固体废物的资源化和综合利用(第七章).ppt

,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,环境工程本科课程,内蒙古科技大学能源与环境学院 IMUST School of Environmental and Energy,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,固体废物的资源化和综合利用,Reuse&Comprehensive Utilization of Solid Waste,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,高炉渣的分类及性质；钢渣的分类和性质；粉煤灰的性质；废石膏的性质及综合利用；煤矸石的性质及综合利用；废塑料、废纸、废橡胶及废纤维的综合利用；农林废物的性质及综合利用；城市污水处理厂污泥性质及综合利用；,本章重点,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,2,3,4,5,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,高 炉渣 的综合利用,高炉渣的分类 及性质,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,高 炉渣 的综合利用,高炉渣工艺加工,渣池水淬 节水，易产生渣棉和H2S，淘汰 炉前水淬 分为炉前渣池式、水利输送式、旋转滚筒式及脱水仓式等,热泼法 炉前热泼（国外薄层多层热泼）及渣场热泼法 渣场堆存开采法 成本低,水量少，环境污染小，可抑制H2S气体的产生；比热泼法占地面积小，处理效率高；投资省，成本低,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,高 炉渣 的综合利用,高炉渣的利用,矿渣硅酸盐水泥 20%70%石膏矿渣水泥 80%矿渣混凝土 矿渣砖 80%90%,高炉水淬渣作建筑材料,矿渣碎石做基建材料,膨珠作轻骨料,高炉渣其它利用,矿渣棉 微晶玻璃 热铸矿渣 矿渣铸石,配制碎石混凝土 用于地基工程 修筑道路 用作铁路道渣,质轻、面光、自然级配好、吸音隔热性能强的特点。用作混凝土骨料可节省20%左右的水泥，一般用来制作内墙板、楼板等,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,钢渣 的综合利用,钢渣渣的分类,铁水和废钢中的元素氧化后生成的氧化物、金属炉料带入的杂质、加入的造渣剂和氧化剂、被侵蚀的炉衬及补炉材料等钢渣占粗钢产量15%20%,按炼钢炉,按生产阶段,按化学性质,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,钢渣 的综合利用,钢渣化学及矿物组成,钢渣的化学成分主要为铁、钙、硅、镁、铝、锰、磷等元素的氧化物，其中钙、铁、硅的氧化物占绝大部分。钢渣呈黑色，外观像水泥熟料，其中夹带部分铁粒，硬度较大，密度为1.72t/m3，其成分组成基本稳定。钢渣的主要矿物组成为橄榄石(2FeOSiO2)、硅酸二钙(2CaOSiO2)硅酸三钙(3CaOSiO2)、铁酸二钙(2CaO Fe2O3)、及游离氧化钙fCaO等。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,钢渣 的综合利用,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,钢渣 的综合利用,钢渣工艺加工及利用,热泼法,ISC法,水淬法,风淬法,粉化处理,做冶金原料,做建筑材料,作烧结熔剂 40%50%CaO，10mm 作高炉炼铁熔剂 10%30%铁，2%锰,助熔剂 回收废钢铁 7%10%的废钢铁,钢渣水泥 含大量C2S、C3S；强度高、耐磨 筑路及回填材料 密度、抗压、稳定、防滑 生产建材制品 砖瓦及砌块,用于农业,钢渣磷肥 含P2O54%,酸性土壤、缺磷碱土 硅肥 SiO2 15%，60目，水稻 改良土壤 钙镁磷及其它微量元素,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,铁合金渣,铁合金渣的分类,按冶炼工艺,按品种,火法冶炼废渣浸出渣,锰系铁合金渣铬铁渣硅铁渣、钨铁渣、钼铁渣.,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,铁 合 金 渣 的化学成分,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,有色金属渣分类成分,熔融矿渣,湿法残渣,烟尘,污泥,按工艺分,重金属渣,轻金属渣,稀有金属渣,矿物性质分,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,粉煤灰的资源化,物理及化学性质,经高温燃烧后形成的一种类似火山灰质的混合材料，是冶炼、化工、燃煤电厂等企业排出的固体废物，年1.6亿吨，主要成分为二氧化硅（40%60%）、三氧化二铝（17%35%）、三氧化二铁（2%15%）、氧化钙（1%10%）和未燃炭。其余为少量K、P、S、Mg等的化合物和As、Cu、Zn等微量元素。粉煤灰的矿物组成非常复杂，主要有无定形相和结晶相两大类。无定形相主要为玻璃体，约占粉煤灰总量的50%80%，此外，未燃尽的炭粒也属于无定形相。结晶相主要有石英、莫来石、云母、长石、赤铁矿等。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,粉煤灰的资源化,化学及矿物组成,外观灰色或灰白色的粉状物，含炭量大时呈灰黑色。颗粒多半呈玻璃状态，部分呈球形，表面光滑，微孔较小。小部分表面粗糙，棱角较多的组合颗粒。低钙灰的密度一般1.82.8t/m3，高钙灰2.52.8t/m3。空隙率60%75%；粒度45m；比表面积0.20.4m2/g;活性指粉煤灰与石灰、水混合后显示的凝结硬化性能。含有较多的活性氧化物，如二氧化硅、三氧化二铝等。与氢氧化钙在常温下起化学反应生成较稳定的水化硅铝酸钙，与石灰、水泥熟料等碱性物质混合加水拌合后，能凝结、硬化并具有一定的强度。高温熔融并经过骤冷的粉煤灰，含大量的表面光滑的玻璃微珠，具有较高的化学内能，是粉煤灰活性的主要来源。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,粉煤灰综合利用方法,做建筑材料,筑路回填,农业生产,回收工业原料,环保材料,水泥 混凝土 砖 陶粒,筑路 回填,作土壤改良剂 作农业肥料,回收煤炭 回收金属 分选空心微珠,吸附剂 絮凝剂,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,化学工业废渣,化学工业废渣种类,行业和工艺过程分：无机盐工业废物（铬渣、氰渣、磷泥等）氯碱工业废物（盐泥、电石渣等）氮肥工业废物（主要是炉渣）硫酸工业废物（主要是硫铁矿烧渣）纯碱工业废物等。,按废物主要组成分：废催化剂、硫铁矿烧渣、铬渣、氰渣、盐泥、炉渣、各类炉渣、碱渣等,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,化学工业废渣,13t,812t,0.4亿吨，6.16%,急毒性、反应性及腐蚀性,金、银、铂等,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,铬渣及综合利用,铬浸出渣为浅黄绿色的粉状固体，呈碱性。每生产1t重铬酸钠约产生1.83t铬渣，每生产1t金属铬约产生1213t铬渣,作玻璃着色剂 六价铬转化为三价铬；氧化镁、氧化钙代替玻璃配料中白云石和石灰石原料,制钙镁磷肥 与磷矿石、白云石、焦炭、蛇纹石等加入电炉或高炉，高温熔融还原，铬六价铬还原成三价铬，Cr2O3形式进入磷肥半成品玻璃体中固定下来；其余六价铬被还原成金属铬元素进入副产品磷铁中,炼铁 代替白云石、石灰石作炼钢添加剂、六价铬脱出率97%，铁的机械、耐磨蚀等性能可改善,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,磷石膏及综合利用,磷酸、磷肥工业、烟气脱硫、用硫酸浸蚀钙盐，1t磷酸要产生5t,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,1,工业固体废物综合利用,硫铁矿烧渣及利用,制矿渣砖 石灰粉(或水泥)与硫铁矿烧渣(约占84%)混合，经过成型和养护,可制成矿渣砖。分为蒸养制砖和自然养护制砖 两种.,磁选铁精矿 磁选后的成品铁精矿中含铁量约为55%60%，硫铁矿烧渣铁回收率大于60%。,制作铁系原料 硫铁矿烧渣+硫酸反应、沉淀、过滤，得到硫酸亚铁溶液。FeOOH晶种。铁黄颜料。600700 铁红颜料。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,2,矿业固体废物综合利用,矿业固体废物,分类 及性质,主要元素是O、Si、Al、Fe、Mn、Mg、Ca、Na、K、P等。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,尾矿中回收有价元素,矿山废石的利用,2,矿业固体废物综合利用,矿业固体废物,冶金矿山固废综合利用,尾矿做建筑材料,其它利用,如从锡尾矿中回收锡和铜及一些其它伴生元素；从铅锌尾矿中回收铅、锌、钨、银等元素；,以石英为主的尾矿：蒸压硅酸盐矿砖 玻璃、碳化硅等的原料 以方解石石灰石为主：水泥原料 氧化铝为主：做耐火材料,如铺路、筑尾矿坝、填露天采场、筑挡墙等，每年可消耗废石总量的20%30%,覆土造田 矿山生活污水浇灌尾矿库 井下回填 直接回填和加工后回填,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,2,矿业固体废物综合利用,矿业固体废物,煤矸石性质及利用,煤矸石的产量约占原煤产量的15%，每年至少新增2亿t。历年积存的煤矸石约为30亿t，占地约10万亩,粘土类煤矸石一般加热到700900时，结晶相分解破坏，变成无定形非晶体，使煤矸石具有活性。我国煤矸石的发热量多在6300kJ/kg以下。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,2,矿业固体废物综合利用,矿业固体废物,制结晶氯化铝,煤矸石利用,煤矸石制砖,生产硫酸铵肥料,生产轻骨料,生产水泥,制水玻璃,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,3,城市生活垃圾综合利用,建筑垃圾的再生利用,组成与再生利用,占城市垃圾总量的30%40%，拆毁建筑物组成，混凝土与砂浆片30%40%，砖瓦35%45%，陶瓷和玻璃5%8%，其他10%。在混凝土中，钢筋20%、粗骨料45%50%。建筑施工垃圾有剩余混凝土、砂浆、碎砖瓦、陶瓷边角料、废木材、废纸等。混凝土与砂浆40%50%，碎砖瓦、陶瓷占30%40%，其余占5%10%。,建筑垃圾,现场分选 或 处理厂分选,废混凝土砂、粒+水泥,再生骨料混凝土,砖块回收,轻骨料,破碎,蒸养砖,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,3,城市生活垃圾综合利用,废旧塑料的综合利用,直接再生：分选、预处理、熔炼、(造粒)、成型等。据清洁程度分三类。,改性：共混和复合的物理改性；交联、接枝及氯化等化学改性。改性剂,生产建材产品：软质拼装型地板 如废旧聚氯乙烯 地板块 废旧聚氯乙烯+碳酸钙 人造板才 麻黄草渣+葵花籽皮+废聚氯乙烯 涂料、胶粘剂,热解制油：混合烃，蒸馏分离成(柴油、汽油、燃料气、地蜡等)。对裂解原料、催化剂及条件要求高，投资大。,焚烧回收热能：3349237565kJ/kg;高炉喷吹、固形燃料发电和烧水泥。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,3,城市生活垃圾综合利用,废橡胶的再生利用,整体利用 再生利用 热利用,再生胶直接加工利用 软化剂用量，喷霜和烧焦 再生胶与生胶并用 PE、PVC+增熔剂、pp 用再生胶改性热塑性树脂制发泡材料 模压法,按来源分：天然橡胶和合成橡胶(丁苯胶、顺丁胶、氯丁胶、丁基胶、丁晴胶、硅橡胶、氟橡胶等)。按原橡胶制品用途分：外胎类、内胎类、胶管胶带类、胶鞋类、工业杂品类。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,3,城市生活垃圾综合利用,废 纸 种 类,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,3,城市生活垃圾综合利用,废纸种类 及利用,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,3,城市生活垃圾综合利用,废纸再生 其它应用,制作模制产品,用于园艺及改善农牧业生产,废纸的再生,生产土木建材,模压成型，包装缓冲填料；蛋托、水果托盘等,包括废纸碎解筛选除渣洗涤和浓缩分散和揉搓 浮选漂白脱墨等几个阶段,胶合硬纸板蜂窝板 中密度纤维板 沥青瓦楞板等,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,3,城市生活垃圾综合利用,废纤维物的种类,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,3,城市生活垃圾综合利用,制造纤维素衍生物,废蛋白质纤维制泡沫剂,植物纤维作造纸原料,废蛋白质纤维再生毛毯,纤维织物的加工和利用,废化学纤维解聚回收化工原料,C6H7O2(ONO2)3n,C6H7O2(OCOCH3)3n 等,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,4,农林固废的综合利用,农林废物成分,据统计，我国年农作物秸秆约7亿t，稻草2.3亿t，稻壳3030万t，玉米秆202亿t，豆类和秋杂粮作物秸秆1.0亿t，花生和薯类藤蔓、甜菜叶等1.0亿t，废糖蜜402万t，酒糟1583万t，禽粪7300万t。这些物质目前多作为农家燃料、畜禽饲料、田间堆肥等初级用途，仅少量用于造纸、草编等深加工。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,4,农林固废的综合利用,农林废物性质,组成元素,组成化合物,构造形式,物理性质,热性能,C、O、H占70%90%，N、P、K、S、Si等多种微量元素。,纤维素、木质素、淀粉、蛋白质、戊聚糖、生物碱、植物甾醇、单宁质、胶质或蜡质、酚基和醛基化合物等生物有机体，无机矿物；,存在着大量由坚固细胞壁构成的植物纤维，细胞内脏和细胞之间有大量的微细孔隙,干燥后具较好的可燃性，并能产生一定的热量，热值一般为(1.21.6)104kJ/kg，虽较煤低，但因含硫量极少，燃烧清洁，灰分用途广泛。,普遍具有表面密度小、韧性大、抗拉、抗弯、抗冲击能力强的特点，干燥前对热、电的绝缘性和对声音的吸收能力较好；,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,4,农林固废的综合利用,农林废物综合利用,秸秆还田利用：K、Si，腐殖质 改善土壤结构和微生物生长,秸秆饲料化：简单加工 微生物处理 纤维素，酶制剂,秸秆作农村能源：直接燃烧 气化 沼气化、草煤气,生产化工原料：热解 270400，草炭、糠醛、乙酸、焦油、草煤气 水解 酸、碱,灰烬生产化工原料：活性炭 硫酸钾、碳酸钾及氯化钾,作建筑材料：生产轻质保温内燃砖 生产轻质建筑板材,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,5,农林固废的综合利用,污 泥 分 类,按来源分给水污泥、生活污水污泥、工业废水污泥 按分离过程分沉淀污泥(包括初沉污泥、混凝沉淀污泥、化学沉淀污泥)、生物处理污泥(包括腐殖污泥、剩余活性污泥)按成分及性质分有机污泥、无机污泥；亲水性污泥和疏水性污泥。按不同处理阶段分生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水干化污泥、干燥污泥、污泥焚烧灰等。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,5,农林固废的综合利用,污泥性质和成分,有机物含量高(固体量的6080)，颗粒较细，密度较小，含水率高且不易脱水，亲水性物质；含有植物营养素、蛋白质、脂肪及腐殖质等，营养素主要包括氮、磷(P2O5)、钾(K2O)；污泥C/N适宜消化；部分是能被消化分解的，分解产物主要是水、甲烷和二氧化碳；部分是不易或不能被消化分解的，如纤维素、乙烯类、橡胶制品及其他人工合成的有机物等；具有燃料价值，污泥的主要成分是有机物，可以燃烧；污水中混有医院排水及某些工业废水(如屠宰场废水)，所以污泥中常含大量的细菌和寄生虫卵；由于工业污水进入城市污水处理系统，污泥中含有多种重金属离子。污泥中各种水溶性重金属以Cd、Cu、Pb为高，酸溶性以Cd居首，其顺序为CdCuPbHg。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,5,城市污泥的综合利用,污泥的综合利用,生产复合肥 生产堆肥 调理剂 膨胀剂,生产沼气 焚烧回收热量 低温热解,污泥制砖 生产水泥 制生化纤维板 生产陶粒,农田林地利用,回收能源,建材利用,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,IMUST School of Environmental and Energy,谢谢,QUESTION？,