固体废物资源化、综合利用与Z终处置和光污染

*节 固体废物资源化的意义与资源化系统

一、资源化

指采取管理和工艺措施从固体废物中回收物质和能源,加速物质和能量的循环,创造经济价值的广泛的技术方法。从固体废物管理的观点来说，资源化的定义包括以下三个范畴：

1、 物质回收：处理废弃物并从中回收的二次物质如纸张、玻璃、金属等物质；

2、物质转换：利用废弃物制取新形态的物质,如利用废玻璃和废橡胶生产铺路材料,利用炉渣生产水泥和其他建筑材料,利用有机垃圾生产堆肥等。

3、能量转换：从废物处理过程中回收能量,作为热能或电能。例如通过有机废物的焚烧处理回收热量,进一步发电。利用垃圾厌氧消化产生沼气，作为能源向居民和企业供热或发电。

二、材料回收系统

第二节 生物转化产品的回收

固体废物生物转化技术的应用：生物处理法是主要的污水处理方法，且已取得成熟的经验。被定为常规处理手段。生物转换技术在固体废物处理方面也开展了深入的研究，得到了广泛应用。且不断地在开发新的应用技术。

一、堆肥化

利用有机固体废物生产堆肥，已有几千年历史。随着生产力发展和科技进步，堆肥化技术已得到不断改进。一方面，人工堆肥是有机肥，对改善土壤性能与提高肥力维持农作物长期的高产方面都是有益的，是农业、林业生产需要的。另一方面，各国有机固体废物数量逐年增加，需要对其处理的卫生要求也日益严格，从节省资源与能源角度出发，有必要把实现有机固体废物资源化作为固体废物无害化处理、处置的重要手段，有机固体废物的堆肥化能同时满足上述两方面要求，所以得到各国应有的重视。

二、沼气化

有机固体废物沼气化是另一种成熟的生物转换技术。沼气亦称生物气，是有机物质在隔绝空气和保持一定的水分、温度、酸碱度条件下，经过多种微生物的发酵分解作用产生的以甲烷为主的气体混合物。污泥厌氧消化过程产生的消化气体。城市固体废物填埋场生物降解过程中产生的生物气以及广大农村用农业废物厌氧发酵收集的气体都是沼气。因此，沼气化技术应用面十分广泛。

沼气是一种比较清洁且热值较高的气体燃料，固体废物的沼气化对节约能源、增加有机肥料、改善环境卫生都有重要作用，因而是一种经济而的生物转换技术。

堆肥化定义：堆肥化依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐植质生化转化的微生物学过程叫做堆肥化。堆肥化的产物称作堆肥。堆肥化是可降解的有机废物人为地发酵成为腐植质的过程，也可以说堆肥即人工腐植质。但其中常常残留一部分可降解的有机物。

好氧堆肥化工艺过程：现代化堆肥生产、通常由前（预）处理，主发酵（亦可称一次发酵，一级发酵或初级发酵）、后发酵（亦可称二次发酵、二级发酵或次级发酵）、后处理、脱臭及贮存等工序组成。

厌氧生物处理法：这是在没有游离氧的情况下，以厌氧微生物为主对有机物进行降解、稳定的一种无害化处理。在这种厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单、稳定的化合物，同时释放能量。其中，大部分能量以CH₄形式出现，这是一种气体，可回收利用。同时，仅少量有机物被转化、合成为新的细胞组成部分。

生物转换技术应用的重要意义在于：

a)对城市固体废物进行处理消纳，实现稳定化、无害化，可以避免或者减轻城市垃圾的大量堆积，影响市容及城市垃圾自然腐bai，散发臭气，传播疾病，从而对环境造成的恶劣影响。

b)可促进上述自然界物质循环与人类社会化物质循环的统一，可以把固体废物中的适用组分尽快地重新纳入自然循环（例如生产堆肥用以施肥、改造土壤，可回归农田生态系统中去）；

c)可以将大量有机固体废物通过各种工艺转换成有用的物质和能源（例如产生沼气、生产葡萄糖、微生物蛋白质等）。

第三节 城市垃圾的焚烧与热转化产品的回收

焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定的过剩空气量与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中的有害有毒物质在高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术。

一、焚烧的目的

焚烧的主要目的是尽可能焚毁废物，使被焚烧的物质变为无害和大限度地减容，并尽量减少新的污染物质产生，避免造成二次污染。对于大、中型的废物焚烧厂，能同时实现使废物减量、*焚毁废物中的毒性物质，以及回收利用焚烧产生的废热这三个目的。

二、可焚烧处理的废物类型

焚烧法不但可以处理固体废物，还可以处理液体废物和气体废物；不但可以处理城市垃圾和一般工业废物，而且可以用于处理危险废物。危险废物中的有机固态、液态和气态废物，常常采用焚烧来处理。在焚烧处理城市生活垃圾时，也常常将垃圾焚烧处理前暂时贮存过程中产生的渗滤液和臭气引入焚烧炉焚烧处理。

焚烧适宜处理有机成分多、热值高的废物。当处理可燃有机物组分很少的废物时，需补加大量的燃料，这会使运行费用增高。但如果有条件辅以适当的废热回收装置，则可弥补上述缺点，降低废物焚烧成本，从而使焚烧法获得较好的经济效益。

三、废物焚烧处理方式

废物焚烧处理的工艺流程及其焚烧炉的结构，主要由废物种类、形态、燃烧特性和补充燃料的种类来决定，同时还与系统的后处理以及是否设置废热回收设备等因素有关。一般说来，对于易处理、数量少、种类单一及间歇操作的废物处理，工艺系统及焚烧炉本体尽量设计得比较简单，不必设置废热回收设施。对于数量大的废物，并需连续进行焚烧处理时，焚烧炉设计要保证高温，除将废物焚毁外，应尽可能地考虑废热回收措施，以充分利用高温烟气的热能。

废气的焚烧处理有直接燃烧和催化燃烧两种处理方式。废气的直接燃烧法同固体、液体废物的焚烧一样。一般的焚烧处理是指直接高温燃烧的方式。催化燃烧是以白金铲、氧化铜、氧化镍等作为触媒，在较低的温度下（150～400℃）使废气中的可燃组分进行氧化分解的方法。由于温度较低，故可大大节约燃料。但由于触媒较贵，不能处理含尘废气，因此应用不多。

废气的直接燃烧法又可分为两种方式：一种是采用焚烧炉，将废气通入炉内燃烧；另一种是采用火炬（即石油化工领域中普通采用的火炬烧嘴）在炉外大气中燃烧废气。用火炬式烧嘴来焚烧废气通常是指那些自身具有较高热值、可以维持高温燃烧的废气，火炬本身只是燃烧器而非炉子。

四、焚烧处理指标、标准及要求

1、焚烧处理技术指标

用于衡量焚烧处理效果的技术指标有：

（1）减量比

用于衡量焚烧处理废物减量化效果的指标，定义为可燃废物经焚烧处理后减少的质量占所投加废物总质量的百分比，即为：

   式中：MRC－减量比，%；ma－焚烧残渣的质量，kg；mb－投加的废物质量，kg；mc－残渣中不可燃物质量，kg。

（2）热灼减量

指焚烧残渣在600±25℃经3h灼热后减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数，其计算方法如下：

2、焚烧炉类型

固体废物焚烧炉种类繁多，主要有炉排型焚烧炉，炉床型焚烧炉和沸腾流化床焚烧炉三种类型。但每一种类型的炉子又视其具体的结构不同又有不同的型式，具体分为以下几种类型：

（1）    炉排型焚烧炉

固定炉排焚烧炉；活动炉排焚烧炉，即为机械炉排焚烧炉。

（2）炉床式焚烧炉

炉床式焚烧炉采用炉床盛料，燃烧在炉床上物料表面进行，适宜于处理颗粒小或粉状固体废物以及泥浆状废物，分为固定炉床和活动炉床两大类。

（3）流化床焚烧炉

这是一种近年发展起来的焚烧炉，利用炉底分布板吹出的热风将废物悬浮起呈沸腾状进行燃烧。一般常采用中间媒体即载体（砂子）进行流化，再将废物加入到流化床中与高温的砂子接触、传热进行燃烧。按照有无流化媒体（载体）及流化状态进行分类。

第四节 固体废物的终处置

固体废物经过减量化和资源化处理后，剩余下来的无再利用价值的残渣，往往富集了大量的不同种类的污染物质，对生态环境和人体健康具有即时性和长期性的影响，必须妥善加以处置。安全、可靠地处置这些固体废物残渣，是固体废物全过程管理中的重要环节。

一、固体废物处置原则:

1、区别对待、分类处置、严格管制危险废物和放射性废物：

可根据所处置固体废物对环境危害程度的大小和危害时间的长短，大体上将其分为以下六类：

对环境无有害影响的惰性固体废物：如未受污染的天然松散或坚硬岩石、建筑废物

对环境有轻微的、暂时的影响的固体废物：如矿业固体废物等，废物中所含有的这类污染物质虽可释放，但对水域和周围环境的污染是轻微的、暂时的、是可容忍的。

在一定时间内对环境有较大影响的固体废物：如城市生活垃圾，在废物中的有机组分达到稳定化之前会不断产生渗滤液和释放出有害气体，对环境有较大影响。

在较长时间内对环境有较大影响的固体废物：如大部分工业固体废物，(例如来自烟气脱硫后的石膏)。

在很长时间内对环境有严重影响的固体废物：如危险废物，其废物中所含的特殊化学物质成分、有害程度强或有毒的废物。它可容纳来自手工业和工业的特殊废物，按其物质成分提出特殊要求。

在很长时间内对环境和人体健康有严重影响的废物：如因其有害性质(例如易溶和难分解的物质成分)必须封闭处理的特殊废物、易爆物质或高水平放射性废物。

因此，应根据不同废物的危害程度与特性，区别对待，分类管理，对具有特别严重危害性质的危险废物，处置上比一般废物的污染防治更为严格的特别要求和实行特殊控制。这样，既能有效地控制主要污染危害，又能降低处置费用。

2、大限度地将危险废物与生物圈相隔离原则

固体废物，特别是危险废物和放射性废物终处置的基本原则是合理地、大限度地使其与自然和人类环境隔离,减少有毒有害物质释放进入环境的速率和总量,将其在长期处置过程中对环境的影响减至小程度。

二、陆地填埋处置

1、土地填埋处置具有工艺简单、成本较低、适于处置多种类型固体废物的优点。目前，土地填埋处置已成为固体废物终处置的一种主要方法。土地填埋处置的主要问题是渗滤液的收集控制问题。实践表明，以往的某些衬里系统是不适宜的，衬里一旦破坏很难维修。另一个问题是由于各项法律的颁布和污染控制标准的制定，对土地填埋的要求更加严格，致使处置费用不断增加。因此，对土地填埋处置方法尚需进一步改进臻于完善。

2、土地填埋处置的分类

土地填埋处置的种类很多，采用的名称也不尽相同。按填埋场地形特征可分为山间填埋、峡谷填埋、平地填埋、废矿坑填埋；按填埋场地水文气象条件可分为干式填埋、湿式填埋和干、湿式混合填埋：按填埋场的状态可分为厌氧性填埋、好氧性填埋、准好氧性填埋和保管型填埋，按固体废物污染防治法规，可分为一般固体废物填埋和工业固体废物填埋。在日本，工业固体废物填埋又分为遮断型、管理型和安定型三种。比较科学的分类，是根据所处置的废物种类，以及有害物质释出所需控制水平进行来分类。

第十章 噪声、电磁辐射、放射性污染与其他污染防治技术噪声防治技术

*节   噪声的污染与防治技术

一、噪声的污染与基本概念

1、噪声污染

噪声通常定义为不需要的声音，是一种环境现象。人一生都暴露在有噪声的环境中。噪声也可看成是一种环境污染物，一种由人类各种活动产生的废物。按后一种观点，噪音与响度(loudness)无关，但它会对个人造成生理或心理上的不良影响，或可能干扰个人或团体的社会活动，包括语言交流、工作、休息、娱乐、睡眠等活动。

足够强度与持久性的噪声能导致暂时的或*性的听力损失，从轻微的听力减弱到几乎*耳聋。一般而言，当暴露于强度足够高的声源时会造成暂时性的听力损失。若暴露持续一段时间，则会导致*性的听力减弱。噪声对人们造成的短暂的、但通常较严重的影响包括：干扰语言交流和对其他听觉信号的认知，妨碍睡眠和休闲，降低人们进行复杂工作的能力，导致生活质量降低。

噪声直到近些年才被广泛认为是一种的严重的环境污染物，且具有潜在的危险，原因有以下几点：

（1）将噪声定义为不需要的声音是很主观的，被某人认为是噪声的声音，却可能被另外一人喜爱。

（2）噪声衰退的时间短，不像空气污染物和水污染物那样长期存在于环境中，因此当人们设法去降低、控制或抱怨环境噪声时，该噪声可能已不再存在。

（3）噪声对人们生理和心理的影响经常是错综复杂的、隐伏的，其影响结果的出现是渐进的，以致于很难将原因与结果在一起。实际上，一些听觉可能已经受到噪声影响的人，却不认为有什么问题。

（4）普通公民均以国家科技的进步为荣，他们都很高兴看到快速运输工具、节省人力的设施和新的娱乐设施的出现。不幸的是，科技进步却往往伴随着环境噪声的增加，而大部分人往往容易接受额外增加的噪声，将其作为技术进步代价的一部分。

2、噪声基本概念

（1）声功率和声强

功：物体位移的距离与作用在位移方向上力的乘积。因此声波沿着声波传播的方向传送能量。其作功的速率定义为声功率(sound power，W)。

声强(sound intensity，I)：垂直于声波传播方向单位面积上声功率的时间加权平均值。I与W的关系为：

I=W/A

 A是指垂直于声波运动方向的面积。声强、声压与声功率之间的关系：

     式中：I-声强，W/m2；r-介质的密度，kg/m3；c-声音在介质中的速度，m/s。

空气密度与声音速度均为温度的函数，当温度与压力确定后，空气密度则可查得。在压力为101.325kPa的空气中，声音速度可由下列公式计算：

     式中：T-热力学温度，K。

声级和分贝

一个正常的健康人所能听到的弱声压约为0.00002Pa。土星火箭(Saturn rocket)离地升空时产生的声压大于200Pa。即使在科学纪录*，这也是一个天文数字。为处理这个问题，使用一种基于测量数字间比例的对数值的尺度来表示噪声，并将所测量的数值称为级(1evels)，其单位则根据Alexander Graham Bell的名字命名为贝[尔](bel)，单位符号为B。

由于贝[尔]是一个相当大的单位，为了方便起见，又将其分成10个小单位，此小单位称为分贝(decibel，dB)。声级用分贝表示时计算公式如下：

（2）声功率级

若基准声功率(Q0)已，则dB具有物理意义。对于噪声的测量，基准声功率规定为1pW。

（3）声强级

为了测量噪声，基准声强取lpW/m2，因此声强级可按下式计算：

（4）声压级

规定基准压力为20mPa。

（5）声压级计算

•       由于声压级的对数特性，所以分贝值之间的加和不能按照加减运算法进行。其计算过程为

将各个分贝值先转化成声功率，然后相加，相加后再将其转回分贝单位。对于噪声的测量，结果应该记录到接近的整数位。当有多个声压级相加时，应该每次两个相加，且由小数值开始。

一个统计评估系统实际应用的困难在于对每个测量位置都会有一组十分庞大的参数，需要应用一组相当大的数列去描述周围环境的特征。但在实际执fa中想有效地利用这样一组数列几乎是不可能的。因此，必须确定一种适合测量噪声暴露的单一数值的测量方法。以下的内容将描述目前正在使用中的一个评估系统。

第二节电磁辐射的污染与防治技术

电磁辐射的危害:着电子、电气、通讯及信息产业的飞速发展，以集成电路（IC）和大规模集成电路为核心所组成的电子仪器和电子设备，在广泛地应用到现代社会的各个领域的同时，也给人们带来了一系列新的问题，主要表现在电磁波辐射带来的危害：如电磁波干扰、电磁波信息泄mi及电磁环境污染的危害等，它已成为一个越来越严重且愈来愈被人们所关注的问题。
1、电磁干扰（EMI） 

据不*统计，*电子电气设备由于电磁干扰而发生故障，每年都造成数亿美元的经济损失。许多大型机场由于BP机发射台等大功率电磁信号的干扰，而影响飞机正常起降。信号干扰可使仪表显示错误，甚至可以造成核电站运转失灵。

2、电磁信息泄mi

电磁信息泄mi使企业科技和商业机密被竞争对手轻易获取，严重影响企业的生存和发展；电磁波的辐射，造成国家政治、经济、国防、科技等方面的重要情报泄mi，影响关系到国家的保密安全问题。

3、电磁环境污染

因电磁波辐射造成的电磁环境污染，对人体和生物体都会造成直接和间接的危害。对于人体这一良导体，电磁波不可避免地会构成一定程度的危害，严重损害身心健康，影响正常生活秩序。电磁辐射危害人体的机理主要是热效应、非热效应和累积效应等。 

第三节放射性污染与防治技术

人类活动排放出的放射性污染物，使环境的放射性水平高于天然本底或超过国家规定的标准。放射性污染物是指各种放射性核素，它与一般的化学污染物有显著区别，即放射性污染物的放射性与其化学状态无关。每一种放射性核素都有一定的半衰期，能放射具有一定能量的射线。除了在核反应条件下，任何化学、物理或生化的处理都不能改变放射性核素的这一特性。
　　放射性核素排入环境中后，可造成对大气、水体和土壤的污染，由于大气扩散和水流输送可在自然界得到稀释和迁移。放射性核素可被生物富集,使某些动物、植物，特别是一些水生生物体内放射性核素的浓度比环境中的增高许多倍。例如牡蛎肉中的锌的同位素65Zn的浓度可以达到周围海水中浓度的10万倍。环境中的放射性核素可通过多种途径进入人体,使人受到放射性伤害。

对大气的污染：放射性气体释放入环境后，在大气中的输送过程受气象条件、地形和本身性质等多种因素影响。放射性气体排入大气后在平坦地区的扩散，一般采用帕斯奎尔公式来定量描述下风向放射性烟云的平均浓度分布。　　

放射性气体对人产生辐照伤害通常有三种方式：①浸没照射：人体浸没在放射性污染的空气中，全身和皮肤会受到外照射。②吸入照射：吸入放射性气体，使全身或甲状腺、肺等器官受到内照射。③沉降照射：沉积在地面的放射性物质对人产生的照射，如产生γ外照射或通过食物链而转移到人体内产生内照射。沉降照射的剂量一般较浸没照射和吸入照射的剂量小，但有害作用持续时间长。对水体的污染　核试验沉降物会造成地表水放射性水平增高。核企业排放的放射性废水，以及冲刷放射性污染物的地面径流水，往往会造成附近水域的放射性污染。地下水受到放射性污染的主要途径有：放射性废水直接注入地下含水层，放射性废水排往地面渗透池和放射性废物埋入地下等。地下水中的放射性核素也可能迁移扩散到地表水中，造成地表水污染。放射性核素污染地表水和地下水，影响饮水水质，并且污染水生生物和土壤，通过食物链对人产生内照射。

对土壤的污染　放射性核素可通过多种途径污染土壤。放射性废水排放到地面上，放射性固体废物埋藏处置在地下，核企业发生放射性排放事故等，都会造成局部地区土壤的严重污染。如美国汉福德钚生产中心从40年代中期以来，向地面渗透池排放了5×108立方米的放射性废水，其中含钚约200公斤、铀约10万公斤，经过衰变后到1972年β放射性核素仍残存20万居里，当地成了土壤放射性污染严重的地区。大气中的放射性沉降，施用含有铀、镭等放射性核素的磷肥和用放射性污染的河水灌溉农田也会造成土壤放射性污染。其特点是污染的范围较大，一般污染程度较轻。
　　放射性核素在土壤中的扩散迁移与核素本身的性质和状态、土壤的物理化学特性、地表植被以及气象水文等因素有关。不同核素在土壤中的扩散迁移能力有很大差异,其顺序为3H>Tc>Ru>Sr、Cs>Ra>Ru。如美国汉福德钚生产中心30多年来，排往渗透池的钚向下迁移穿透的土壤深度不超过3米，而氚和钌早已穿透60多米的地层，进入地下水。

放射性污染防治：目前主要措施有：①核企业厂址选择在周围人口密度较低，气象和水文条件有利于废水和废气扩散稀释，以及地震烈度较低的地区，以保证在正常运行和出现事故时，居民所受的辐照剂量较低；②工艺流程的选择和设备选型考虑废物产生量少和运行安全可靠；③废水和废气经过净化处理，并严格控制放射性核素的排放浓度和排放量。对浓集的放射性废水一般进行固化处理。α核素污染的废物和放射强度大的废物进行终处置和*贮存；④在核企业周围和可能遭受放射性污染的地区进行监测。
　　从核工业近40年运行的情况看，除了早期运行的核企业放射性废物处理措施不够完善，造成环境严重污染外，绝大多数污染都是事故排放造成的。一次事故的放射性核素排放量往往超过几年甚至几十年的正常排放量。因此尽可能减少排放事故，并对可能发生的排放事故采取应急处理措施，对于保护环境有重要意义。

第四节其他物理性污染及其防治技术

一、振动污染及其防治技术

1、振动的危害

2、振动的防治

（1）控制振源

（2）防止共振

（3）隔振技术

（4）阻尼减振

二、光污染及其防治技术

1、光污染的性质和危害

（1）红外线光污染

（2）可见光污染

（3）紫外线光污染

2、光污染的防治