第九章 固体废物的处理、处置和利用
第一节 概述
一、固体废物的定义
固体废物（solid wastes）亦称废物，是指人类在生产、加工、流通、消费以及生活等过程中提取所需目的成分之后，所丢弃的固态或泥浆状的物质。
随着人类社会文明的发展，人们在索取和利用自然资源从事生产和生活活动时，由于客观条件的限制，总要把其中的一部分作为废物丢弃。另外，由于各种产品本身也有其使用寿命，
超过了寿命期限，也会成为废物。其实，一种过程的废物随着时空条件的变化，往往可以成为另一过程的原料，废与不废是相对的，它与技术水平和经济条件密切相关。所以，废物也有“放在错误地点的原料”之称。
二、固体废物的来源和分类
固体废物的来源大体上可以分为两类：一类是生产过程中产生的废物（不包括废气、废水）；
另一类是产品在流通过程和消费使用后产生的固体废物。
固体废物分类方法很多，可以根据其性质、状态和来源等进行分类。如按其化学性质可分为有机废物和无机废物；按其形状可分为固体废物（粉状、粒状、块状）和泥状废物（污泥）；
按其危害状况可分为有害废物（指有易燃性、易爆性、腐蚀性、毒性、传染性、放射性等废物）
和一般废物。应用较多的是按其来源进行分类，分为工业固体废物、矿业固体废物、农业固体废物、城市垃圾和有害废物五类，见表 9-1。我国从固体废物管理的角度出发，将其分为工业固体废物、危险废物和城市垃圾等三类。
1,1,工业固体废物
工业固体废物（industrial solid wastes）是指在工业生产、加工过程中产生的废渣、粉尘、碎屑、污泥，以及在采矿过程中产生的废石、尾砂等。
2．危险废物
危险废物（hazardous wastes）是指对人类、动植物现在和将来会构成危害的，没有特殊的预防措施不能进行处理或处置的废弃物，它具有毒性（如含重金属的废物）、爆炸性（如含硝酸铵、氯化铵等的废物）、易燃性（如废油和废溶剂等）、腐蚀性（如废酸和废碱）、化学反应性
（如含铬废物）、传染性（如医院临床废物）、放射性（如核反应废物）等一种或几种以上的危害特性。
3．城市垃圾
城市垃圾（municipal wastes）是指来自居民的生活消费、商业活动、市政建设和维护、
机关办公等过程中产生的固体废物，包括生活垃圾、城建渣土、商业固体废物、粪便等。
本章重点讲述工业固体废物和城市垃圾的处理、处置和利用。
三、固体废物对环境的危害
固体废物对人类环境的危害很大。一方面，固体废物是各种污染物的终态，特别是从污染控制设施排出的固体废物，浓集了许多污染物成分，而人们对这类污染物却往往产生一种稳定、
污染慢的错觉；另一方面，在自然条件影响下，固体废物中的一些有害成分会转入大气、水体和土壤，参与生态系统的物质循环，具有潜在的、长期的危害性。因此，对固体废物，特别是有害固体废物处理、处置不当，会严重危害人体健康。固体废物对环境的危害主要表现在以下方面,
表 9-1 固体废物的分类、来源和主要组成物
分类 来源 主要组成物
矿业废物 矿山、选冶 废石、尾砂、金属、砖瓦灰石、水泥等
冶金、交通、机械、金属结构等工业
金属、矿渣、砂石、模型、芯、陶瓷、边角料、涂料、管道、绝热和绝缘材料、黏结剂、废木、塑料、橡胶、烟尘、各种废旧建材等
煤炭业 矿石、木料、金属、煤矸石等
食品加工业 肉类、谷物、果类、蔬菜、烟草等
橡胶、皮革、塑料等工业 橡胶、皮革、塑料、布、线、纤维、染料、金属等
造纸、木材、印刷等工业 刨花、锯末、碎木、化学药剂、金属填料、塑料等
石油化工
化学药剂、金属、塑料、橡胶、陶瓷、沥青、油毡、石棉、涂料等
电器、仪器仪表等工业
金属、玻璃、木材、橡胶、塑料、化学药剂、研磨料、陶瓷、绝缘材料等
纺织服装业 布头、纤维、橡胶、塑料、金属等
建筑材料业 金属、水泥、黏土、陶瓷、石膏、石棉、砂石、纸、纤维等
工
业
废
物
电力工业 炉渣、粉煤灰、烟尘等
居民生活
食物垃圾、纸屑、布料、木料、金属、玻璃、塑料、陶瓷、庭院植物修剪物、燃料、灰渣、碎砖瓦、废器具、粪便、杂品等
商业、机关
管道、碎砌体、沥青及其它建筑材料，废汽车、废电器、废器具，
含有易燃、易爆、腐蚀性、放射性的废物，以及类似居民生活栏内的各种废物
城
市
垃
圾
市政维护、管理部门 碎砖瓦、树叶、死禽畜、金属、锅炉灰渣、污泥、脏土等
农林
稻草、秸杆、蔬菜、水果、果树枝条、糠秕、落叶、废塑料、人畜粪便、农药等
农
业
废
物
水产 腥臭死禽畜，腐烂鱼、虾、贝壳，水产加工污水、污泥等
核工业、核电站，放射性医疗单位、科研单位
含有放射性的金属、废渣、粉尘、污泥、器具、劳保用品、建筑材料等
有
害
废
物
其它有关单位
含有易燃性、易爆性、腐蚀性、反应性、有毒性、传染性的固体废物
1．侵占土地
固体废物不加利用时，需占地堆放，堆积量越大，占地越多。据估算，每堆积 1 万吨废物，
占地约需 1 亩（ 666.6m
2
） 。截止 1994 年，我国仅工矿业固体废物的累计堆存量就达 66 亿多吨，
占地 90 多万亩。随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的很大提高，矿山废物和城市垃圾占地与人类生存和发展的矛盾日益突出，例如，根据对北京市高空远红外探测的结果显示，
北京市区几乎被环状的垃圾堆群所包围。
2,1,污染土壤
废物堆放和没有采取适当防渗措施的垃圾填埋，经过风化、雨雪淋溶、地表径流的侵蚀，
其中的有害成分很容易产生高温和有毒液体并渗入土壤，杀灭土壤中的微生物，破坏微生物与周围环境构成的生态系统，甚至导致草木不生。其有害成分若渗流入水体，则可能进一步危害人的健康。例如，在 20 世纪 80 年代，我国内蒙古包头市的某矿尾砂堆积如山，造成尾砂坝下游的大片土地被污染，一个乡的居民被迫搬迁。
3,2,污染水体
固体废物若随天然降水或地表径流进入河流、湖泊，或随风飘迁落入水体，则使地面水受到污染；若随渗沥水进入土壤，则使地下水受到污染；若直接排入河流、湖泊或海洋，则会造成更大的水体污染——不仅减少水体面积，而且还妨害水生生物的生存和水资源的利用。例如，德国莱茵河地区的地下水因受废渣渗沥水污染，导致当地自来水厂有的关闭，有的减产。
4,3,污染大气
固体废物一般通过如下途径污染大气：以细粒状存在的废渣和垃圾，在大风吹动下会随风飘逸，扩散到远处；运输过程中会产生有害的气体和粉尘；一些有机固体废物在适宜的温度和湿度下会被微生物分解，释放出有害气体；固体废物本身以及在对其处理（如焚烧）时散发的毒气和臭气等。典型的例子是曾在我国各地煤矿多次发生的煤矸石的自燃，散发出大量的 SO2、
CO2、NH 3等气体，造成了严重的大气污染。
5,4,影响环境卫生
城市的生活垃圾、粪便等若清运不及时，就会产生堆存，严重影响人们居住环境的卫生状况，对人们的健康构成潜在的威胁。
四、固体废物的处理原则
固体废物处理（treatment of solid wastes ）,是指通过物理、化学、生物等不同方法，
使固体废物转化成适于运输、贮存、资源化利用以及最终处置的一种过程。随着对环境保护的日益重视以及正在出现的全球性的资源危机，工业发达国家开始从固体废物中回收资源和能源，并且将再生资源的开发利用视为“第二矿业”，给予高度重视。我国于 80 年代中期提出了“无害化”、
“减量化”、“资源化”的控制固体废物污染的技术政策，今后的趋势也是从无害化走向资源化。
1．,无害化”
固体废物“无害化” （ innocuity）处理是指将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健康、不污染周围自然环境的目的。目前，固废“无害化”处理技术有：垃圾焚烧、卫生填埋、堆肥、粪便的厌氧发酵、有害废物的热处理和解毒处理等。其中“高温快速堆肥处理工艺”,“高温厌氧发酵处理工艺”，在我国都已达到实用程度，“厌氧发酵工艺”用于废物“无害化”处理的理论已经成熟，具有我国特点的“粪便高温厌氧发酵处理工艺”在国际上一直处于领先地位。
2．,减量化”
固体废物的“减量化”（ minimization）是指通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和容积。这需要从两方面着手，一是减少固体废物的产生，二是对固体废物进行处理利用。首先从废物产生的源头考虑，为了解决人类面临的资源、人口、环境三大问题，人们必须注重资源的合理、综合利用，包括采用经济合理的综合利用工艺和技术，制定科学的资源消耗定额等。另外，
对固体废物采用压实、破碎、焚烧等处理方法，也可以达到减量和便于运输、处理的目的。
3．,资源化”
固体废物“资源化” （ resource recovery）是指采取适当的工艺技术，从固体废物中回收有用的物质和能源。近 40 年来，随着工业文明的高速发展，固体废物的数量以惊人的速度不断增长，而另一方面世界资源也正以惊人的速度被开发和消耗，维持工业发展命脉的石油和煤炭等不可再生资源已经濒于枯竭。在这种形势下，欧美及日本等许多国家纷纷把固体废物资源化列为国家的重要经济政策。世界各国的废物资源化的实践表明，从固体废物中回收有用物资和能源的潜力相当大，表 9-2 是美国资源回收的经济潜力，由此可见固体废物资源化可观的经济效益。
表 9-2 美国资源回收的经济潜力
废物料 年产生量
（百万吨/年）
可实际回收量
（百万吨/年）
二次物料价格
（美元/吨）
年总收益
（百万美元）
纸
黑色金属
铝
玻璃
有色金属
总收益
40.0
10.2
0.91
12.4
0.36
—
32.0
8.16
0.73
9.98
0.29
—
22.1
38.6
220.5
7.72
132.3
—
705
316
160
77
38
1296
我国虽然资源总量丰富，但人均资源不足。而且我国资源利用率低，浪费严重。据统计，
在我国的国民经济周转中，社会需要的最终产品仅占原材料的 20%～30%，即 70%～ 80%成为废物。
另一方面我国的废物资源利用率也很低，与发达国家的差距很大，因此，固体废物资源化及开发再生资源，更应该成为我国应对资源危机、解决生存与环境问题的国策。
固体废物资源化的优势很突出，主要有以下几个方面：①生产成本低，例如用废铝炼铝比用铝矾土炼铝可减少资源 90%～97%，减少空气污染 95%，减少水质污染 97%；②能耗少，例如用废钢炼钢比用铁矿石炼钢可节约能耗 74%；③生产效率高，例如用铁矿石炼 1 吨钢需 8 个工时，
而用废铁炼 1 吨电炉钢只需 2～ 3 个工时；④环境效益好，可除去有毒、有害物质，减少废物堆置场地，减少环境污染。
可见，推行 固体废物资 源化，不但 可节约投资、降低能耗和生产成本，而且可减少自然资源的开采、治理环境，维持生态系统的良性循环，是保证国民经济可持续发展的一项有效措施。
第二节 固体废物处理基本方法
固体废物 处 理 （ treatment of solid wastes）,如前所述,是指通过 物 理、化学 和 生物的方法,使固体废物转化成适于运输,贮存,资源化利用以及最终处置的一种过程。 按其处理过程可分为预处理和资源化两个阶段，按其处理方法可分为物理处理、化学处理和生物处理等。
一、固体废物的预处理
固体废 物预 处理（ pretreatment）又称前处 理,是资源 化前 的预处 理,主要包 括收 集、运输,压实,破碎,分选等工艺过程。 预处理常涉及固体废物中某些组分的分离与浓集,因而往往又是一种回收材料的过程。
1,1,固体废物的收集和运输
固体废 物的 收集（ collection）是一项困难 而又 复杂的 工作,尤其 是城 市垃圾 的收 集更加复杂。 由于产生垃圾的地点分散在每条街道,每幢住宅和每个家庭,且垃圾的产生不仅有固定源，
还有移动源，因此给垃圾的收集工作带来许多困难。
一般，产生 废物较多的 工厂在厂内 外都建有自 己的堆场,收集、运输 工作由工厂 负责。零星,分散的固体废物 （工业下脚料及居民废弃的日常生活用品） 则由商业部门所属废旧物资公司负责收集。 此外,有关部门还组织城市居民,农村基层供销合作社收购站代收废旧物资。 回收的品种有黑色金属、有色金属、橡胶、塑料、纸张、破布、玻璃、机电、五金、化工下脚料等 16
大类 1000 多个品种。
城市垃圾包 括生活垃圾,商业垃圾,建筑垃圾,粪便及污 水处理厂的 污泥等。在 我国，它们的收集工作是分开处理的,商业垃圾及建筑垃圾原则上由产生单位自行清除； 粪便的收集按其住宅有无卫生设施分成两种情况,具有卫生设施的住宅,居民粪便的小部分进入污水厂作净化处理,大部分直接排入化粪池。 没有卫生设施的使用公厕或倒粪站进行收集,并由环卫专业队伍用真空吸粪车清除、运输，一般每天收集一次，当天运出市区。
我国对城市生活垃圾的收集,一般是由垃圾发生源送至垃圾桶 （箱）,统一由环卫工人将垃圾桶 （箱） 装 入垃圾车,再运至中转站,最后由中转站运到最终处理场或填埋场处置,形成了一套固定模式的收集—中转—集中处置系统。 城市生活垃圾的收集频率应由季节,气候,垃圾数量和民众需求等因素决定。医院垃圾则由医院自行焚烧处理，再送至处置场所。
在有些发达 国家，垃圾 的收集和加 工处理系统 已经成为拥 有现代化技 术装备的重 要部门。
美,英,法和瑞士等国,由居民从垃圾中分出玻璃,黑色金属,织物,废纸,纸板等,分装入不同的垃圾箱或不同颜色的垃圾袋,进行垃圾分类收集,这样就可以将不同成分的垃圾直接运往垃圾处理 厂。 目前,在我 国的个 别城 市也正 进行 垃圾分 装和 上 门收集的试验。
图 9－ 1 三向联合压实器
1,2,3－三个方向的水平压头比较先进的垃圾收集和运输方法是采用管道输送。 在 瑞 典,
美国和 日本 的有些 城市 就是采 用管 道输送 垃圾 的，并 已取 代 了部分垃 圾车,这是 最有 前途的 垃圾 输送方 法。 利用气 流系 统,
可将垃圾从多层住宅运出 20 公里之外。
收集和运输 垃圾的费用 很大，在发 达国家已达 到处理总 费用的 80%左右 。 运输费用与焚烧,填埋或处理厂的距离成正比，
由于处 理厂 必须与 居民 区保持 足够 的距离,必 然会增 加运 费 ；
但是,如果 对垃圾 收集 和运输 线路 进行优 化,并采取 垃圾 分 类方法，所需运输费用会有所降低。
2,2,固体废物的压实
压实又称压 缩（ compressing）,是一种采用机械 方法将固体废物中的空气挤压出来、减少其空隙率以增加其聚集程度的过程。 其目的一是为了减少体积,增加容重以便于装卸和运输，
降低运输成本；二是制作高密度惰性块料以便于贮存、填埋或作建筑材料。大部分固体废物（除焦油、污泥等）都可进行压实处理。
压实技术最 初主要用来 处理金属加 工业排出的 各种松散废 料，后来逐 步发展到处 理城市 垃圾如纸箱,纸袋和纤维制品等。 一般固体废物经过压缩处理后,压缩比 （即体积减少的程度） 为
3～ 5，如果 同时采用破碎和压实技术，其压缩比可增加到 5～ 10。压缩 后的垃圾或袋装或打捆，
对于大型压缩块，往往先将铁丝网置于压缩腔内，再装入废物，因而压缩完成后即已牢固捆好。
除了便于运输外，固体废物压实处理还具有以下优点,
（ 1） 减轻环 境污染。 经过高压压缩的垃圾块切片用显微镜镜检表明,它已成为一种均匀的类塑料结构。 日本东京湾的垃圾块在自然暴露三年后检验,没有任何可见的降解痕迹,足见其确已成为一种惰性材料，从而减轻了对环境的污染。
（ 2） 快速安 全造地。 用惰性固体废物压缩块作地基或填海造地材料,上面只需覆盖很薄土层，所填场地不必作其它处理或等待多年的沉降，即可利用。
（ 3） 节省贮存或填埋场地。 对于废金属切屑,废钢铁制品或其它废渣,其压缩块在加工利用之前,往往需要堆存保管,对于放射性废物要深埋于地下水泥堡或废矿坑等中,压缩处理可大大节省贮 存 场地；对 于 城市垃圾 的 填埋处置,生活垃圾 压 缩后容积 可 减 少 60%～ 90%，从而 可大大节省目前国内外均日趋紧张的填埋用地。
固体废物的 压实过程是 用固体废物 压实器完成 的，其结构 主要由容器 单元和压实 单元两 部分组成。 容器单元接受废物； 压实单元利用液压或气压作动力,使废物致密化。 压实器有固定式和移动式两种形式,固定式一般设在废物转运站,高层住宅垃圾滑道底部等需要压实废物的场合，
移动式压实器一般安装在收集垃圾的车上,收集到废物后即行压缩,随后运往处置场地。 图 9-1
所示是常见的固体废物压实器。
固体废 物压实处理流程随固体废物性质的差异和处理目的的不同而不尽相同。 图 9-2 所示 是较为先进的国外城市垃圾的压缩处理工艺流程。 垃圾先装入垫有铁丝网的容器中,然 后送入压实机压缩,压力为 160～ 200kgf/cm
2
（ 1kgf≈ 9.8N）,压 缩比为 5。 压 块由上向运动活塞推出压缩腔，
送入 180～ 200℃的沥青浸 渍池浸渍 10 秒,以涂浸沥青防漏,冷却后经输送皮带装入汽车运往 垃圾填埋场。压缩污水经油水分离器进入活性污泥处理系统，处理水灭菌后排放。
3,3,固体废物的破碎
固体废物破碎 （ fragmentation） 就 是利用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块以便资源化利用或进行最终处置的过程。 使小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程称为磨碎。经过破碎和磨碎的固体废物，粒度变得小而均匀，具有以下优点：便于压缩、运输、
贮存和高密度填埋； 可提高焚烧,热解,熔烧及压缩等处理过程的稳定性和处理效率； 便于分选,
拣选回收有价物质和材料； 避免粗大,锋利的废物损坏分选,焚烧,热解等设备或炉腔； 为固体废物的下一步加工和资源化作准备。
固体废物的 破碎按原理 通常有两类 方法：物理 方法和机械 方法。前者 有低温冷冻 破碎法 和超声波破碎法,低温冷冻破碎已成功用于废塑料制品,废橡胶制品等的破碎； 超声波破碎法目前还处于 实验 室阶段 。机 械方法 有挤 压、劈 裂,弯曲,磨剥,冲击 和剪 切破碎 等方 法，如 图 9-3
所示 。
图 9－ 2 城市垃圾压缩处理工艺流程
图 9-3 机械破碎方法选择机械破 碎方法时,需视固体废 物的机械强 度特别是其 硬度而定。 对于脆硬性 废物,如废石和废渣等多采用挤压、劈裂、冲击、磨剥方法破碎；对于柔硬性废物，如废钢铁、废汽车、
废塑料等多采用冲击和剪切破碎。 对 于含有大量废纸的城市垃圾,一般采 用的是湿式和半湿式破碎。 对于一般的粗大固体废物,通常是先剪切，
压缩成一定形状，再送入破碎机。
下面简要 介 绍几种普 遍 采用的固 体 废物破碎方式及其设备。
（ 1） 挤压式 破碎。 挤压式破碎是一种利用机械的挤压 作用使废物 破碎的方法 （ 图 9-3
（ a） ） 。 所 用 设备一般采用一个挤压面固定,另一个挤压 面 作往复运 动 的形式,也 称为颚式破碎机。
（ 2） 冲击式 破碎。 冲击式 破碎是一物体撞击另一物 体 时，前者 的 动能迅速 转 变为后者的形变位能,而且集中 在 被撞击处,从而使物料破碎的一 种 方法。如 果 撞击速度 很 高，形变来不及扩展 到 被撞击物 全 部，就在 撞 击处产生相当大的局部应力。 如果进行反复冲击,则可使载荷超过疲劳极限,使被撞击物碎裂。 因此用高频率冲击法破碎有很好的效果。
图 9-4 Hazemag 型冲击式破碎机
冲击式破碎机大多是旋转式，都是利用冲击作用进行破碎的。 图 9-4 为 Hazemag 型冲击式破碎机。冲击式破碎几乎适于所有颗粒较为粗大的固体废物。
（ 3） 剪切式破碎。 剪切式破碎是一种利用机械的剪切力破碎固体废物的方法。 剪切式破碎作用发生在互呈一定角度能够逆向运动或闭合的刀刃之间。 一般刀刃分固定刃和可动刃,可动刃又分往复刃和回转刃。 图 9-5 所示 为林德曼（ Lindemann） 式剪切破碎机，其可动刃为往复式，
分预备压缩机和剪切机两部分。 剪切式破碎适于处理城市垃圾中的纸,布等纤维织物,金属类废物等。
（ a）预压机 （ b）剪切机
图 9-5 林德曼剪切式破碎机
1-压块； 2-刀具； 3-推料杆； 4-冲头图 9-6 球磨机示意图
1-筒体； 2-端盖； 3-轴承； 4-小齿轮； 5-传动大齿圈
（ 4） 磨剥式 破碎。 磨剥式破碎即磨碎,在固体废物处理与利用中占有重要地位。 图 9-6 是磨剥式破碎常用设备球磨机的构造示意图。 它主要由圆柱形筒体,端盖,中空轴颈,轴承和传动大齿圈等部件组成。 筒体装有直径为 25～ 150mm 的 钢球。 当电机联轴器和小齿轮带动大齿圈和筒体转动时,在磨檫力,离心力和筒壁衬板的共同作用下,钢球和物料被提升到一定高度,然后在其本身重力作用下,产生自由泻落和抛落,从而对筒体内底脚区的物料产生冲击和研磨作用,使物料粉碎。 物料达到磨碎细度要求后,由风机抽出。 磨剥式破碎广泛用于用煤矸石,钢渣生产水泥、砖瓦、化肥等过程以及垃圾堆肥的深加工过程。
（ 5） 低温破碎。 对于在常温下难以破碎的固体废物,可利用其低温变脆的性能而有效地破碎,亦可利用不同物质脆化温度的差异进行选择性破碎,即所谓低温破碎。 低温破碎技术适用于常温下难以破碎的复合材质的废物,如钢丝胶管,橡胶包覆电线电缆,废家用电器等橡胶和塑料制品等。
低温破碎的工艺流程如 图 9-7 所示 。先将固体废物投入预冷装置，再进入浸没冷却装置，
这样橡胶,塑料等易冷脆物质迅速脆化,然后送入高速冲击破碎机破碎,使易脆物质脱落粉碎。
破碎产品再进入各种分选设备进行分选。
采用低温破 碎，同一种 材质破碎的 尺寸大体一 致，形状好,便于分离 。但因通常 采用液氮作制冷剂，而制造液氮需耗用大量能源，因此，发展该技术必须考虑在经济效益上能否抵上能源方面的消耗费用。
（ 6） 湿式和半湿式破碎。 湿式破碎技术最早是美国开发的,主要以回收城市垃圾中的大量纸类为目的。 由于纸类在水力的作用下发生浆化,然后将浆化的纸类用于造纸,从而达到回收纸类的目的。 图 9-8 为湿 式破碎机。垃圾用传送带投入破碎机，破碎机于圆形槽底上安装多孔筛，
筛上设有 6 个刀片的旋转破碎辊,使投入的垃圾和水一起激烈旋转,废纸则破碎成浆状,透过筛孔由底部排出,难以破碎的筛上物 （如金属等） 从破碎机侧口排出,再用斗式提升机送至磁选器将铁与非铁物质分离。
图 9-8 湿式破碎机
图 9-7 低温破碎工艺流程图
半湿式破碎则是利用各类物质在一定均匀湿度下的耐剪切、耐压缩、耐冲击性能等差异很大的特点，在不同的湿度下选择不同的破碎方式，实现对废物的选择性破碎和分选。
湿式和半湿式破碎特别适于回收含纸屑较多的城市垃圾中的纸纤维、玻璃、铁和有色金属。
4,4,固体废物的分选
固体废物分选（selecting ）,就是把固体废物中可回收利用的或不利于后续处理、处置工艺要求的物粒分离出来。这是继破碎以后固体废物处理过程中重要的处理环节之一。根据废物的物理和物理化学性质不同，主要有以下分选方法：筛分、重力分选、磁力分选、静电分选、光电分选、涡电流分选以及浮选等。
（1 ）筛分。筛分亦称筛选，是利用具有不同粒度分布的固体物料之粒度差别，将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛网，而大于筛孔的粗粒物料留在筛网上面，完成粗、细料分离的过程。
影响筛分效率的因素，包括振动方式、振动频率、振动方向、筛子角度、粒子反弹力差异、筛孔数目及与筛孔大小相近的粒子占总粒子的百分数等。筛分设备有固定筛、振动筛和滚筒筛等。它们通常被组装于其它分选设备中，或者和其它分选设备串联使用。筛分技术在固体废物资源回收和利用方面应用很广泛。
（2 ）重力分选。重力分选是根据混合固体废物在介质中的密度差进行分选的一种方法。不同密度的固体废物颗粒在同一运动介质中，由于受到重力、介质动力和机械力的共同作用，使具有相同密度的粒子群产生松散分层和迁移分离，从而得到不同密度的产品。固体颗粒只有在运动的介质中才能分选。重力分选介质可以是空气、水，也可以是重液( 密度大于水的液体) 和重悬浮液（由高密度的固体微粒和水组成）等。固体废物的重力分选方法较多，按作用原理可分为风力分选、惯性分选、摇床分选、重介质分选和跳汰分选等。
1）风力分选又称气流分选，是基于固体废物颗粒在空气气流作用下，密度大的沉降末速度大，运动距离比较近；密度小的沉降末速度小，运动距离比较远的原理。此方法适用于颗粒的形状、尺寸相近的固体废物分选。有时也可先经破碎、筛选后，再进行风力分选。风力分选设备按工作气流的主流向分为水平、垂直和倾斜三种类型，其中尤以垂直气流风选机应用最为广泛。
2)惯性分选是基于混合固体废物中各组分的密度和硬度差异而进行分离的一种方法。用高速传送带、旋转器或气流沿水平方向抛射粒子，粒子沿抛物线运行的轨迹随粒子的大小和密度不同而异，粒径和密度越大飞得越远。这种方法又称为弹道分离法。目前这种方法主要用于从垃圾中分选回收金属、玻璃和陶瓷等物。根据惯性分选原理而设计制造的分选机械主要有弹道分选机、
反弹滚筒分选机和斜板输送分选机等。
3)摇床分选是利用混合固体废物在随床面作往复不对称运动时，由于横向水流的流动和床面的摇动作用，不同密度的颗粒在床面上形成扇形分布，从而达到分选的目的。摇床床面近似长方形，微向轻质产物排出端倾斜，床面上钉有或刻有沟槽。摇床分选用于分选细粒和微粒物料。在固体废物处理中，目前主要用于从含硫铁矿较多的煤矸石中回收硫铁矿，分选精度很高。最常用的摇床分选设备是平面摇床。
4)重介质分选是将两种密度不同的固体混合物放在一种密度介于二者密度之间的重液( 如氯化锌、四氯化碳、四溴乙烷等) 中，密度小于重液密度的固体颗粒上浮，大于重液密度的固体颗粒下沉，从而实现两种固体颗粒分离。从理论上讲，由于重液分选主要是依靠密度的差异进行的，
而受颗粒粒度和形状的影响很小，从而可对密度差很小的固体物质进行分选。不过，当入选物质粒度过小，且固体废物的密度与介质密度非常接近时，其沉降速度很慢，造成分选效率低，故一般需将入选渣料粒度控制在 2～3mm 范围内。
5)跳汰分选是使磨细的混合废物中的不同密度的粒子群，在垂直脉冲运动介质中按密度分层，不同密度的粒子群在高度上占据不同的位置，大密度的粒子群位于下层，小密度的粒子群位于上层，从而实现物料分离。跳汰介质可以是水或空气。目前用于固体废物跳汰分选的介质都是水。跳汰分选为一古老的选矿方式，对固体废物中混合金属细粒的分离，是一种有效的分离方法。
（3 ）磁力分选。磁力分选技术是借助磁选设备产生的磁场使铁磁物质组分分离的一种方法。
固体废物包括各种不同的磁性组分，当这些不同磁性组分物质通过磁场时，由于磁性差异，受到的磁力作用互不相同，磁性较强的颗粒会被带到一个非磁性区而脱落下来，磁性弱或非磁性颗粒，
仅受自身重力和离心力的作用而掉落到预定的另一个非磁性区内，从而完成磁力分选过程。固体废物的磁力分选主要用于从固体废物中回收或富集黑色金属（铁类物质）。磁场强弱不同的磁选设备可选出不同磁性组分的固体废物。固体废物的磁选设备根据供料方式的不同，可分为带式磁选机和辊筒式磁选机两大类。
（4 ）静电分选。静电分选技术是利用各种物质的电导率、热电效应及带电作用的差异而进行物料分选的方法。可用于各种塑料、橡胶和纤维纸、合成皮革、胶卷、玻璃与金属等物料的分选。例如给两种不同性能的塑料混合物加以电压，使一种塑料带负电，另一种带正电，就可以使两者得以分离。
（5 ）涡电流分选。涡电流分选技术是从固体废物中将非磁性导电金属( 如钢、铝、锌等) 分选出来的分选技术。当含有非磁性导电金属的固体废物流以一定的速度通过一个交变磁场时，这些非磁性导电金属内部会感生涡电流，并对产生涡流的金属块形成一个电磁排斥力。作用于金属上的电磁排斥力取决于金属的电阻率、导磁率、磁场密度的变化速度以及金属块的形状尺寸等，
因而利用此原理可使一些有色金属从混合废物中分离出来。
（6 ）浮选。浮选是在固体废物与水调制的料浆中加入浮选药剂，并通入空气形成无数细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出回收；不浮的颗粒仍留驻料浆内，通过适当处理后废弃。固体废物浮选主要是利用欲选物质对气泡粘附的选择性。其中有些物质表面的疏水性较强，容易粘附在气泡上，而另一些物质表面亲水，不易粘附在气泡上。物质表面的亲水、疏水性能，可以通过浮选药剂的作用而加强。因此，在浮选工艺中正确选择、使用浮选药剂是调整物质可浮性的主要外因条件。在我国，浮选法已应用于从粉煤灰中回收炭，从煤矸石中回收硫铁矿，从焚烧炉灰渣中回收金属。
二、固体废物的主要处理方法
1,固体废物的堆肥化处理
堆肥化（composting）是指在人工控制的条件下，依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，使可生物降解的有机固体废物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。所谓稳定是相对的，是指堆肥产品对环境无害，并不是废物达到完全稳定。固体废物堆肥化是对有机固体废物实现资源化利用的无害化处理、处置的重要方法。
堆肥化按需氧程度可分为好氧堆肥和厌氧堆肥。现代化堆肥工艺特别是城市垃圾堆肥工艺，
基本上都是好氧堆肥。好氧堆肥温度高（一般为 50～ 65℃，最高可达 80～90 ℃），基质分解比较彻底，堆制周期短，异味小，可以大规模采用机械处理。厌氧堆肥是利用厌氧微生物完成分解反应，空气与堆肥相隔绝，堆制温度低，工艺比较简单，产品中氮保存量比较多；但堆制周期太长（需 3～12 个月），异味浓烈，分解不够充分。
堆肥化的产物称作堆肥（compost）。它是一类腐殖质含量很高的疏松物质，故也称“腐殖土”。早在 1000 年前，中国和印度等东方国家的农民就有将作物秸杆、落叶、野草、海草和人、
畜粪便等堆积一起使其发酵获得肥料的方法。但在堆肥系统化、工厂化方面的巨大进展则是始于
1925 年。此后堆肥的工艺也在不断地发展。与此同时，堆肥化由以制做肥料为目的而逐渐转化为以处理固体废物为目的，同时生产出有机肥料。堆肥化的原料有城市垃圾、由纸浆厂和食品厂等排水处理设施来的污泥、家畜粪尿、树皮、锯末、糠壳和秸杆等等。
2,固体废物的焚烧处理
焚烧法（incineration method ）是一种热化学处理过程。通过焚烧可以使固体废物氧化分解，能迅速大幅度地减容（一般体积可减少 80%～90%），可彻底消除有害细菌和病毒，破坏毒性有机物，回收能量及副产品，同时残渣稳定安全。由于焚烧法适用于废物性状难以把握，废物产量随时间变化幅度较大的情况，加之某些带菌性或含毒性有机固体废物只能焚烧处理，故应用十分广泛。
焚烧法历史悠久，所积累的经验丰富，技术可靠。焚烧设备主要有流化床焚烧炉、转窑式焚烧炉、多膛式焚烧炉、固定床型焚烧炉等。采用回转窑焚烧废塑料时，对负荷变动适应性强，但是焚烧发烟物或有机污泥时，粉尘量大。采用流化床焚烧炉时，废物颗粒和气体间的传质、传热速度快，温度易于控制，特别在流化床炉的上半部分可进行干燥过程，故往往采用多段流化床焚烧炉。采用固定床炉型焚烧纤维质废物时效率较高。
熔融型焚烧处理是将废物在 1400～1650℃的高温下焚烧，可以把废物的可燃部分燃烧与不可燃部分熔融在同一过程中进行，然后经冷却、凝固变成最安全的适于填埋的固体烧结物。在最终填埋处置时，因为不含有机物及恶臭成分，并有很高的密度，故不会有粉尘飞扬，且填埋后也不会有有害物浸出。烧结物通常为黑色砾石形粒状物，减容比( 指容量减少的比率) 大，可用作建筑材料、骨料和铺路材料。
3,固体废物的热解处理
固体废物热解(thermal destruction)是指在缺氧条件下，使可燃性固体废物在高温下分解，
最终成为可燃气、油、固形炭等形式的过程。固体废物中所蕴藏的热量以上述物质的形式贮留起来，成为便于贮藏、运输的有价值的燃料。
热解与充分供氧、废物完全燃烧的焚烧过程是有本质区别的。燃烧是放热反应，而热解是吸热过程。而且，焚烧的结果产生大量的废气和部分废渣，环保问题严重。除显热利用外，无其它利用方式。而热解的结果则产生可燃气、油等，可多种方式回收利用。
固体废物热解是一个复杂、连续的化学反应过程，在反应中包含着复杂的有机物断键、异构化等化学反应。在热解过程中，其中间产物存在二种变化趋势，它们一方面由大分子变成小分子直至气体的裂解过程，而另一方面又由小分子聚合成较大分子的聚合过程。在利用固体废物热解制造燃料时，由于固体废物的类型、热解温度和加热时间不同，生成的燃料可以是气体、油状液体，也可以是二者兼有。如果被热解处理的固体废物中塑料和橡胶的含量较大，则回收的液态油占总装料量的百分比就要高于一般垃圾。除此之外，固体废物热解产物的产率也与温度有关，分解温度越高产气越多，分解温度低则油的产率高。
城市固体废物、污泥、工业废物如塑料、树脂、橡胶以及农业废料、人畜粪便等具有潜在能量的各种固体废物都可以采用热解方法，从中回收燃料。
焚烧热回收利用与热解燃料化处理是固体废物能利用的途径。焚烧热回收是一种直接利用法，可用来生产蒸汽和发电，已达到工业规模程度。热解燃料化利用法是一种间接回收利用法，
它把固体废物能转变为可以贮存和输送的燃料形式如沼气、燃油和燃气。其能源回收性好，环境污染小，这也是热解处理技术最优越、最有意义之处。
三、固体废物的最终处置
固体废物处置（disposal of solid wastes）是指对在当前技术条件下无法继续利用的固体污染物终态，因其自行降解能力很微弱而可能长期停留在环境中，为了防止它们对环境造成污染，
必须将其放置在一些安全可靠的场所。对固体废物进行处置，也就是解决固体废物的最终归宿问题：使固体废物最大限度地与生物圈隔离以控制其对环境的扩散污染。因此，最终处置是对固体废物全面管理的最后一环。
固体废物处置一般来说可分为陆地处置（ land disposal）和海洋处置（ ocean disposal）
两大类。所谓陆地处置就是在陆地上选择合适的天然场所或人工改造出合适的场所，把固体废物用土层覆盖起来的一项技术。陆地处置的基本要求是废物的体积应尽量小，废物本身无较大危害性，废物处理设施结构合理。所谓海洋处置就是利用海洋巨大的环境容量和自净能力，将固体废物消散在汪洋大海之中的一种处置方法。海洋处置具有填埋处置的显著优点，而又不需要填埋覆盖。
1,固体废物陆地处置
根据废物的种类及其处置的地层位置，如地上、地表、地下和深地层，可将陆地处置分为土地耕作、工程库或贮留池贮存、土地填埋以及深井灌注等。
（ 1）土地耕作处置。土地耕作（soil plowing）处置是使用表层土壤处置工业固体废物的一种方法。它把废物当作肥料或土壤改良剂直接施到土地上或混入土壤表层，利用土壤中的微生物种群，将有机物和无机物分解成为较高生命形式所需的物质形式而不断在土壤中进行着物质循环。土地耕作是对有机物消化处理，对无机物永久“贮存”的综合性处置方式。它具有工艺简单、
费用适宜、设备维修容易，对环境影响较小，能够改善土壤结构和提高肥效等优点。土地耕作法主要用来处置可生物降解的石油或有机化工和制药业所产生的可降解废物。
为了保证在土地耕作处置过程中，一方面获得最大的生物降解率，另一方面限制废物引起二次污染，在实施土地耕作时，一般要求土地的 pH 值在 7～9 之间，含水量为 6%～ 20%。由于废物的降解速度随温度降低而降低，当地温达到 0℃时，降解作用基本停止，因此土地耕作处置地温必须保持在 0℃以上。土地耕作处置废物的量要视其中有机物、油、盐类和金属含量而定，废物的铺撒分布要均匀，耕作深度以 15～20cm 比较适宜。另外，土地耕作处置场地选择要避开断层、
塌陷区，避免同通航水道直接相通，距地下水位至少 1.5m，距饮用水源至少 150m，耕作土壤为细粒土壤，表面坡度应小于 5%，耕作区域内或 30m 以内的井、穴和其它与底面直接相通的通道应予堵塞。
（ 2）深井灌注处置。深井灌注（ deep-well injection）处置是将液状废物注入与饮用水和矿脉层隔开的地下可渗透性岩层中。深井灌注方法主要用来处置那些实践证明难于破坏，难于转化,不能采用其他方法处理,处置,或者采用其他方法处置费用昂贵的废物。 它可以处置一般废物和有害废物，可以是液体、气体或固体。
在实施灌注时,将这些气体或固体都溶解在液体里,形成直溶液,乳浊液或液固混相体,然后加压注入井内，灌注速率一般为 300～ 4000L/min。对某些 工业废物来说，深井灌注处置可能是对环境影响最小的切实可行的方法。 但深井灌注处置必须注意井区的选择和深井的建造,以免对地下水造成污染。
（ 3） 土地填 埋处置。 固体废物的土地填埋 （ landfill） 处 置 是一种最主要的固体废物最终处置方法。 土地填埋是由传统的倾倒,堆放和填地处置发展起来的。 按照处置对象和技术要求上的差异,土地填埋处置分为卫生土地填埋和安全土地填埋两类。 前者适于处置城市垃圾,后者适于处置工业固体废物，特别是有害废物，也被称作安全化学土地填埋。
卫生土地填埋（ sanitary landfill）始于 60 年代，是在传统的堆放、填地基础上，对未经处理的固 体废物的处 置从保护环 境角度出发 取得的一种 科学进步。 由于卫生土 地填埋安全 可靠,价格低廉,目前已被世界上许多国家采用。 卫生土地填埋工程操作方法大体可分为场地选址、
设计建造、日常填埋和监测利用等步骤。
场地选择要 考虑到水文 地质条件,交通方便,远离居民区,要有足够 的处置能力 以及废物处置代价低,便于利用开发等因素。 卫生土地填埋主要用于处置城市垃圾,处置的容量要与城市人口数量和垃圾的产率相适应，一般建造一个场地至少要有 20 年的处置能力。
场地建造工艺要有防止对地下水污染的措施和气体排出功能,例如,①设置防渗衬里。 衬里分人造和天 然两类：人 造衬里有沥 青、橡胶和 塑料薄膜； 天然衬里主 要是粘土,渗透系数小 于
10
-7
cm/s，厚 度 为 lm。 ② 设置导流渠或导流坝,减少地表径流进入场地。 ③选择合适的覆盖材料，
减少雨水的渗入。
垃圾填埋后,由于微生 物的生化降 解作用，会 产生甲烷和 二氧化碳气 体，也可能 产生含有硫化氢或其他有害或具有恶臭味的气体。当有氧存在时，甲烷气体浓度达到 5%~15%就可能发 生爆炸，所以对所产生气体的及时排出是非常必要的。工程上一般采用可渗透性排气如 图 9-9(a)
和不可渗透阻挡层排气如 图 9-9(b)两种排气方法。可渗透排气是在填埋物内利用比周围土壤容易透气的砾石等物质作为填料建造排气通道,产生的气体可水平方向运动,通过此通道排出。 边界或井式排气通道也可用来控制气体水平运动。 不可渗透阻挡层排气,是在不透气的顶部覆盖层中安装排气管，排气管与设置在浅层砾石排气通道或设置在填埋物顶部的多孔集气支管相连接，
可排出气体。产生的甲烷经脱水→预热→去除二氧化碳后可作为能源使用。
安全土地填埋（ secure landfill） 是处置工业固体废物，特别是有害废物的一种较好的方法,是卫生土地填埋方法的改进型方法,它对场地的建造技术及管理要求更为严格,填埋场必须设置人造或天然衬里,保护地下水免受污染,要配备浸出液收集,处理及检测系统。 安全土地填埋处置场地不能处置易燃性废物,反应性废物,挥发性废物,液体废物,半固体和污泥,以免 混合以后发生爆炸、产生或释出有毒有害的气体或烟雾。
(a) (b)
图 9－ 9 垃圾填埋的排气系统
（ a）可渗透性； （ b） 不可渗透性阻挡层封场是土地 填埋操作的 最后一环。 封场要与地 表水的管理,浸出液的 收集监测以 及气体控制等措施结合起来考虑。 封场的目的是通过填埋场地表面的修筑来减少侵蚀并最大限度排水。 一般在填埋物上覆盖一层厚 l5cm、渗透系数为≤10-7cm/s 的土壤，其上再覆盖 45cm 厚的天然土壤。
如果在其上种植植物，上面再覆盖一层 15～100cm 厚的表面土壤。
土地填埋最大的优点是：工艺简单、成本低，适于处置多种类型的固体废物。其致命的弱点是：场地处理和防渗施工比较难于达到要求，以及浸出液的收集控制问题。在美国等一些发达国家，随着可供土地填埋用地的日趋紧张，固体废物的土地填埋处置比例正逐渐下降，而且从降低运输费用和处置费用角度考虑，固体废物在土地填埋前应尽量进行减容处理。
2,固体废物的海洋处置
海洋处置主要分为两类：一类是海洋倾倒，另一类是近年来发展起来的远洋焚烧。
海洋倾倒有两种方法：一种是将固体废物如垃圾、含有重金属的污泥等有害废弃物以及放射性废弃物等直接投入海中，借助于海水的扩散稀释作用使浓度降低；另一种方法是把含有有害物质的重金属废弃物和放射性废弃物用容器密封，用水泥固化，然后投放到约 5000m 深的海底。
固化方法有两种，一种是将废物按一定配比同水泥混合，搅匀注入容器，养护后进行处置；另一种方法是先将废物装入桶内，然后注入水泥或涂覆沥青，以降低固化体的浸出率。由于海洋有足够大的接受能力，且又远离人群，污染物的扩散不容易对人类造成危害，因而是处置多种工业废物的理想场所。处置场的海底越深，处置就越有效。海洋倾倒不需覆盖物，只需将废物倒入海中，
因此该方法为一种最经济的处置方法。
远洋焚烧是利用焚烧船在远海对固体废物进行焚烧处置的一种方法，适于处置各种含氯有机废物。试验结果表明，含氯有机化合物完全燃烧产生的水、二氧化碳、氯化氢以及氮氧化合物排入海中，由于海水本身氯化物含量高，并不会因为吸收大量氯化氢而使其中的氯平衡发生变化。
此外，由于海水中碳酸盐的缓冲作用，也不会使海水的酸度由于吸收氯化氢发生变化。又由于焚烧温度在 1200℃以上，对有害废物破坏效率较高。远洋焚烧能有效地保护人类的大气环境，凡是不能在陆地上焚烧的废物，采用远洋焚烧是一个较好的方法。为了便于废物充分燃烧，焚烧器结构一般多采用由同心管供给空气和液体的液、气雾化焚烧器。
总之，海洋处置能做到将有害废物与人类生存、生活环境隔离，是一种高效、经济的最终处置方法。但对于有害固体废物，特别是放射性废物，不管采用何种方式投放海中，也许短期内很难发现其危害，长期并不加控制的投放必将造成海洋污染，杀死鱼类，破坏海洋生物，最终祸及人类自身。
为保护海洋，防止海洋污染，加强对固体废物海洋处置的管理，国际上已制定了许多相应法规、标准和国际性协议，明确海洋固体废物处置的范围和处置量。例如，生物战剂、化学战剂或放射性战剂、强放射性废物以及可能冲蚀海岸的永久性惰性漂浮物质禁止海洋处置；汞、镉等重金属，有机卤素以及漂浮油脂类废物禁止大量向海洋倾倒；对其它重金属元素及其化合物，有机硅化合物，无机和有机工业废物的海洋处置也要进行严格控制。
第三节 固体废物的综合利用
固体废物经过一定的处理或加工，可使其中所含的有用物质提取出来，继续在工、农业生产过程中发挥作用，也可使有些固体废物改变形式成为新的能源或资源。这种由固体废物到有用物质的转化称为固体废物的综合利用，或称为固体废物的资源化。
固体废物综合利用的原则：首先是综合利用技术应是可行的；其次是固体废物综合利用要有较大的经济效益，要尽可能在排出源就近利用，以便节省废物收贮和运输等过程的投资，提高综合利用的经济效益；最后，固体废物综合利用生产的产品应当符合国家相应产品的质量标准，
具有与用相应的原材料所制的产品相竞争的能力。
固体废物综合利用的范围很宽，主要包括建材利用、农业利用、化工利用以及固体废物能的利用等方面。
一、能源与冶金工业固体废物的资源化处理
能源是人类赖以生存和发展的基础。化石燃料，即煤、石油、天然气等由地壳内动植物遗体经过漫长的地质年代转化形成的矿物燃料，是人类目前消耗的主要能源，也是造成环境污染的主要来源。尤其是我国的能源结构，今后十年乃至几十年内，煤炭仍将是主要能源之一。煤炭的采挖及燃煤发电过程都会产生大量的固体废物，如矿石、煤矸石、炉渣、粉煤灰等，对这些废物的综合利用，既可以减少对这些宝贵而又有限的能源的消耗，还可以减轻对环境的危害和污染。
冶金工业是国民经济中的原料生产部门，它涉及到经济建设的各行各业，尤其是钢铁工业，
它支撑着国民经济发展的基础。冶金工业固体废物是指金属（钢铁等）生产过程中产生的固体、
半固体或泥浆状废物，主要包括采矿废石、矿石洗选过程中排出的尾砂、矿泥，以及冶炼过程中产生的各种冶炼渣等。随着我国经济的迅速发展，冶金工业特别是黑色金属工业——钢铁业也得到迅猛发展，各种固体废物的产出量相应增加，不仅占用大量土地、严重污染环境，而且造成资源浪费。
以下主要介绍煤矸石、粉煤灰、高炉渣和钢渣的综合利用。
1．煤矸石的综合利用
煤矸石是煤矿开采过程中产生的废渣，由有机物（含碳物）和无机物（岩石物质）组成，其中的 C,H,O 是燃烧时能产生热量的元素。煤矸石的矿物组成主要有高岭土、石英、蒙脱石、长石、伊利石、石灰石、硫化铁、氧化铝。煤矸石中的金属组分含量偏低，一般不具回收价值。 表
9-3 列出了国内几种煤矸石的主要化学成分。
表 9-3 煤矸石的主要化学成分 ％
序号 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 可燃物
1 59.5 22.4 3.22 0.46 0.76 0.12 10.49
2 57.24 25.14 1.86 0.96 0.53 1.78 12.75
3 52.47 15.28 5.94 7.07 3.51 1.99 13.27
煤矸石的综合利用是尽量将其资源化，以减少环境污染。含碳量较高的煤矸石可作燃料；含碳量较低的和自燃后的煤矸石可生产砖瓦、水泥和轻骨料；含碳量很少的煤矸石可用于填坑造地、
回填露天矿和用作路基材料。一些煤矸石粉还可用来改良土壤或作肥料。
（1 ）用煤矸石作燃料。由于煤矸石含有一定数量的固定炭和挥发分，其发热量一般为 1000～
3000kcal/kg（l cal=4.1868J），因此当可燃组分较高时，煤矸石可用来代替燃料。如铸造时，
可用焦炭和煤矸石的混合物作燃料来化铁；可用煤矸石代替煤炭烧石灰，亦可用作生活炉灶燃料等。四川永荣矿务局发电厂用煤矸石掺入发电，五年间利用煤矸石 22.4×10
4
t，相当于节约原煤
17×10
4
t。近 10 年来，煤矸石被用于代替燃料的比例相当大，一些矿山的矸石山甚至消失。
（2 ）用煤矸石生产砖、瓦。煤矸石经过配料、粉碎、成型、干燥和焙烧等工序可制成砖和瓦。除煤矸石必须破碎外，其它工艺与普通粘土砖、瓦的生产工艺基本相同，但由于可利用煤矸石自身的发热量，这种砖瓦可比一般砖瓦节约用煤量 50%～60%。黑龙江鹤岗等八个企业用煤矸石生产矸石砖、空心砖、矸石水泥瓦、陶粒、水泥等产品，使煤矸石的处理利用率达 87%以上，
经济效益十分明显。
（3 ）用煤矸石生产水泥。煤矸石中二氧化硅、氧化铝及氧化铁的总含量一般在 80%以上，
它是一种天然粘土质原料，可代替粘土配料烧制普通硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、煤矸石炉渣水泥等。
（4 ）用煤矸石生产预制构件。利用煤矸石中所含的可燃物，经 800℃煅烧后成为熟煤矸石，
再加入适量磨细的生石灰、石膏，经轮辗、蒸气养护可生产矿井支架、水沟盖板等水泥预制构件，
其强度可达 200～ 40Okg/cm
2
。这种水泥预制的灰浆参考配比为,熟煤矸石 85%～90%，生石灰 8%～
10%，石膏 1%～2%，外加水 18%～20%。
（5 ）用煤矸石生产空心砌块。煤矸石空心砌块是以煤矸石无熟料水泥作胶结料、自然煤矸石作粗细骨料、加水搅拌配制成半干硬性混凝土，经振动成型，再经蒸气养护而成的--种新型墙体材料。其规格可根据各地建筑特点选用。生产煤矸石空心砌块是处理利用煤矸石的一条重要途径，具有耗量大、经济、实用等优点，可以大量减少煤矸石的占地。
（6 ）用煤矸石生产轻骨料。轻骨料是为了减少混凝土的比重而选用的一类多孔骨料，轻骨料应比一般卵石、碎石的密度小得多，有些轻骨料甚至可以浮在水上。用煤矸石烧制轻骨料的原料最好是碳质页岩或洗煤厂排出的矸石，将其破碎成块或磨细后加水制成球，用烧结机或回转窑焙烧，使矸石球膨胀，冷却后即成轻骨料。
在产煤地区，煤矸石是对环境影响较大的一类固体废物。随着市场经济的继续深入，对煤矸石的开发利用也在不断发展。煤矸石除作以上用途外，自燃后的煤矸石可用作公路路基和堤坝材料；用煤矸石( 含氧化铝较高的一种) 还可生产耐火砖等。
2．粉煤灰的综合利用
粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的一种似火山灰质混合材料。它是燃煤电厂将煤磨细成
100μ m 以下的煤粉，用预热空气喷入 1300～1500 ℃的炉膛内，在其悬浮燃烧后形成的固体废物。
产生的高温烟气，经收尘装置捕集就得到粉煤灰( 或叫飞灰) 。少数煤粉在燃烧时因互相碰撞而粘结成块，沉积于炉底成为底灰。飞灰约占灰渣总量的 80%～90%，底灰约占其总量的 10%～20%。
粉煤灰收集包括烟气除尘和底灰除渣两个系统，粉煤灰的排输分干法和湿法两种方法。干排是将收集到的飞灰直接输入灰仓。湿排是通过管道和灰浆泵，利用高压水力把粉煤灰输送到贮灰场或江、河、湖、海。湿排又分灰渣分排和混排。目前我国大多数电厂采用湿排。
粉煤灰的化学组成与煤的矿物成分、煤粉细度和燃烧方式有关，其主要成分为 SiO2、Al 2O3、
Fe2O3、CaO 和未燃炭，另含有少量 K、P,S,Mg 等化合物和 As、Cu,Zn 等微量元素。表 9-4 为我国一般低钙粉煤灰的化学成分，其成分与粘土类似。
表 9-4 我国一般低钙粉煤灰的化学成分
成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O3及 K2O 烧失量百分含量/% 40～60 17～35 2～15 1～10 0.5～2 0.1～2 0.5～4 1～26
粉煤灰的化学成分是评价粉煤灰质量优劣的重要技术参数。根据粉煤灰中 CaO 含量的高低，
将其分为高钙灰和低钙灰。CaO 含量在 20%以上的叫高钙灰，其质量优于低钙灰。另外，粉煤灰的烧失量可以反映锅炉燃烧状况，烧失量越高造成的能源浪费越大，粉煤灰质量越差。
煤粉经燃烧后颗粒变小，孔隙率提高，比表面积增大，活性程度和吸附能力增强，电阻值加大，耐磨强度变高，三维压缩系数和渗透系数变小。粉煤灰有着良好的物理、化学性能和利用的价值，因而成为一种“二次资源”。粉煤灰中的 C,Fe,Al 及稀有金属可以回收,CaO,SiO2等活性物质可广泛用作建材和工业原料,Si,P,K,S 等组分可用于制作农业肥料与土壤改良剂，其良好的物化性能可用于环境保护及治理。因此，粉煤灰资源化具有广阔的应用和开发前景。
（1 ）粉煤灰作建筑材料。粉煤灰作建筑材料，是我国大量利用粉煤灰的途径之一，它包括配制粉煤灰水泥、粉煤灰混凝土、粉煤灰烧结砖与蒸养砖、粉煤灰砌块、粉煤灰陶粒等。
粉煤灰水泥又叫粉煤灰硅酸盐水泥，它是由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰，加入适量石膏磨细而成的水硬胶凝材料，能广泛用于一般民用、工业建筑工程、水工工程和地下工程。粉煤灰混凝土是以硅酸盐水泥为胶结料，砂、石等为骨料，并以粉煤灰取代部分水泥，加水拌合而成。建国以来，我国曾在刘家峡等大型水利大坝工程中采用了粉煤灰混凝土。粉煤灰的成分与粘土相似，可以替代粘土生产粉煤灰烧结砖、粉煤灰蒸养砖、粉煤灰免烧免蒸砖、粉煤灰空心砖等。粉煤灰硅酸盐砌块是以粉煤灰作原料，再掺入少量石灰、石膏及骨料，经蒸气养护而成的一种新型墙体材料，具轻质、高强、空心和大块等特点，与砖相比具有工效高、投资省等优点，但要求其中 Al2O3、
SiO2含量高，细度好，含炭量低等，具体要求见粉煤灰硅酸盐砌块建材标准(JC238-18)。
（2 ）粉煤灰作土建原材料和作填充土。粉煤灰能代替砂石、粘土用于高等级公路路基和修筑堤坝。其用作路坝基层材料时，掺和量高、吃灰量大，且能提高基层的板体性和水稳定性。目前我国公路、尤其是高速公路常采用粉煤灰、粘土和石灰掺合作公路路基材料。我国三门峡、刘家峡、亭下水库等水利工程，秦山核电站、北京亚运工程等，以及国内一些大的地下、水上及铁路的隧道工程等，均大量掺用了粉煤灰，一般掺用量 25%～40%，不仅节约大量水泥，并提高了工程质量。利用粉煤灰对煤矿区的煤坑、洼地、塌陷区进行回填，既降低了塌陷程度，吃掉了大量灰渣，还复垦造田，减少了农户搬迁，改善了矿区生态，是一举多得的事情。
（3 ）粉煤灰作农业肥料和土壤改良剂。粉煤灰具有质轻、疏松多孔的物理特性，还含有磷、
钾、镁、硼、钼、锰、钙、铁、硅、等植物所需的元素，因而广泛应用于农业生产。在土壤中直接施用粉煤灰，可改良土质，改善土壤的水、肥、气、热条件，促进作物的早熟和丰产，提高作物的抗旱能力。因其含有大量农作物所必需的营养元素硅、钙、镁、磷、钾等，粉煤灰还可直接用作农业肥料和制造各种复合肥。
（4 ）利用粉煤灰回收工业原料。从粉煤灰中可以,
1)回收煤炭资源。我国热电厂粉煤灰含炭量一般在 5%～ 7%，含炭量大于 10%的电厂约占 30%，
据统计，仅湖南省各热电厂每年从粉煤灰中流失的煤炭就达 20×10
4
t 以上。因此，从粉煤灰中回收煤炭资源，不仅有利于其作建材原料的再生利用，而且节约了宝贵的资源，非常必要。
煤炭的回收方法与排灰方式有关。一般用浮选法回收湿排粉煤灰中的煤炭,用静电分选法回收干灰中的煤炭。浮选法回收煤炭资源，回收率可达 85%～ 94%，静电分选炭回收率一般在 85%～
90%，回收煤炭后的灰渣可作建筑原料。
2)回收金属物质。粉煤灰含 Fe2O3一般在 4%～ 20%，最高达 43%，当 Fe2O3含量大于 5%时，即可回收。 Fe2O3经高温焚烧后，部分被还原成 Fe3O4和铁粒，可通过磁选回收。 Al2O3是粉煤灰的主要成分，一般含 17%～35%，可作宝贵的铝资源。铝回收还处于研究阶段，一般要求粉煤灰中 Al2O3
高于 25%方可回收。目前铝回收有高温熔融法、热酸淋洗法、直接熔解法等多种。
粉煤灰中还含有大量稀有金属和变价元素，如铂、锗、镓、钪、钛、锌等。美国、日本、加拿大等国进行了大量开发，并实现了工业化提取铂、锗、钒、铀。我国也做了很多工作。如用稀硫酸浸取硼，其溶出率在 72%左右，浸出液鳌合物富集后再萃取分离，得到纯硼产品；粉煤灰在一定条件下加热分离镓和锗，回收 80%左右的镓；再用稀硫酸浸提、锌粉置换以及酸溶、水解和还原，制得金属锗，所以粉煤灰又被誉为“预先开采的矿藏”。
3)分选空心微珠。空心微珠是 SiO2,Al2O3,Fe2O3及少量 CaO,MgO 等组成的熔融结晶体，它是在 1400～ 2000℃温度下或接近超流态时，受到 CO2的扩散、冷却固化与外部压力作用而形成的。
快冷时形成能浮于水上的薄壁珠，慢冷时则形成圆滑的厚壁珠。空心微珠的容重一般只有粉煤灰的 1/3，其粒径多在 75～125μm,它在粉煤灰中的含量最多可达 50%～70%，通过浮选或机械分选，可回收这一资源。
空心微珠具有多种优异性能：耐热、隔热、阻燃，是新型保温、低温制冷绝热材料与超轻质耐火原料。它还是塑料，尤其是耐高温塑料的理想填料，用它作聚乙烯、苯乙烯的充填材料，不仅可提高其光泽、弹性、耐磨性，而且具有吸声、减振和耐磨效果。利用粉煤灰空心微珠再生塑料，价格低廉、节约资源、经济效益十分显著。因空心微珠表面多微孔，可作石油化工的裂化催化剂和化学工业的化学反应催化剂，也可用作化工、医药、酿造、水工业等行业的无机球状填充剂、吸附剂、过滤剂。在军工领域，它被用作航天航空设备的表面复合材料和防热系统材料，并常被用于坦克刹车。空心微珠比电阻高，且随温度升高而升高，因而又是电瓷和轻型电器绝缘材料的极好原料。
4)用粉煤灰作环保材料。利用粉煤灰可开发环保材料：制造人造沸石和分子筛，不但节约原材料，而且工艺简单，生产产品质量达到甚至优于化工合成的分子筛；制造絮凝剂，具有强大的凝聚功能和净水效果；作吸附材料，浮选回收的精煤具有活化性能；还可制作活性炭或直接作吸附剂，直接用于印染、造纸、电镀等各行各业工业废水和有害废气的净化、脱色、吸附重金属离子，以及航天航空火箭燃料剂的废水处理，吸附饱和后的活化煤不需再生，可直接燃烧。
3.高炉渣的综合利用
高炉渣是冶金工业中数量最多的一种渣。目前我国每年排出量已达 3000× 10
4
t 左右，而其利用率只有 80%左右，每年仍有数百万吨炉渣弃置于渣场。据统计，目前我国渣场堆积的历年高炉渣 l 亿多吨，占地 l 万多亩。高炉渣不仅占用了大量土地，而且每年要耗用数千万元的资金用于设置渣场和运输，处理弃渣。而在工业发达国家，如美、英、法、德和日本等国，自 70 年代以来就基本上把高炉渣全部加以利用，年年达到产用平衡。
高炉渣是高炉炼铁的废物。炼铁的原料是铁矿石、焦炭、助熔剂( 石灰石或白云石) 烧结矿和球团矿等。在高炉冶炼过程中，由于大部分铁矿石中的脉石主要由酸性氧化物 SiO2、Al 2O3 等组成，当炉内温度达到 1300～1500℃时，炉料熔融，矿石中的脉石，焦炭中的灰分和助熔剂等非挥发组分形成以硅酸盐和铝酸盐为主、浮在铁水上面的熔渣，这就是高炉渣。
高炉渣的产生量与矿石品位的高低、焦炭中的灰分含量及石灰石、白云石的质量等有
关，也和冶炼工艺有关。通常每炼 1 吨生铁产渣 300～900kg。
高炉渣含有 15 种以上成分，其化学成分与普通硅酸盐水泥相似，主要是 Ca、Mg、Al,
Si,Mn 的氧化物，它们约占高炉渣总重量的 95%，少数渣中含 TiO2,V2O5等。由于矿石的品位及冶炼生铁的种类不同，高炉渣的化学成分波动较大。而在冶炼炉料固定和冶炼正常时，高炉渣的化学成分变化不大，对综合利用有利。
我国高炉渣的应用主要是把热熔渣制成水渣，用于生产水泥和混凝土，其次是开采老渣山，
生产矿渣骨料，少量高炉渣用于生产膨珠和矿渣棉。图 9-10 是我国高炉渣的主要处理工艺和综合利用途径。
图 9-10 我国高炉渣的主要处理工艺和综合利用途径
（ 1） 用水淬渣作建材。 我国高炉水渣主要用于生产水泥和混凝土。 在水泥生产中,掺入 15%
以下水淬渣的水泥叫普通硅酸盐水泥,掺入 15%以上水淬渣的水泥叫矿渣硅酸盐水泥。 目前,我国约有 75%的 水泥中掺有粒状高炉渣。 湿碾矿渣混凝土,是以水淬渣为原料,配以水泥熟料,石灰、石膏等，放入轮碾机中加水碾磨与骨料拌合而成。其物理性能与普通混凝土相似。
（ 2）用膨珠 作轻骨。膨珠全称膨胀矿渣珠，是在适量水冲击和成珠设备的配合作用下，被甩到空气中使水蒸发成蒸汽并在内部形成空隙,再经空气冷却形成的珠状矿渣。 膨珠质轻,面光、
自然级配好,吸音,隔热性 能好,以它作 骨料配制的轻质混凝土,性能良好,广 泛应用于建筑业 。
（ 3）用重矿 渣作骨料 和 道渣。矿 渣 碎石的物 理 性能与天 然 岩石相近,其稳定性,坚固性,
撞击强度以及耐磨性,韧度均满足工程要求。 安定性好的重矿渣,经破碎,分级,可以代替碎石用作骨料配制混凝土和在公路、铁路、机场道路建设中作道渣。
（ 4）用高炉 渣生产矿 渣 棉。矿渣 棉 是以高炉 渣 为主要原 料,加入白 云 石、玄武 岩 等成分 及燃料一起加热熔化后，采用高速离心法或喷吹法制成的一种棉丝状矿物纤维。矿渣棉具有质轻、
保温,隔声,隔热,防 震等性能,可以加工成各种板,毡,管壳等制品。 许多国家都用高炉渣生产矿渣棉。
（ 5） 利用高钛矿渣作护炉材料。 高钛矿渣的主要矿物成分是钙钛矿,安诺石,钛辉矿及 TiC、
TiN 等。 利用 高钛矿渣钛的低价氧化物在高温冶炼过程中溶解,并在低温时自动析出沉积于炉缸、
炉底的侵蚀严重部位的特点，可减缓渣铁的侵蚀作用，从而达到护炉的作用。我国首钢、鞍钢、
包钢等均采用高钛矿渣作护炉材料。
除上述主要用途外，高炉渣还可以用来生产微晶玻璃、陶瓷、铸石等，并能加工成硅钙肥，
作为肥料用于农业。
4．钢渣的综合利用
钢渣数量在冶金工业渣中仅次于高炉渣。 钢渣成 分复杂多变,使得钢渣的综合利用困难。 1970
年以前,各钢厂均采用弃渣法处理钢渣,不仅占用大量土地,而且也污染环境,据 1988 年统 计,
全国各钢厂堆存钢渣达 l 亿多吨，占 地 l 万多亩,成为严重的公害。近 20 年来，我国 对钢渣的处理利用进行了大量研究与开发,到 1990 年钢 渣利用率已达 61%左右,利用 lt 钢渣 的经济效益高达 40 元左右，取得了良好的经济、社会和环境效益。
炼钢的基本原理与炼铁相反,它是利 用空气或氧气去氧化炉料 (主要是生 铁 )中所含的 碳,硅、
锰,磷等元素,并在高温下与熔剂 (主要是石灰石 )起反应,形成熔渣。 钢渣就是炼钢过程排出的熔渣。钢渣的主要化学成分是 CaO,SiO2,Al2O3,FeO,Fe2O3,MgO,MnO,P2O5，有的 还含有 V2O5
和 TiO2。 钢 渣与高炉渣的主要区别是,钢渣中铁的氧化物以 FeO 为主,含量在 25%以下,而高炉渣中铁的氧化物以 Fe2O3形式存在，一般含量在 5%以下。
当前,我国采用的炼钢方法主要有转炉,平炉和电炉炼钢。 按炼钢方法,钢渣可分为转炉钢渣,平炉钢渣和电炉钢渣； 按不同生产阶段,平炉钢渣又分为初期渣和末期渣,电炉钢渣分为氧化渣和还原渣；按钢渣性质，又可分为碱性渣和酸性渣等。
转炉吹氧炼钢是现代炼钢的主要方法,它生产周期短,大都一次出渣。 目前我国转炉炼钢比例已达 60%以上，转炉钢渣约占钢渣总量的 70%。以目前的 技术水平，每生产 lt 转 炉钢约产生
130～ 240kg 的钢渣。 平 炉在国外 已 基本被淘 汰,我国也 不 再建平炉,并将逐步 淘 汰现有平 炉。
平炉炼钢周期比转炉长，分氧化期、精炼期和出钢期，并且每期都出渣。目前每生产 lt 平炉 钢约产钢渣 170～210kg，其中的初期渣占 60%、精炼渣 10%、出钢渣 30%。电炉炼钢是以废钢为原料，主要生产特殊钢。电炉生产周期也长，分氧化期和还原期，并分期出渣。目前，每生产 lt
电炉钢约产 150～200kg 钢渣，其中氧化渣占 55%。
我国在 50 年代就开始研究钢渣的利用。目前已成功地把钢渣用作钢铁冶炼的熔剂、水泥掺合料或生产钢渣矿渣水泥、作筑路与回填工程材料、作农业肥料和回收废钢等。据 1986 年调查，
我国钢渣综合利用情况为：造地占 60%，筑路占 23%，生产水泥占 6.4%，作烧结熔剂占 5.8%，其它占 4.8%。
（1 ）作钢铁冶炼熔剂。钢渣可用作烧结剂。转炉钢渣一般含 40%～50%的 CaO,lt 钢渣相当
0.7～0.75t 石灰石，把钢渣加工到小于 lOmm 钢渣粉，便可代替部分石灰石作烧结配料用。钢渣作烧结熔剂，不仅回收了钢渣中的 Ca、Mg,Mn,Fe 等元素，而且提高了烧结机利用系数和烧结矿的质量，降低了燃料消耗。
钢渣还可用作高炉炼铁熔剂。钢渣中含有 10%～ 30%的 Fe，40% ～60% 的 CaO，2%左右的 Mn，
若把钢渣加工成 l0～ 4Omm 粒渣，可用作炼铁熔剂，不仅可以回收钢渣中的 Fe，而且可以把 CaO、
MgO 等作为助熔剂，从而节省大量石灰石、白云石资源。钢渣中的 Ca、Mg 等均以氧化物形式存在，不需要经过碳酸盐的分解过程，因而还可以节省大量热能。
（2 ）钢渣作水泥。高碱度钢渣有很好的水硬性，把它与一定量的高炉水渣、煅烧石膏、水泥熟料及少量激发剂配合球磨，即可生产钢渣矿渣水泥。钢渣水泥具水化热低、后期强度高、抗腐蚀、耐磨等特点，是理想的大坝水泥和道路水泥。
电炉还原渣具有很高的白度，与煅烧石膏和少量外加剂混合、研磨，即可生产 325 号白水泥。
利用电炉还原渣作白水泥，具有投资少，能耗低、效益高、见效快等特点，是钢渣利用的有效途径之一。
（3 ）作筑路与回填工程材料。钢渣碎石具有密度大、强度高、表面粗糙、稳定性好、耐磨与耐久性好、与沥青结合牢固等特点，因而广泛用于铁路、公路、工程回填。由于钢渣具有活性，
能板结成大块，特别适于沼泽、海滩筑路造地。钢渣作公路碎石，用量大并具有良好的渗水与排水性能，其用于沥青混凝土路面，耐磨防滑。钢渣作铁路道渣，除了前述优点外，还具有导电性小、不会干扰铁路系统的电讯工作等优点。
钢渣替代碎石存在体积膨胀这一技术问题，国外一般是洒水堆放半年后才能使用以防钢渣体积膨胀，碎裂粉化。我国用钢渣作工程材料的基本要求是；钢渣必须陈化，粉化率不能高于 5%，
要有合适级配，最大块直径不能超过 300mm，最好与适量粉煤灰、炉渣或粘土混合使用，严禁将钢渣碎石作混凝土骨料使用。
（4 ）作农肥和酸性土壤改良剂。钢渣含 Ca,Mg,Si,P 等元素，当钢渣中的 P2O5超过 4%时，
可以磨细作为低磷肥使用。生产实践表明，钢渣磷肥可以用于酸性土壤与缺磷碱性土壤，也适于水田与旱地耕作，具有很好的增产效果。
（5 ）回收废钢。钢渣一般含 7%～ 10%废钢，加工磁选后，可回收其中 90%的废钢。鞍山钢铁公司从德国引进了 240× 10
4
t 钢渣磁选加工线,1989 年初投入运行，年处理各种钢渣 240×10
4
t，
单位成本 5,33 元/t，利润 8082×10
4
元/ 年，社会效益、经济效益和环境效益显著。
二、石油与化工工业固体废物的资源化处理
石油与化工工业固体废物是指在石油炼制生产过程与化工生产加工过程中产生的各种固体、
半固体及液体等废物。石油与化工工业固体废物的主要特点是：有机物含量高；有害甚至有毒的危险废物多；再资源化途径广阔。
目前，我国石油化工企业产生的固体废物数量呈逐年增加趋势，虽然大部分废物得到了处理，
但即使处理后产生的二次污染仍然对环境造成了相当的危害。以石油炼制为例，在用硫酸中和废碱液回收环烷酸、粗酚过程中就产生了相当数量的酸性污水。这种污水有害物质浓度极高，其
PH 值为 2～ 5，油含量为 2000mg/L，若直接排入污水处理厂，就会造成活性污泥死亡，使污水处理厂不能正常工作；若直接排入水体，必定会导致水体中动植物死亡。对此，目前只好采取集中储存，限量排入污水处理厂的办法；即使这样，也给污水处理厂运行带来许多困难。很多炼油厂仅因此项年上交排污罚款就达数百万元，而且仍然严重污染了地面水体。
石油化工固体废物主要有以下几类：废碱液、废酸液、废催化剂、反应废物、污水处理厂污泥等。下面分别介绍它们的资源化处理途径。
1,1,废碱液的处理
废碱液主要来自石油产品的碱洗精制，如石油化工生产原料中所含的硫化物会分解生成硫化氢等酸性化合物，为除去这些有害物质，往往用碱加以洗涤。碱洗后一般生成 Na2S,Na2CO3、含酚钠盐等，还有部分未反应的碱一起成为废碱液，并且其中还溶解了某些烃类化合物。由于被洗的产品不同，废碱液的性质和组成也不相同。
目前废碱液的资源化处理，一般是采用酸性物质进行中和，并回收其生成的有用物质。如石油炼制过程中产生的废碱液，可采用硫酸中和法回收环烷酸、粗酚，还可采用二氧化碳中和法回收环烷酸和碳酸钠；另外，像精制常压柴油过程中产生的废碱液，可用加热闪蒸法生产贫赤铁矿浮选剂，液态烃碱洗过程中产生的废碱液可用于造纸，等等。
2,2,废酸液的处理
废酸液主要来源于油品酸精制和烷基化装置排出的废硫酸催化剂。其成分除硫酸外，还有硫酸酯、璜酸等有机物及其迭合物。含酸废液除了用废碱液中和外，大部分石油化工公司对废酸液进行回收利用。
（1 ）热解法回收硫酸。将废酸送往硫酸厂，并将废酸喷入燃料热解炉中。废酸和燃料一起在燃烧室中热解，分解成 SO2和 H2O，而其中的油和酸酯分解成 CO2。燃烧裂解后的气体，在文丘利洗涤器中除尘后，冷却至 90℃左右，再通过冷却器和静电酸雾沉降器除去水分和酸雾，并经干燥塔除去残余水分，以防止设备腐蚀和转化器中催化剂活性失效。在 V2O5 的作用下，SO 2 转化成 SO3，用稀酸吸收，制成浓硫酸。
（1 ）废酸液浓缩。废酸液浓缩的方法很多，目前使用较广泛、工艺较成熟的方法为塔式。
此法可将 70%～80%的废酸液浓缩到 95%以上。这种装置工艺成熟，在国内运行已近 40 年，目前仍然是稀酸浓缩的重要方法，其缺点是生产能力小，设备腐蚀严重，检修周期短，费用高，处理一吨废酸需消耗燃料油 50 公斤。
在石油化工生产中，对生产丙烯酸甲酯时产生的废酸液，一般用浓度为 99.5%以上的液氨中和，使之转化为硫酸铵，再用空气浮选法除去聚合物，这样生产的固体硫酸铵可作农肥，达到以废治废，综合利用。另外，还有从己二酸废液中回收二元酸等资源化处理。
3,3,废催化剂的处理
废催化剂主要产生于石油化工生产中的催化重整、催化裂化、加氢裂化等装置，因为这些装置在生产过程中需要使用一定的催化剂，当使用一定阶段后，这些催化剂的活性会降低或失活而成为废催化剂。对于废催化剂的处理主要有以下途径,
（1 ）代替白土用于油品精制。催化裂化装置所使用的催化剂在再生过程中，有部分细粉催化剂由再生器出口排入大气，严重污染周围环境。采用高效三级旋风分离器可将细粉催化剂回收，
回收的催化剂可代替白土用于油品精制，既可以降低精制温度，其含水量又无须严格控制。
（2 ）贵重金属的回收。石油化工过程中的化学反应多数采用贵稀金属作催化剂，如镍、银、
钴、锰等。这些金属往往附于载体之上，使废催化剂成为一种有用的资源，可送专门工厂回收其中的贵重金属。
（3 ）用废催化剂生产釉面砖。釉面砖的主要化学组分与催化裂化装置所用催化剂的化学组分基本相同。在制造釉面砖的原料中加入 20%的废催化剂，制造出的釉面砖质量符合要求。
对一些不含重金属的废催化剂，在无更好的处理方法的情况下，应进行隔离填埋。
4,4,反应废物的处理
在石油炼制和石油化工生产中，会产生一些反应废物，如白土渣、丁二烯二聚物、苯酚、苯乙烯和醋酸酯等。这类废物的主要特征是含有机物较多，基本上都可综合利用，不能利用的也可进行焚烧处理。
白土渣表面多孔，比表面积为 150%～450%。表面吸附芳香烃或其它油品的白土渣，具有一定的可燃性，可作燃料。乙烯氧化制乙二醇时，会产生多乙二醇重组分，可用作纸张涂料。用裂解法制取烷基苯的生产中，用 AlCl3作催化剂，在沉降罐中沉降下来的泥脚主要是烯烃三氯化铝与苯的溶合物，其处理措施是水解中和生产 NH4Cl。
5,5,污水处理厂污泥的处理
石油化工污水处理一般采用的还是隔油、浮选和活性污泥法，其主要废物是隔油池池底泥、
浮选渣及剩余活性污泥。这些污泥要先进行沉降脱水、机械过滤等预处理。目前油泥用来作燃料用于烧砖等；浮选渣过滤后埋填；剩余活性污泥少部分用作绿化肥料，大部分还是填埋处理，焚烧的方法应用较少。
三、机械工业固体废物的资源化处理
机械工业是我国国民经济中的一个非常重要的工业部门，它担负着生产各类机械设备、车辆、
电机和电器、仪器和仪表等任务。机械工业固体废物是指机械工业在生产中产生的各种废渣。下面仅就机械工业特有的几种废渣的资源化处理作简单的介绍。
1,1,废旧型砂的处理
型砂是近代铸造生产中主要的造型材料。目前，全世界用砂型铸造方法生产的铸件约占 80～
90%，国内更为普遍。型砂的作用是制作各种铸型（砂型和砂芯的组合体），以供浇注铁水或钢水，
铸成各种铸铁件或其它铸件。新砂经过使用后便成为旧砂，经机械振动、水力和水爆清砂后排出，
必须再生后方可以利用，否则铸件质量达不到要求，甚至无法进行正常的造型操作。再生的主要任务是破碎结块的型砂和破坏浇铸时在砂粒表面形成的惰性薄膜，其次是清除粉尘和其它污染物。
旧砂的再生方法很多，根据型砂的种类和性能不同，采用的再生方法也不一样，大致可分为湿法、干法、综合法和化学法四类。
（1 ）湿法再生。湿法再生一般是将振动落砂的旧砂先经机械破碎，然后用压力水冲去砂粒表面的惰性膜，同时清除粉尘和其它可溶性有害成分( 如水玻璃砂的碱分),最后经烘干、过筛后返回制砂间配制新砂。对于水玻璃砂，增加水温或使水带弱酸性，则再生效果可以提高。如果将水力清砂或水爆清砂与湿法再生结合使用，或使用水力旋流器进行湿法再生，则效果更好。国内的湿法再生均与水力清砂或水爆清砂组合使用，一些工厂已在生产中应用多年。该法不仅能处理粘土砂，也能处理水玻璃砂。但后者的废水通常呈碱性，应设法进一步处理，以免造成新的污染。
湿法再生的缺点是占地面积大、动力消耗大。
（2 ）干法再生。干法再生的具体方法有多种，如联合机械再生法、气流撞击法，离心力撞击法、喷丸法、球磨法和流动焙烧法等，目前应用较多的是前三种。
联合机械再生法是将旧砂在一个再生联合装置中依次顺序完成磁选、输送、破碎、冷却、除尘、过筛等工序，达到再生回收的目的。采用再生联合装置，既简化了常规的再生单项处理设备，
又大大缩短了再生工艺流程，缩小了占地面积，也改善了作业环境。
气流撞击法（亦称气流加速法）是利用高速气流加速砂粒，造成砂粒间的相互磨擦、冲撞、
使附着于砂粒表面的惰性薄膜和污染物脱落，并将产生的粉尘从砂中分离出去。该法的优点是结构简单、操作方便、设备磨损部分少，但再生效率较低，需反复再生几次，且设备较庞大，占地面积也较大。
离心力撞击法是利用高速旋转设备产生的离心力，造成砂粒和砂群间的相互冲撞磨擦，以消除砂粒表面的惰性膜或胶壳，并分离粉尘。强力再生机的特点是：结构紧凑，辅助设施少，占地面积小，制造、安装容易，造价低廉，动力消耗小，再生、除尘效果好，砂粒不易粉化，适应范围广，不仅能再生树脂砂，也可再生其它型砂。
（3 ）综合再生法。综合再生法是将两种以上的再生方法联合在一起，如湿法再生后加机械法，湿法再生后加熔烧法，熔烧法再生后加机械法等多种方式，目前国内尚缺少研究和应用的经验。
（4 ）化学再生法。鉴于水玻璃砂粒表面上的硅胶膜十分牢固，一般的再生方法难以清除干净。为了同时回收原砂和水玻璃，国外已提出一种化学净化法。其作用原理是在沸腾的碱液中进行选择性溶解，碱液的浓度范围为 1～15%，温度为 100℃时处理时间约 1 小时。砂粒表面的惰性膜溶解后，洗去型砂上的碱液，然后经干燥、筛选，便可回收配制新砂。溶液中的水玻璃可回收利用，回收率一般在 70%以上。
旧砂经过再生后，其性能仍然与新砂有较大的差别，故旧砂一般不能全部利用，一般回用率为 50～ 85%不等，因而有一部分旧砂必须排弃。另外，有些工厂由于原砂来源比较方便，或者由于缺少再生设备，因而将旧砂全部排弃。为此，从环保方面必须考虑废砂的综合利用。
废砂的主要用途是作建筑材料，如用废砂作混凝土的掺合料或制成灰砂砖和烧制硅酸盐水泥等。废砂也可用作填坑、筑路和筑坝的材料。但国内目前对废砂的综合利用尚缺乏系统的经验和成熟的工艺，有待进一步研究和实践。据近年统计，机械系统每年约排放 300 余万吨废砂，成为急待解决的问题之一。
2．废旧金属的回收利用
废旧金属是机械工业生产中经常产生的固体废物，它们是来自金属加工过程的切屑、金属粉末、边角余料、残次品、废旧工具、铸造生产中的浇冒口、报废的铸件以及陈旧报废的机器设备
(或零部件) 。废旧金属分黑色金属和有色金属两大类。前者是指各种钢、铁材料，也是数量最多的一类，后者是除钢、铁以外的其它金属，其数量远少于前一类。
废旧金属的处理与利用方法很多，归纳起来有如下措施,
(1)分类收集。为了处理与利用的方便，应据不同材质加以分类收集，如不同种类的铸铁或铸钢、不同牌号的各类钢材、不同种类的有色金属或合金等，均应分门别类进行收集和存放，然后按不同性质加以处理和回收利用。
(2)回炉熔炼。回炉熔炼是回收利用废旧金属最简便和最常用的方法，无论哪一种金属均可通过回炉熔炼加以回收利用。
(3)修旧利废。修旧利废是指直接利用废旧金属材料制成新的工业或民用产品，或者是将废旧制品( 包括各种零部件和工具) 加以修复或改制，再度用于生产。实践证明，这是一种有效的和经济合理的方法。例如，金属的边角余料或残次制品，可直接用来加工制作机械设备的零部件和各种民用器具。各种废旧工具，如链刀、锯条、铣刀、拉刀等，均可加以修复或改制成其它刀具再度使用。对于陈旧报废的机械设备，应尽可能将全部零部件拆卸下来，并按用途详细分类，以便重新用于生产。其中，一些完好的通用零部件可直接用于生产，较次的可经加工处理后再用。
对于表面有金属镀层的零件，通常表面已部分损伤而不能直接应用，此时可采用电化学退镀法进行退镀处理，一方面将母体金属重新利用，另一方面可以回收各种贵重的有色金属。
(4)金属粉末和切屑的利用。金属粉末是在机械切割、研磨和刃磨等工序中产生的。在大批量生产中，一般用固定设备加工单一零部件，从而可以做到分类收集。对于钢铁粉末，通常可以利用磁力分选器将其与磨料及润滑冷却液分开。这样分类收集的钢铁粉末及化学成分单一清楚，
可作为粉末冶金的原始混料成分用于批量生产。在小批量生产中，由于一台机床要加工不同合金零件，难以将金属粉末分类处理，一般只能将它们集中起来送去回炉炼钢。
钢铁粉末利用的另一种方法是利用它的磁性。粉末受到磁铁吸引，即在其两极上形成疏松的瘤状物。将磁铁两极上的瘤接通，并把高速旋转的、需要抛光的零件置于其间，于是每个金属颗粒都成为一把独特的微型刀具。成千上万把微型刀具既快又好地进行抛光，可使工件表面研磨至
13 级精度，并可节省抛光膏和洗涤剂。
大量的金属切屑产生于车、铣、刨、钻等加工工序，其中主要是钢铁切屑。在实际生产中，
要按钢铁牌号进行分类比较困难。通常只能混在一起回炉熔炼，这样只能炼出品位很低的合金钢，
而且熔炼过程中直接损耗率很高，因而是很不经济的。
目前国外已经出现利用切屑的新方法：一种是将切屑直接在 1000～1200 ℃的高温下进行热冲压制成新的零件，废物利用率可达 100%。另一种方法是将切屑直接加工成钢粉制件而不经熔炼铸造。先用汽油或煤油洗去切屑上的油污，然后装入球磨机或振动式磨机内，添上酒精磨碎，
直至粒度达到要求。制得的钢粉用合成橡胶煤油溶液拌匀，再用 500 吨压力机压成毛坯，然后进行热锻或热轧。用这种工艺制造的刀具，寿命及稳定性比标准刀具高二倍。
对于各种有色金属的粉末和切屑，一般是分类收集后回炉熔炼而加以再生回收。
(5)利用废旧黄铜制备铜粉。黄铜是机械工业生产中应用较多的有色金属之一，它是含有其它金属元素的铜锌合金。黄铜废料主要是金属加工过程中产生的大量切屑和粉末，另外还有其它废旧铜材，如散热管( 片) 等。它们除可以回炉熔炼外，还可以直接加工成铜粉。由于铜粉在工业上的广泛使用，利用廉价的废旧黄铜制备铜粉具有极为重要的意义。
美国专利介绍了一种利用废旧黄铜制备铜粉的新工艺，它的处理对象是不含硅，而锡、镍含量均小于 5%的铜锌合金，包括工业青铜、红铜( 低锌黄铜),黄铜、铜焊料、锰青铜和手饰铜等。
而锡青铜、磷青铜、含锡或镍大于 5%的白铜和硅青铜则不适用。制备的基本过程与原理是：在无氧和高于 70℃的条件下，让黄铜( 块度小于 6.5mm)与盐酸或硫酸作用足够的时间，使非铜杂质溶解。将得到的铜用水冲洗、烘干，然后在氧化气中加热至 450～500℃，使至少 10%（重量）的铜生成氧化铜。将铜与氧化铜的混合物研磨到所要求的细度，然后在 400～500 ℃的温度下让还原气体（H 2或 CO）与之充分接触，使其中的氧化铜还原为铜，这样就得到了纯铜粉。
四、城市垃圾的资源化技术
目前在整个世界范围内，城市生活垃圾的增长速度明显超过人口的增长速度，城市生活垃圾问题成为一个世界性的难题。城市垃圾的资源化方法，除可以采用各种分选方法，分选出空瓶、
空罐头盒以及铁等金属加以回收利用以外，还可以利用堆肥化（composting ）,焚烧
（incineration）和热解（thermal destruction）等方法进一步对其进行处理和利用。另外还有用垃圾中的炉灰制砖,利用垃圾饲养蚯蚓等。 对于垃圾的堆肥化,焚烧和热解处理技术参见本章第二节和第四节。
第四节 典型固体废物处理系统
一、城市垃圾的焚烧处理系统
垃圾焚烧处理是城市生活垃圾资源化,减量化,无害化的一项有效措施。 垃圾焚烧在发达国家中发展比较迅速,是除土地填埋之外的一个重要手段,并且所占比例逐年提高。 我国的深圳市由于市区土地压力大，填埋能力有限，根据特区城市发展的需要，于 1988 年建成并 投产了第一座现代化垃圾焚烧厂——深圳市市政环卫综合处理厂。 该厂自投产以来,运行正常,而且在焚烧低热值垃圾的工艺方面积累了成功的经验。
1,1,垃圾的热值与焚烧设备
垃圾的“热值”是指将垃圾自身水分蒸发带走的部分热量扣除后的热值，称作“低位热值”
(lower heating value，简称 L· H· V)。由于垃 圾中含有 大 量的水分,燃烧过程 中 要吸收大量的热量,降低了炉膛的温度,使得热值本来很低的垃圾更加难于着火燃烧。 在国外,垃圾中纸张占的比例相当大，水分低，热值一般 8000～ 10000kJ/kg 以上,但国内垃圾厨余占的比例大，而且水分高达 50%以上，从 各大城市所作的分析资料表明，热值一般只有 4000～ 5000kJ/kg 左石，
仅为国外的一半，如 表 9-5 所列。
表 9-5 主要国家和地区城市垃圾低位热值比较表 单位,kJ/kg
美国 11669～ 13976 德国慕尼黑 7752 北京 4300～ 6560
英国 12142～ 13188 奥地利维也纳 8503 深圳 5066
日本 11723～ 12560 法国巴黎 7752 香港 10048
经过多次采样分析,深圳市的垃圾属于高水分,低热值的垃圾,其低位发热值在 5000kJ/kg
左右。理 论 上讲，只 要 焚烧炉设 计 合理，运 行 参数调整 得 当，垃圾 的 热值高于 3360kJ/kg 就能直接燃烧，可以采用焚烧工艺进行处理。
但由于垃圾的热值低,含水分高,不易燃烧,对焚烧炉的设计制造要求很高。 深圳引进的垃圾焚烧炉采用的是德国马丁式炉排——倾斜往复炉排。 垃圾进入炉排后经过预热,干燥后,垃圾在炉排上呈层状燃烧,燃烧空气从炉排下方送入,通过炉排片的间歇运动,使垃圾移动均匀,又是对垃圾的一种搅动和破碎 (烧成团 状表面固化的垃圾团 ),增加了透气性,便于空气 与垃圾充分混合，改善了燃烧条件，有利于垃圾的燃尽。
图 9-11 垃圾焚烧工艺流程
垃圾燃烧所产生的高温烟气，通过废热锅炉进行热交换冷却到适宜排放的温度，废热锅炉所产生的蒸汽用于发电、供热。垃圾焚烧炉炉膛烟气温度一般控制在 850～950℃。低于 850℃不能将有恶臭气味的氨和有机质废气有效分解除臭，更主要的是，燃烧生成的垃圾在低温燃烧时容易生成有致癌、致畸危险的二噁英。而上限的控制主要是考虑设备的腐蚀和垃圾灰渣的结焦等。
2．垃圾焚烧工艺流程
垃圾焚烧工艺流程如图 9-11 所示。城市垃圾由垃圾车辆运来，经地衡称量后卸入垃圾池内。垃圾池容量约为 2000m
3
。垃圾池顶部安装有 2 台抓斗式起重机，用于垃圾的倒垛、搅拌和供料。起重机操作室与垃圾池密闭隔离，遥控操纵，焚烧的垃圾从各炉的垃圾料斗投入，垃圾料斗的料位有工业电视监视，投入的垃圾都经自动称重计量，并打印记录，能分别统计出各炉单位时间的处理量。
垃圾燃烧过程中产生的飞灰和微尘会随烟气流动，颗粒较大的飞灰因烟气流动方向的急折改变而自行分离析出，落入锅炉灰斗和烟气式空气预热器灰斗中。粘附在锅炉管壁和预热器管壁上的飞灰，用吹灰器定期吹扫，也由灰斗收集。灰斗里的飞灰分别由其下面的回转阀取出，通过飞灰传送带送回推灰器，混入灰渣中一起排入灰池。而较细的微尘以及喷入烟道用来中和氯化氢的石灰粉，随烟气进入静电除尘器，在 50000V 的高压电场作用下，被荷电、吸附、沉积在极板、
极线上，通过振打落入静电除尘器下面的灰斗；由螺旋输送器送入增湿装置，加水搅拌防止飞扬，
最后送入灰池。灰池中积集的灰渣由抓斗起重机抓取，装车运往垃圾填埋场，用作垃圾的覆盖土。
燃烧用的空气由鼓风机从垃圾池上部吸取，既可将被垃圾污染的空气送入炉膛进行高温处理，还可以使垃圾池内保持负压，避免垃圾恶臭向外扩散。空气进入炉膛前经过二次预热，先由蒸汽式空气预热器加热至 160℃，再经烟气式空气预热器提高到 260℃。烟气式空气预热器设有旁路系统，可根据垃圾燃烧的情况（炉膛温度），通过旁路挡板的开度对燃烧空气的温度进行调节。空气从炉排下方吹入，风压约为 4kPa 水柱。二次空气直接由鼓风机出口处引出，不经加热，
从设在炉膛前后拱处的两排喷嘴吹入炉内，风量根据燃烧情况进行调节。
垃圾燃烧过程产生的高温烟气（850 ～950℃）流经废热锅炉，通过热交换将大部分的热能放出，降至 380℃左右，再经过烟气式空气预热器的热交换，降到静电除尘器所要求的工作温度
（250～280℃）；烟气在静电除尘器中被净化后，由引风机引进烟囱排入大气。
近年来，由于对环境保护的要求越来越严格，垃圾焚烧厂烟气净化工艺有了较大的发展，上述的工艺流程也有了改变，主要有：①注意到电除尘器的运行温度有可能发生二噁英的再生成，
加上布袋除尘器的工艺日渐成熟可靠，以及布袋除尘器烟气处理性能明显地优于电除尘器，所以在垃圾焚烧厂中的应用越来越多，有取代电除尘器的趋势；②由于氯化氢排放浓度的限制越来越严，用干石灰粉的干法除氯化氢工艺已逐渐被半干法和湿法所取代；此外，用活性碳吸附重金属和二噁英的工艺，以及用氨降低 NOx的工艺也常见于新的垃圾焚烧厂中；③烟气处理过程中的生成物和除尘器的飞灰，因含重金属较多，有可能成为危险废弃物，一般都单独收集、处理。
3．垃圾焚烧处理的优点与推广前景
对垃圾采用焚烧处理有以下优点：①垃圾经焚烧处理后，垃圾中病原体被彻底消灭，若燃烧过程中产生的有害气体和烟尘经处理达到排放要求，无害化程度高；②经过焚烧，垃圾中的可燃成分被高温分解后，一般可减容 80%～90%，减容效果好；③垃圾焚烧所产生的高温烟气，其热能可以充分利用，实现垃圾处理的资源化；④垃圾焚烧厂占地面积小，只要对焚烧烟气处理与控制严格，基本无二次污染，可以靠近市区建厂。既节约用地又缩短了垃圾的运输距离，尤其对于经济发达的大城市，这是一个十分重要的因素。
城市垃圾焚烧处理技术的推广前景,
采用焚烧工艺处理垃圾，对垃圾中可燃成分的比重有一定的要求。一般认为，我国工业还较落后，城市垃圾可燃成分少，兴建垃圾处理厂投资大，处理费用高，不适于在我国推广应用。但深圳的实践表明：只要焚烧技术掌握得当，低位热值的生活垃圾也能在焚烧炉中充分自燃，不需喷油助燃；采用焚烧回收垃圾的热值在我国大中城市是完全可行的。
对于经济发达、用地紧张的城市和地区，垃圾处理以焚烧为主，是十分必要的。只要燃气率达 95%以上的城市或地区，垃圾就能烧。虽然相对于垃圾的土地填埋，焚烧处理的投资和运行管理费用较高，但随着我国经济的快速发展，城市垃圾采用焚烧处理回收热能的前景一定非常广阔。
二、废塑料的热解处理系统
1．热解产物
高分子固体废物的热解产物,随高分子的种类及热解条件而有所不同。 塑料受热分解后的产物又可分成解聚反应型塑料和随机分解型塑料,以及二者兼而有之的中间分解型塑料。 大多数塑料的受热分解,二者兼而有之。 各种分解产物的比例随塑料种类,分解温度的不同而不同,一般温度越高，气态的 (低级的 )碳氢化合物的比例越高。
塑料中含氯,氰基团的,热分解产品一般含 HCl 和 HCN,而塑料制品含硫较少,热分解得到的油品含硫分也相应较低下,是一种优质的低硫燃料油,为此,日本开发了废塑料与高硫重油混合热解以制得低硫燃料油的工艺。
2．热解流程
图 9-12 三菱 公司的分解废塑料流由于废塑料具有导热系数较低,品种 混杂分选困难等特点,因 此需用独特的废塑料热解流程。
（ 1） 分解流程。 日本三菱公司开发了一种热解塑料的新流程,如 图 9-12 所示。 废塑 料被破碎成约 10mm 的颗粒送入挤出机,加热至 230～ 280℃使塑料熔 融。 如含聚氯乙烯时产生的氯化 氢可在氯化 氢 吸收塔回 收 。熔融的 塑 料再送入 分 解炉，用 热 风加热到 400～ 500℃分解，生成的气体经冷却液化回收燃料油。
（ 2）聚 烯烃浴热解流程。这是日本川崎重工开发的一种方法。它是利用 PVC 脱 HCl 的温 度比 PE,PP 和 PS 分解的 温度低这一特点，将 PE,PP,PS 在接 近 400℃时 熔融，形成熔融浴液使
PVC 受热分解 。 该流程见 图 9-13。把 PVC,PE,PP,PS 加入到 380～ 400℃的 PE,PP,PS 的热浴媒体中，分解温度低的 PVC 首先脱除 HCl 汽化，然 后 PE,PP,PS 熔融形成热 浴媒体，再根据停留时间的长短 PE,PP,PS 逐渐分解。本流程的优点是对流传热代替导热系数小的热传导。
图 9-13 聚烯烃浴加热分解废塑料流程
l-废塑料加料斗； 2 -聚烯烃 浴加热分解炉； 3-燃烧室； 4-轻质油； 5-空气； 6-重质油分离塔； 7-轻质油分离塔；
8-轻质油槽； 9-热交换器； 10,13,14,18-泵； 11-HCl 槽； 12-HCl 贮槽 ； 15-洗涤塔； 16-除雾器； 17-NaOH 水溶液贮槽； 19-给水贮槽； 20-残渣； 21-轻质油； 22-盐酸； 23-烟囱； 24-再加热室
（ 3） 流化床 法。 流化床热分解炉中流化用的气体可用预热过的空气，部分废塑料燃烧产生热量供加热用，流程见 图
9-14。 热媒体 用 0.3mm 粒 径的砂,热风把媒体层加热到 400～
450℃,破碎 成 5～ 20mm 大小的废塑料送入分解炉后,从热媒体获得热量进行分解，同时部分废塑料燃烧产生的热量可加热塑料，供给分解需要的热量。流动层内设置搅拌桨，以保证流化床层温度均匀，同时防止废塑料与热媒体粘附在一起变成块状物阻止流化的进行。 该热解 炉的优点是内热式供热，
热效率高。本方法操作简单，控制容易，适合于负荷波动较大的情况选用。
三、污泥的处理 图 9-14 流化床热分解装置
1-分解产品； 2-溢流管； 3-搅拌 桨叶； 4-流化用 空气入口； 5-流动的热媒体管； 6-进料器污泥是 水处 理过程 中形 成的以 有机 物为主 要成 分的泥 状物质。其有机物含量高，容易腐化发臭，颗粒较细，密度较小，含水率高且不易脱水，是呈胶状结构的亲水性物质。
我国城市污水处理厂每年产生的干污泥约 25× 10
4
t，以湿污泥计约为 450～ 550× 10
4
t,并以每年 15%左右 的速度增长。 污泥中含有大量的有机物和丰富的氮,磷等营养物质,任意排入水体,将会大最消耗水体中的氧,导致水体水质恶化,严重影响水生生物的生存； 污泥中含有多种有毒物质,重金属和致病菌,寄生虫卵等有害物质,处理不当,
会传播疾病,污染土壤和作物,并通过生物链转嫁人类。 因此,必须对污泥进行处理,以达到减容化、稳定化和无害化，然后再作土地利用等最终处置。
污泥的种类较多,分类较复杂。 按水的性质和水处理方法分,有生活污水污泥,工业废水污泥和给水污泥； 按污泥来源分,有初次沉淀污泥,剩余污泥,熟污泥和化学污泥； 按污泥成分和某些性质又可分为有机污泥和无机污泥,亲水性污泥和疏水性污泥； 若按污泥处理的不同阶段分，
有生污泥、浓缩污泥、消化污泥，脱水污泥和干化 (燥 )污泥等。
污泥处理的目的,①减少水分,降低容积,便于后续处理,利用和运输； ②使污 泥卫生化 和稳定化，避 免污泥中含 有的有机物,各种病原 体及其它有 毒有害物质 成为“二次 污染源”,导 致环境污染和病菌传播；③通过处理，改善污泥的成分和某些性质，以利于污泥资源化利用。
污泥处理的基本流程如 图 9-15 所示,
图 9-15 污泥处理工艺的基本流程
1．污泥浓缩
污泥浓缩 （ thickening） 的目的在于降低污泥中的水分,缩小污泥的体积,减少后续处理单元如消化,脱水所需的处理容积和加温污泥所需热量,从而降低污泥处理过程的总成本。 污泥浓缩的方法主要有重力浓缩法和气浮浓缩法两种。
重力浓缩法广泛用于初沉污泥的浓缩,因其设备构造简单且成本低廉,是最常用的污泥浓缩法。 重力浓缩法是利用自然的重力沉降作用,使污泥中的固体颗粒自然沉降而分离出间隙水,再利用机械 刮 臂将污泥 刮 至污泥斗,最后从污 泥 斗中将浓 缩 污泥抽至 后 续单元进 行 处理。 图 9-16
所示为进行污泥浓缩的重力浓缩池。
图
9-16 重力浓缩池
气浮浓缩与重力浓缩法相反。在压力为 275～ 550kPa 下,将空气注入污泥中，使大量的空气溶入污泥。 然后,污泥流入一个敞开的槽体,由于其压力降到与大气压力相同,原先溶解于污泥中的空气因过饱和而形成大最微小气泡。 当这 些微小气泡向液面浮升时,会附着在 污泥中的固体颗粒上,将这些颗粒带向液面,最后累积成一层上浮污泥。 利用刮渣设备即可将该层上浮污泥从液面刮除。气浮浓缩对不易用重力方式浓缩的活性污泥特别有效。
与重力浓缩相比,气浮浓缩具有较多优点,浓缩程度高,固体物质回收率高 (达 99%)，浓 缩速度快,停留时间短,运行稳定 (不 受污泥负荷影响 ),操 作 管理简单,污泥不易发臭。 其缺点是基建费和运行费用偏高。
2．污泥稳定
污泥稳定（ stabilization）也称作污 泥消化，即 第八章 所述的厌氧消化和好氧消化，通常采用前者。 其主要目的是利用生物方法降解污泥中的有机固体物质,使污泥更为稳定 （减少臭味及腐败）,脱 水性好，氨 氮浓度提高,同时减少 污泥质量。 如果直接进 行污泥脱水 和焚烧,一 般不需要稳定处理。厌氧消化的最佳温度一般为 35℃。
3．污泥调理
污泥调理 （ conditioning） 是污泥脱水前的预处理,其目的是促进污泥的固液分离,提高脱水设备的生产能力。其常见的方法有化学调理法、热处理法等。
化学调理是向污泥中投加混凝剂,助凝剂,如氯化铁,石灰或有机高分子絮凝剂等化学药剂，
污泥焚化灰渣也可用作污泥调理剂，以促进污泥凝聚，使其更容易与水分离。
热处理法是将污泥在高温 (175～ 230℃ )及高压 (1000～ 2000kPa)下加热,使污泥固体中的结合水被释放出来，因而改善污泥的脱水特性。热处理调理后的污泥脱水性比化学调理污泥更好，
但系统的操作与维护较为复杂,而且污泥热处理产生的高浓度蒸煮液,回流至污水处理厂时,将明显增加污水处理单元的负荷。
4．污泥脱水
污泥脱水（ dewatering）是用真空、加压或干燥方法使污泥中的水分进一步分离。
在过去,污泥干燥床是最常采用的污泥脱水设备,其操作与维护简单,特别适于在一些小型污水处理厂使用。 污泥干 燥床一般适用于温暖及日照充足的地区。 各种污 泥干燥床的共同的操作程序是,用泵将消化污泥送至干燥床表面,使厚度达到 0.2～ 0.3m。 如 果使用化学调理剂,则在泵送污泥时连续注入污泥中。 当注入污泥在干燥床上达到预定高度时,则停止注入并使污泥干燥，
直至干燥 到 所需的固 体 含量。一 般 在气候条 件 有利的情 况 下，污泥 干 燥脱水所 需 时间约为 10～
15 天 ； 如果 气候条件不佳,则污泥干燥所需时间将延长至 30～ 60 天。 然 后用人工或机械方法移除干燥床上的脱水污泥。
现在污泥脱水常用设备有真空脱水机和滚压带式脱水机等。
真空脱水 机 主要由覆 盖 有过滤材 料 或滤布的 圆 柱型滚筒 构 成，滚 筒旋 转时部 分浸 入污泥槽中,而槽中污泥已经过调理。 当滚筒内部有一定真空度时,污泥中的水分被吸入滚筒,并在滤布表面留下固体物质而形成滤饼。 当滚筒继续旋转,刮刀将形成的滤饼刮除,滚筒继续进入下一个脱水循环。 真空脱水处理消化污泥,可得到足够干燥的污泥饼 （固体含量为 15%～ 30%）,这 种 污泥饼可直接进行填埋,或作为肥料施用。 如果对污泥进行焚烧处理,也可用真空脱水机处理未经消化的生污泥，所得脱水污泥饼直接送入污泥焚烧炉焚烧。
滚压带式脱水机，主要由滚压轴和滤布组成，其工作原理是先将调理过的污泥送入浓缩段，
依靠重力作用浓缩脱水,使其失去流动性,以免压榨时被挤出滤布带。 滚压的方式有对置滚压和水平滚压 （ 图 9-17）两种。与真 空 脱水机相 比,该设备 的 主要特点 是,不需要 真 空加压设备，
动力消耗小，不易发生污泥粘附滤布的问题，而且可以连续生产。
图 9－ 17 水平滚压式脱水机
5,5,污泥减量
污泥减量（ reduction） 是利用湿式氧化或焚烧等化学氧化方法将污泥固体物质转化为更稳定的物质，由于污泥的体积减少，故称为减量。
在污泥不适 于用作土壤 改良剂，或 卫生填埋用 地不足的情 况下，污泥 焚烧是实现 污泥减 量的一种选择。 污泥焚烧可完全蒸发出污泥中的水分,燃烧所有的有机固体物质,只留下少许的灰渣。 目前常用的污泥焚烧设备有回转焚烧炉,多段焚烧炉和流化床焚烧炉等。 为尽量节省焚烧污泥所需的辅助燃料,污泥在焚烧前应尽量脱水。 此外污泥焚烧炉排出的废气也应妥善处理,以避免造成空气污染。
6．污泥处置
污泥处置 （ disposal） 的可行方案有土地处置 （包括农田林地利用和土地填埋）,海洋处置和利用污泥生产产品。
污泥中含有大量植物生长所必须的肥分 （ N,P,K）,微量元 素及土壤改良剂 （有机腐殖质）,
所以污泥农田利用是污泥的最佳处置方法。 经过堆肥化处理的污泥和焚烧后的污泥灰渣可直接施于地面,作为作物生长的肥料,也可用于被破坏土地的修复,如废弃的地表采矿区等。 污泥的土地利用必须符合我国《农用污泥中污染物控制标准,（ GB4284-84）的要求。
污泥还可用于生产砖和纤维板材。用污泥制砖的方法有两种：一种是用干化污泥直接制砖；
另一种是用污泥灰渣制砖。 用干化污泥直接制砖时,应对污泥的成分作适当调整,使其成分与制砖粘土的化学成分相当。 利用污泥焚烧灰渣制砖时,灰渣的化 学成分与制砖粘土的化学成分是比较接近的,制 坯时只需添加适量粘土与硅砂。 利用 活性污泥中所含粗蛋白 (有机物 )与球 蛋白 (酶 )
能溶解于水及稀酸,稀碱,中性盐的水溶液这一性质,还可用污泥制生化纤维板。 将污泥在碱性条件下加热,干燥和加压,使其发生蛋白质的变性作用,制成活性污泥树脂 (又称 蛋白胶 )，然 后与漂白、脱脂处理的废纤维压制成板材。其品质优于国家三级硬质纤维板的标准。
污泥填埋是 指将污水处 理的残余固 体物质，包 括污泥、筛 渣、砂砾及 灰渣等，在 特定区 域内进行有计划的填埋。 污泥可单独填埋,也可与其它固体废物一起填埋。 污泥填埋的操作要求与垃圾填埋相似。
沿海地区,尤其是有大 江、大河入 海口附近,可考虑把生 污泥、消化 污泥、脱水 泥饼或 焚烧灰渣投海。 投海污泥最好是经过消化处理的污泥。 投海方式可用管道输送或船运,其中管道输送较为经济。在污泥投海工程实施前，必须搞好投海区的选择（离海岸 l0km 以外,水深 25m 左右）,以保证 海水的稀释 与自净作用 。但污泥投 海容易对海 洋生物造成 污染，通过 食物链 等 间 接危害人类，此法在美国已被禁止。
四、固体废物处理技术展望
随着科学技术的发展和社会的进步，近 10 年来,人类对于固体废物的态度和认识有了令人瞩目的变化,固体废物本身就是一种,人造资源”,为亟待 开发的,第二矿产” 。 对 于固体废物的处理已从消极处理变为积极回收利用,从而把当今世界各国城市发展所遇到的两个共同难题——
垃圾“过剩”和能源不足有机地协调起来。但是，如何通过工艺技术的改革或固体废物的再循环利用，将产生的工业固体废物和生活垃圾变成主要资源，真正实现“变废为宝”的愿望，仍然是摆在全世界人民和各国政府面前的共同课题。
1．片面追求现代化带来的后患
当今科学技术的现代化带来了经济上的飞速发展和社会的空前繁荣，也给人类创造出高度的文明。但由于忽视了经济社会对自然生态系统的反作用，其结果不仅使不可更新的矿产资源日趋枯竭，而且造成环境严重恶化。
不适当的工业化，不仅造成大量资源浪费，能源紧缺，而且使城市人口迅速膨胀，工业和生活垃圾急剧增加。据统计，每人每天排出的垃圾量，美国为 2～3kg,英国为 lkg，法国为 0.8kg，
瑞典为 0.7kg，日本为 lkg。美国是世界上垃圾最多的国家，其工业废渣年排出量为 19×10
8
t，
生活垃圾量近 2×10
8
t，每年多种垃圾废物总量达 26.16×10
8
t。日本东京每天要出动 5000 辆卡车和 100 多艘轮船往返运输垃圾。
我国垃圾产量也在以每年 9.8%的速度增长，而且对城市垃圾的处理仍停留在传统的水平上，
经无害化处理的垃圾粪便不到 10%。北京市每天收集垃圾 5000t，外运粪便 2400t，专职收集输送人员 2200 多人，大小运输车 400 多辆，每年要花费运管费上千万元，除传统的填埋处理和部分堆肥外，尚无根本解决的办法。首都情况如此，其它城市也就不言而喻了。到 2000 年，我国工业固体废物产生量已达到 10× 10
8
t，生活垃圾近 2×10
8
t，固体废物污染防治的形势更加严峻。
科学技术的现代化促进了产品开发和生产技术的现代化。然而每当技术更新和新产品开发时，企业家首先考虑的是它们的有效性和经济性，而完全忽视了这种技术和产品带来的后患。例如，聚氯联苯(PCB)曾开辟过广泛的用途，但人们后来才了解到它对人体有剧毒，被迫停止生产。
又如塑料生产已建立了其现代化的技术体系，其产品已统治了整个时代，消费量愈来愈大，但至今许多人仍看不到其很难处理的后遗症。因此，现代技术体系的建立，丰富了物质，方便了生活。
但是，集中化、大型化生产过程中产生的大量的工艺废物，对环境造成了深远影响，威胁着人类的生存，这就是现代化带来的后患与危机。
遗憾的是，我国的现代化发展走的仍然是西方发达国家走过的“先污染，后治理”的老路，
而且，我国固体废物污染控制技术还很落后，远不能适应 2000 年的污染控制目标。因此，现今的技术体系必须从思想上进行变革，才能实现我国经济的可持续发展，变革内容包括：①充分利用有限的资源；②抑制废物的产生；③废物的循环利用和无害化。
2．固体废物处理的现代技术
固体废物处理是一项庞杂的浩大工程，它涉及到环境学、医学、化学、力学、化工、冶金、
电力电子、机械等多学科领域的专门理论和现代科学技术方法，因此是一项综合性很强的技术工程。而我国在本领域起步较晚，总体技术水平与发达国家还有一定差距，尤其是固体废物资源开发利用领域的科学及技术水平要差 30 年以上。因此，应积极引进国外先进技术，加强自己的研究开发，建立起一套适合我国的固体废物资源化技术体系，并做好以下工作,
(1)加强再生资源工艺流程的研究。
固体废物外形多变、大小悬殊、成分复杂，对处理它的工艺流程必须深入调查，认真研究，
通过反复试验，最后提出一套适合多种形状、大小尺寸和能分离各种有用成分的预处理和分选工艺流程。
(2)加强关键设备的研制。
我国目前的固体废物处理普遍存在的问题是机械化程度低，设备陈旧而不配套。要提高我国垃圾处理的科学技术水平，必须在技术设备上狠下力气，除借鉴引进国外先进技术外，特别要加强预分选关键设备的研制和推广工作，主要包括：破碎筛分、风选、磁选、高压静电分选、涡流分选以及低温冷冻分离等设备以及废电子元器件、多种混杂废料的分选工艺设备。
(3)加强固体废物资源化再循环技术的开发研究。
固废物质资源化再循环技术可归为两类系统：物质回收型资源再生系统和能源回收型资源再生系统。比较合理的工艺路线应是在物质回收系统后连接能源回收系统，这样才能达到既节约资源又保护环境的双重目的。因此，加强再循环技术研究与开发以实现资源、能源的双重回收，是一项具有现实意义和时代意义的重大课题。
根据我国国情，金属中再利用程度最大的是废钢铁和废有色金属铜、锌、铝，其次是城市生活垃圾，包括化工轻工产品废橡胶、废塑料和废纸。在这些废物中存在着巨大的回收利用潜力和开发价值。因此，今后相当长的时期内，应当把研究方向和开发内容集中在下列领域,
①废钢铁的再生利用；②废杂有色金属的再生利用；③废塑料的再生利用；④废纸再生利用技术；⑤废橡胶再生利用及轮胎翻新技术；⑥废化纤的再生利用；⑦废玻璃的再生利用；⑧粉煤灰的综合开发利用技术；⑨城市生活垃圾、下水道污泥的开发利用；⑩通过焚烧、热解和生物转化( 厌氧消化) 从固体废物中提取能源供发电和供热等技术。
随着电脑技术的发展和应用，固体废物处理工程技术将达到更高的水平，高度综合的现代化固体废物处理厂，将会以崭新的面貌出现在城市中，分门别类地把成分复杂的固体废物转化成资源和能源物质送往专门的加工厂使用。
复习思考题
1,固体废物一般是指什么样的物质？
2,固体废物对人类的生存环境会造成怎样的危害？
3,固体废物的预处理有哪些常用的方法？
4,什么是固体废物的最终处置，最终处置分为哪几类？
5,固体废物的焚烧和热解处理有什么区别？
6,固体废物的资源化利用有哪些途径？
7,从个人自身角度考虑，举例说明在日常生活中，我们应如何减少固体废物的产生？如何对固体废物进行回收利用？
http://unit.xjtu.edu.cn/unit/boiler/szwang/book-ee/chp9.htm
第一节 概述
一、固体废物的定义
固体废物（solid wastes）亦称废物，是指人类在生产、加工、流通、消费以及生活等过程中提取所需目的成分之后，所丢弃的固态或泥浆状的物质。
随着人类社会文明的发展，人们在索取和利用自然资源从事生产和生活活动时，由于客观条件的限制，总要把其中的一部分作为废物丢弃。另外，由于各种产品本身也有其使用寿命，
超过了寿命期限，也会成为废物。其实，一种过程的废物随着时空条件的变化，往往可以成为另一过程的原料，废与不废是相对的，它与技术水平和经济条件密切相关。所以，废物也有“放在错误地点的原料”之称。
二、固体废物的来源和分类
固体废物的来源大体上可以分为两类：一类是生产过程中产生的废物（不包括废气、废水）；
另一类是产品在流通过程和消费使用后产生的固体废物。
固体废物分类方法很多，可以根据其性质、状态和来源等进行分类。如按其化学性质可分为有机废物和无机废物；按其形状可分为固体废物（粉状、粒状、块状）和泥状废物（污泥）；
按其危害状况可分为有害废物（指有易燃性、易爆性、腐蚀性、毒性、传染性、放射性等废物）
和一般废物。应用较多的是按其来源进行分类，分为工业固体废物、矿业固体废物、农业固体废物、城市垃圾和有害废物五类，见表 9-1。我国从固体废物管理的角度出发，将其分为工业固体废物、危险废物和城市垃圾等三类。
1,1,工业固体废物
工业固体废物（industrial solid wastes）是指在工业生产、加工过程中产生的废渣、粉尘、碎屑、污泥，以及在采矿过程中产生的废石、尾砂等。
2．危险废物
危险废物（hazardous wastes）是指对人类、动植物现在和将来会构成危害的，没有特殊的预防措施不能进行处理或处置的废弃物，它具有毒性（如含重金属的废物）、爆炸性（如含硝酸铵、氯化铵等的废物）、易燃性（如废油和废溶剂等）、腐蚀性（如废酸和废碱）、化学反应性
（如含铬废物）、传染性（如医院临床废物）、放射性（如核反应废物）等一种或几种以上的危害特性。
3．城市垃圾
城市垃圾（municipal wastes）是指来自居民的生活消费、商业活动、市政建设和维护、
机关办公等过程中产生的固体废物，包括生活垃圾、城建渣土、商业固体废物、粪便等。
本章重点讲述工业固体废物和城市垃圾的处理、处置和利用。
三、固体废物对环境的危害
固体废物对人类环境的危害很大。一方面，固体废物是各种污染物的终态，特别是从污染控制设施排出的固体废物，浓集了许多污染物成分，而人们对这类污染物却往往产生一种稳定、
污染慢的错觉；另一方面，在自然条件影响下，固体废物中的一些有害成分会转入大气、水体和土壤，参与生态系统的物质循环，具有潜在的、长期的危害性。因此，对固体废物，特别是有害固体废物处理、处置不当，会严重危害人体健康。固体废物对环境的危害主要表现在以下方面,
表 9-1 固体废物的分类、来源和主要组成物
分类 来源 主要组成物
矿业废物 矿山、选冶 废石、尾砂、金属、砖瓦灰石、水泥等
冶金、交通、机械、金属结构等工业
金属、矿渣、砂石、模型、芯、陶瓷、边角料、涂料、管道、绝热和绝缘材料、黏结剂、废木、塑料、橡胶、烟尘、各种废旧建材等
煤炭业 矿石、木料、金属、煤矸石等
食品加工业 肉类、谷物、果类、蔬菜、烟草等
橡胶、皮革、塑料等工业 橡胶、皮革、塑料、布、线、纤维、染料、金属等
造纸、木材、印刷等工业 刨花、锯末、碎木、化学药剂、金属填料、塑料等
石油化工
化学药剂、金属、塑料、橡胶、陶瓷、沥青、油毡、石棉、涂料等
电器、仪器仪表等工业
金属、玻璃、木材、橡胶、塑料、化学药剂、研磨料、陶瓷、绝缘材料等
纺织服装业 布头、纤维、橡胶、塑料、金属等
建筑材料业 金属、水泥、黏土、陶瓷、石膏、石棉、砂石、纸、纤维等
工
业
废
物
电力工业 炉渣、粉煤灰、烟尘等
居民生活
食物垃圾、纸屑、布料、木料、金属、玻璃、塑料、陶瓷、庭院植物修剪物、燃料、灰渣、碎砖瓦、废器具、粪便、杂品等
商业、机关
管道、碎砌体、沥青及其它建筑材料，废汽车、废电器、废器具，
含有易燃、易爆、腐蚀性、放射性的废物，以及类似居民生活栏内的各种废物
城
市
垃
圾
市政维护、管理部门 碎砖瓦、树叶、死禽畜、金属、锅炉灰渣、污泥、脏土等
农林
稻草、秸杆、蔬菜、水果、果树枝条、糠秕、落叶、废塑料、人畜粪便、农药等
农
业
废
物
水产 腥臭死禽畜，腐烂鱼、虾、贝壳，水产加工污水、污泥等
核工业、核电站，放射性医疗单位、科研单位
含有放射性的金属、废渣、粉尘、污泥、器具、劳保用品、建筑材料等
有
害
废
物
其它有关单位
含有易燃性、易爆性、腐蚀性、反应性、有毒性、传染性的固体废物
1．侵占土地
固体废物不加利用时，需占地堆放，堆积量越大，占地越多。据估算，每堆积 1 万吨废物，
占地约需 1 亩（ 666.6m
2
） 。截止 1994 年，我国仅工矿业固体废物的累计堆存量就达 66 亿多吨，
占地 90 多万亩。随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的很大提高，矿山废物和城市垃圾占地与人类生存和发展的矛盾日益突出，例如，根据对北京市高空远红外探测的结果显示，
北京市区几乎被环状的垃圾堆群所包围。
2,1,污染土壤
废物堆放和没有采取适当防渗措施的垃圾填埋，经过风化、雨雪淋溶、地表径流的侵蚀，
其中的有害成分很容易产生高温和有毒液体并渗入土壤，杀灭土壤中的微生物，破坏微生物与周围环境构成的生态系统，甚至导致草木不生。其有害成分若渗流入水体，则可能进一步危害人的健康。例如，在 20 世纪 80 年代，我国内蒙古包头市的某矿尾砂堆积如山，造成尾砂坝下游的大片土地被污染，一个乡的居民被迫搬迁。
3,2,污染水体
固体废物若随天然降水或地表径流进入河流、湖泊，或随风飘迁落入水体，则使地面水受到污染；若随渗沥水进入土壤，则使地下水受到污染；若直接排入河流、湖泊或海洋，则会造成更大的水体污染——不仅减少水体面积，而且还妨害水生生物的生存和水资源的利用。例如，德国莱茵河地区的地下水因受废渣渗沥水污染，导致当地自来水厂有的关闭，有的减产。
4,3,污染大气
固体废物一般通过如下途径污染大气：以细粒状存在的废渣和垃圾，在大风吹动下会随风飘逸，扩散到远处；运输过程中会产生有害的气体和粉尘；一些有机固体废物在适宜的温度和湿度下会被微生物分解，释放出有害气体；固体废物本身以及在对其处理（如焚烧）时散发的毒气和臭气等。典型的例子是曾在我国各地煤矿多次发生的煤矸石的自燃，散发出大量的 SO2、
CO2、NH 3等气体，造成了严重的大气污染。
5,4,影响环境卫生
城市的生活垃圾、粪便等若清运不及时，就会产生堆存，严重影响人们居住环境的卫生状况，对人们的健康构成潜在的威胁。
四、固体废物的处理原则
固体废物处理（treatment of solid wastes ）,是指通过物理、化学、生物等不同方法，
使固体废物转化成适于运输、贮存、资源化利用以及最终处置的一种过程。随着对环境保护的日益重视以及正在出现的全球性的资源危机，工业发达国家开始从固体废物中回收资源和能源，并且将再生资源的开发利用视为“第二矿业”，给予高度重视。我国于 80 年代中期提出了“无害化”、
“减量化”、“资源化”的控制固体废物污染的技术政策，今后的趋势也是从无害化走向资源化。
1．,无害化”
固体废物“无害化” （ innocuity）处理是指将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健康、不污染周围自然环境的目的。目前，固废“无害化”处理技术有：垃圾焚烧、卫生填埋、堆肥、粪便的厌氧发酵、有害废物的热处理和解毒处理等。其中“高温快速堆肥处理工艺”,“高温厌氧发酵处理工艺”，在我国都已达到实用程度，“厌氧发酵工艺”用于废物“无害化”处理的理论已经成熟，具有我国特点的“粪便高温厌氧发酵处理工艺”在国际上一直处于领先地位。
2．,减量化”
固体废物的“减量化”（ minimization）是指通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和容积。这需要从两方面着手，一是减少固体废物的产生，二是对固体废物进行处理利用。首先从废物产生的源头考虑，为了解决人类面临的资源、人口、环境三大问题，人们必须注重资源的合理、综合利用，包括采用经济合理的综合利用工艺和技术，制定科学的资源消耗定额等。另外，
对固体废物采用压实、破碎、焚烧等处理方法，也可以达到减量和便于运输、处理的目的。
3．,资源化”
固体废物“资源化” （ resource recovery）是指采取适当的工艺技术，从固体废物中回收有用的物质和能源。近 40 年来，随着工业文明的高速发展，固体废物的数量以惊人的速度不断增长，而另一方面世界资源也正以惊人的速度被开发和消耗，维持工业发展命脉的石油和煤炭等不可再生资源已经濒于枯竭。在这种形势下，欧美及日本等许多国家纷纷把固体废物资源化列为国家的重要经济政策。世界各国的废物资源化的实践表明，从固体废物中回收有用物资和能源的潜力相当大，表 9-2 是美国资源回收的经济潜力，由此可见固体废物资源化可观的经济效益。
表 9-2 美国资源回收的经济潜力
废物料 年产生量
（百万吨/年）
可实际回收量
（百万吨/年）
二次物料价格
（美元/吨）
年总收益
（百万美元）
纸
黑色金属
铝
玻璃
有色金属
总收益
40.0
10.2
0.91
12.4
0.36
—
32.0
8.16
0.73
9.98
0.29
—
22.1
38.6
220.5
7.72
132.3
—
705
316
160
77
38
1296
我国虽然资源总量丰富，但人均资源不足。而且我国资源利用率低，浪费严重。据统计，
在我国的国民经济周转中，社会需要的最终产品仅占原材料的 20%～30%，即 70%～ 80%成为废物。
另一方面我国的废物资源利用率也很低，与发达国家的差距很大，因此，固体废物资源化及开发再生资源，更应该成为我国应对资源危机、解决生存与环境问题的国策。
固体废物资源化的优势很突出，主要有以下几个方面：①生产成本低，例如用废铝炼铝比用铝矾土炼铝可减少资源 90%～97%，减少空气污染 95%，减少水质污染 97%；②能耗少，例如用废钢炼钢比用铁矿石炼钢可节约能耗 74%；③生产效率高，例如用铁矿石炼 1 吨钢需 8 个工时，
而用废铁炼 1 吨电炉钢只需 2～ 3 个工时；④环境效益好，可除去有毒、有害物质，减少废物堆置场地，减少环境污染。
可见，推行 固体废物资 源化，不但 可节约投资、降低能耗和生产成本，而且可减少自然资源的开采、治理环境，维持生态系统的良性循环，是保证国民经济可持续发展的一项有效措施。
第二节 固体废物处理基本方法
固体废物 处 理 （ treatment of solid wastes）,如前所述,是指通过 物 理、化学 和 生物的方法,使固体废物转化成适于运输,贮存,资源化利用以及最终处置的一种过程。 按其处理过程可分为预处理和资源化两个阶段，按其处理方法可分为物理处理、化学处理和生物处理等。
一、固体废物的预处理
固体废 物预 处理（ pretreatment）又称前处 理,是资源 化前 的预处 理,主要包 括收 集、运输,压实,破碎,分选等工艺过程。 预处理常涉及固体废物中某些组分的分离与浓集,因而往往又是一种回收材料的过程。
1,1,固体废物的收集和运输
固体废 物的 收集（ collection）是一项困难 而又 复杂的 工作,尤其 是城 市垃圾 的收 集更加复杂。 由于产生垃圾的地点分散在每条街道,每幢住宅和每个家庭,且垃圾的产生不仅有固定源，
还有移动源，因此给垃圾的收集工作带来许多困难。
一般，产生 废物较多的 工厂在厂内 外都建有自 己的堆场,收集、运输 工作由工厂 负责。零星,分散的固体废物 （工业下脚料及居民废弃的日常生活用品） 则由商业部门所属废旧物资公司负责收集。 此外,有关部门还组织城市居民,农村基层供销合作社收购站代收废旧物资。 回收的品种有黑色金属、有色金属、橡胶、塑料、纸张、破布、玻璃、机电、五金、化工下脚料等 16
大类 1000 多个品种。
城市垃圾包 括生活垃圾,商业垃圾,建筑垃圾,粪便及污 水处理厂的 污泥等。在 我国，它们的收集工作是分开处理的,商业垃圾及建筑垃圾原则上由产生单位自行清除； 粪便的收集按其住宅有无卫生设施分成两种情况,具有卫生设施的住宅,居民粪便的小部分进入污水厂作净化处理,大部分直接排入化粪池。 没有卫生设施的使用公厕或倒粪站进行收集,并由环卫专业队伍用真空吸粪车清除、运输，一般每天收集一次，当天运出市区。
我国对城市生活垃圾的收集,一般是由垃圾发生源送至垃圾桶 （箱）,统一由环卫工人将垃圾桶 （箱） 装 入垃圾车,再运至中转站,最后由中转站运到最终处理场或填埋场处置,形成了一套固定模式的收集—中转—集中处置系统。 城市生活垃圾的收集频率应由季节,气候,垃圾数量和民众需求等因素决定。医院垃圾则由医院自行焚烧处理，再送至处置场所。
在有些发达 国家，垃圾 的收集和加 工处理系统 已经成为拥 有现代化技 术装备的重 要部门。
美,英,法和瑞士等国,由居民从垃圾中分出玻璃,黑色金属,织物,废纸,纸板等,分装入不同的垃圾箱或不同颜色的垃圾袋,进行垃圾分类收集,这样就可以将不同成分的垃圾直接运往垃圾处理 厂。 目前,在我 国的个 别城 市也正 进行 垃圾分 装和 上 门收集的试验。
图 9－ 1 三向联合压实器
1,2,3－三个方向的水平压头比较先进的垃圾收集和运输方法是采用管道输送。 在 瑞 典,
美国和 日本 的有些 城市 就是采 用管 道输送 垃圾 的，并 已取 代 了部分垃 圾车,这是 最有 前途的 垃圾 输送方 法。 利用气 流系 统,
可将垃圾从多层住宅运出 20 公里之外。
收集和运输 垃圾的费用 很大，在发 达国家已达 到处理总 费用的 80%左右 。 运输费用与焚烧,填埋或处理厂的距离成正比，
由于处 理厂 必须与 居民 区保持 足够 的距离,必 然会增 加运 费 ；
但是,如果 对垃圾 收集 和运输 线路 进行优 化,并采取 垃圾 分 类方法，所需运输费用会有所降低。
2,2,固体废物的压实
压实又称压 缩（ compressing）,是一种采用机械 方法将固体废物中的空气挤压出来、减少其空隙率以增加其聚集程度的过程。 其目的一是为了减少体积,增加容重以便于装卸和运输，
降低运输成本；二是制作高密度惰性块料以便于贮存、填埋或作建筑材料。大部分固体废物（除焦油、污泥等）都可进行压实处理。
压实技术最 初主要用来 处理金属加 工业排出的 各种松散废 料，后来逐 步发展到处 理城市 垃圾如纸箱,纸袋和纤维制品等。 一般固体废物经过压缩处理后,压缩比 （即体积减少的程度） 为
3～ 5，如果 同时采用破碎和压实技术，其压缩比可增加到 5～ 10。压缩 后的垃圾或袋装或打捆，
对于大型压缩块，往往先将铁丝网置于压缩腔内，再装入废物，因而压缩完成后即已牢固捆好。
除了便于运输外，固体废物压实处理还具有以下优点,
（ 1） 减轻环 境污染。 经过高压压缩的垃圾块切片用显微镜镜检表明,它已成为一种均匀的类塑料结构。 日本东京湾的垃圾块在自然暴露三年后检验,没有任何可见的降解痕迹,足见其确已成为一种惰性材料，从而减轻了对环境的污染。
（ 2） 快速安 全造地。 用惰性固体废物压缩块作地基或填海造地材料,上面只需覆盖很薄土层，所填场地不必作其它处理或等待多年的沉降，即可利用。
（ 3） 节省贮存或填埋场地。 对于废金属切屑,废钢铁制品或其它废渣,其压缩块在加工利用之前,往往需要堆存保管,对于放射性废物要深埋于地下水泥堡或废矿坑等中,压缩处理可大大节省贮 存 场地；对 于 城市垃圾 的 填埋处置,生活垃圾 压 缩后容积 可 减 少 60%～ 90%，从而 可大大节省目前国内外均日趋紧张的填埋用地。
固体废物的 压实过程是 用固体废物 压实器完成 的，其结构 主要由容器 单元和压实 单元两 部分组成。 容器单元接受废物； 压实单元利用液压或气压作动力,使废物致密化。 压实器有固定式和移动式两种形式,固定式一般设在废物转运站,高层住宅垃圾滑道底部等需要压实废物的场合，
移动式压实器一般安装在收集垃圾的车上,收集到废物后即行压缩,随后运往处置场地。 图 9-1
所示是常见的固体废物压实器。
固体废 物压实处理流程随固体废物性质的差异和处理目的的不同而不尽相同。 图 9-2 所示 是较为先进的国外城市垃圾的压缩处理工艺流程。 垃圾先装入垫有铁丝网的容器中,然 后送入压实机压缩,压力为 160～ 200kgf/cm
2
（ 1kgf≈ 9.8N）,压 缩比为 5。 压 块由上向运动活塞推出压缩腔，
送入 180～ 200℃的沥青浸 渍池浸渍 10 秒,以涂浸沥青防漏,冷却后经输送皮带装入汽车运往 垃圾填埋场。压缩污水经油水分离器进入活性污泥处理系统，处理水灭菌后排放。
3,3,固体废物的破碎
固体废物破碎 （ fragmentation） 就 是利用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块以便资源化利用或进行最终处置的过程。 使小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程称为磨碎。经过破碎和磨碎的固体废物，粒度变得小而均匀，具有以下优点：便于压缩、运输、
贮存和高密度填埋； 可提高焚烧,热解,熔烧及压缩等处理过程的稳定性和处理效率； 便于分选,
拣选回收有价物质和材料； 避免粗大,锋利的废物损坏分选,焚烧,热解等设备或炉腔； 为固体废物的下一步加工和资源化作准备。
固体废物的 破碎按原理 通常有两类 方法：物理 方法和机械 方法。前者 有低温冷冻 破碎法 和超声波破碎法,低温冷冻破碎已成功用于废塑料制品,废橡胶制品等的破碎； 超声波破碎法目前还处于 实验 室阶段 。机 械方法 有挤 压、劈 裂,弯曲,磨剥,冲击 和剪 切破碎 等方 法，如 图 9-3
所示 。
图 9－ 2 城市垃圾压缩处理工艺流程
图 9-3 机械破碎方法选择机械破 碎方法时,需视固体废 物的机械强 度特别是其 硬度而定。 对于脆硬性 废物,如废石和废渣等多采用挤压、劈裂、冲击、磨剥方法破碎；对于柔硬性废物，如废钢铁、废汽车、
废塑料等多采用冲击和剪切破碎。 对 于含有大量废纸的城市垃圾,一般采 用的是湿式和半湿式破碎。 对于一般的粗大固体废物,通常是先剪切，
压缩成一定形状，再送入破碎机。
下面简要 介 绍几种普 遍 采用的固 体 废物破碎方式及其设备。
（ 1） 挤压式 破碎。 挤压式破碎是一种利用机械的挤压 作用使废物 破碎的方法 （ 图 9-3
（ a） ） 。 所 用 设备一般采用一个挤压面固定,另一个挤压 面 作往复运 动 的形式,也 称为颚式破碎机。
（ 2） 冲击式 破碎。 冲击式 破碎是一物体撞击另一物 体 时，前者 的 动能迅速 转 变为后者的形变位能,而且集中 在 被撞击处,从而使物料破碎的一 种 方法。如 果 撞击速度 很 高，形变来不及扩展 到 被撞击物 全 部，就在 撞 击处产生相当大的局部应力。 如果进行反复冲击,则可使载荷超过疲劳极限,使被撞击物碎裂。 因此用高频率冲击法破碎有很好的效果。
图 9-4 Hazemag 型冲击式破碎机
冲击式破碎机大多是旋转式，都是利用冲击作用进行破碎的。 图 9-4 为 Hazemag 型冲击式破碎机。冲击式破碎几乎适于所有颗粒较为粗大的固体废物。
（ 3） 剪切式破碎。 剪切式破碎是一种利用机械的剪切力破碎固体废物的方法。 剪切式破碎作用发生在互呈一定角度能够逆向运动或闭合的刀刃之间。 一般刀刃分固定刃和可动刃,可动刃又分往复刃和回转刃。 图 9-5 所示 为林德曼（ Lindemann） 式剪切破碎机，其可动刃为往复式，
分预备压缩机和剪切机两部分。 剪切式破碎适于处理城市垃圾中的纸,布等纤维织物,金属类废物等。
（ a）预压机 （ b）剪切机
图 9-5 林德曼剪切式破碎机
1-压块； 2-刀具； 3-推料杆； 4-冲头图 9-6 球磨机示意图
1-筒体； 2-端盖； 3-轴承； 4-小齿轮； 5-传动大齿圈
（ 4） 磨剥式 破碎。 磨剥式破碎即磨碎,在固体废物处理与利用中占有重要地位。 图 9-6 是磨剥式破碎常用设备球磨机的构造示意图。 它主要由圆柱形筒体,端盖,中空轴颈,轴承和传动大齿圈等部件组成。 筒体装有直径为 25～ 150mm 的 钢球。 当电机联轴器和小齿轮带动大齿圈和筒体转动时,在磨檫力,离心力和筒壁衬板的共同作用下,钢球和物料被提升到一定高度,然后在其本身重力作用下,产生自由泻落和抛落,从而对筒体内底脚区的物料产生冲击和研磨作用,使物料粉碎。 物料达到磨碎细度要求后,由风机抽出。 磨剥式破碎广泛用于用煤矸石,钢渣生产水泥、砖瓦、化肥等过程以及垃圾堆肥的深加工过程。
（ 5） 低温破碎。 对于在常温下难以破碎的固体废物,可利用其低温变脆的性能而有效地破碎,亦可利用不同物质脆化温度的差异进行选择性破碎,即所谓低温破碎。 低温破碎技术适用于常温下难以破碎的复合材质的废物,如钢丝胶管,橡胶包覆电线电缆,废家用电器等橡胶和塑料制品等。
低温破碎的工艺流程如 图 9-7 所示 。先将固体废物投入预冷装置，再进入浸没冷却装置，
这样橡胶,塑料等易冷脆物质迅速脆化,然后送入高速冲击破碎机破碎,使易脆物质脱落粉碎。
破碎产品再进入各种分选设备进行分选。
采用低温破 碎，同一种 材质破碎的 尺寸大体一 致，形状好,便于分离 。但因通常 采用液氮作制冷剂，而制造液氮需耗用大量能源，因此，发展该技术必须考虑在经济效益上能否抵上能源方面的消耗费用。
（ 6） 湿式和半湿式破碎。 湿式破碎技术最早是美国开发的,主要以回收城市垃圾中的大量纸类为目的。 由于纸类在水力的作用下发生浆化,然后将浆化的纸类用于造纸,从而达到回收纸类的目的。 图 9-8 为湿 式破碎机。垃圾用传送带投入破碎机，破碎机于圆形槽底上安装多孔筛，
筛上设有 6 个刀片的旋转破碎辊,使投入的垃圾和水一起激烈旋转,废纸则破碎成浆状,透过筛孔由底部排出,难以破碎的筛上物 （如金属等） 从破碎机侧口排出,再用斗式提升机送至磁选器将铁与非铁物质分离。
图 9-8 湿式破碎机
图 9-7 低温破碎工艺流程图
半湿式破碎则是利用各类物质在一定均匀湿度下的耐剪切、耐压缩、耐冲击性能等差异很大的特点，在不同的湿度下选择不同的破碎方式，实现对废物的选择性破碎和分选。
湿式和半湿式破碎特别适于回收含纸屑较多的城市垃圾中的纸纤维、玻璃、铁和有色金属。
4,4,固体废物的分选
固体废物分选（selecting ）,就是把固体废物中可回收利用的或不利于后续处理、处置工艺要求的物粒分离出来。这是继破碎以后固体废物处理过程中重要的处理环节之一。根据废物的物理和物理化学性质不同，主要有以下分选方法：筛分、重力分选、磁力分选、静电分选、光电分选、涡电流分选以及浮选等。
（1 ）筛分。筛分亦称筛选，是利用具有不同粒度分布的固体物料之粒度差别，将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛网，而大于筛孔的粗粒物料留在筛网上面，完成粗、细料分离的过程。
影响筛分效率的因素，包括振动方式、振动频率、振动方向、筛子角度、粒子反弹力差异、筛孔数目及与筛孔大小相近的粒子占总粒子的百分数等。筛分设备有固定筛、振动筛和滚筒筛等。它们通常被组装于其它分选设备中，或者和其它分选设备串联使用。筛分技术在固体废物资源回收和利用方面应用很广泛。
（2 ）重力分选。重力分选是根据混合固体废物在介质中的密度差进行分选的一种方法。不同密度的固体废物颗粒在同一运动介质中，由于受到重力、介质动力和机械力的共同作用，使具有相同密度的粒子群产生松散分层和迁移分离，从而得到不同密度的产品。固体颗粒只有在运动的介质中才能分选。重力分选介质可以是空气、水，也可以是重液( 密度大于水的液体) 和重悬浮液（由高密度的固体微粒和水组成）等。固体废物的重力分选方法较多，按作用原理可分为风力分选、惯性分选、摇床分选、重介质分选和跳汰分选等。
1）风力分选又称气流分选，是基于固体废物颗粒在空气气流作用下，密度大的沉降末速度大，运动距离比较近；密度小的沉降末速度小，运动距离比较远的原理。此方法适用于颗粒的形状、尺寸相近的固体废物分选。有时也可先经破碎、筛选后，再进行风力分选。风力分选设备按工作气流的主流向分为水平、垂直和倾斜三种类型，其中尤以垂直气流风选机应用最为广泛。
2)惯性分选是基于混合固体废物中各组分的密度和硬度差异而进行分离的一种方法。用高速传送带、旋转器或气流沿水平方向抛射粒子，粒子沿抛物线运行的轨迹随粒子的大小和密度不同而异，粒径和密度越大飞得越远。这种方法又称为弹道分离法。目前这种方法主要用于从垃圾中分选回收金属、玻璃和陶瓷等物。根据惯性分选原理而设计制造的分选机械主要有弹道分选机、
反弹滚筒分选机和斜板输送分选机等。
3)摇床分选是利用混合固体废物在随床面作往复不对称运动时，由于横向水流的流动和床面的摇动作用，不同密度的颗粒在床面上形成扇形分布，从而达到分选的目的。摇床床面近似长方形，微向轻质产物排出端倾斜，床面上钉有或刻有沟槽。摇床分选用于分选细粒和微粒物料。在固体废物处理中，目前主要用于从含硫铁矿较多的煤矸石中回收硫铁矿，分选精度很高。最常用的摇床分选设备是平面摇床。
4)重介质分选是将两种密度不同的固体混合物放在一种密度介于二者密度之间的重液( 如氯化锌、四氯化碳、四溴乙烷等) 中，密度小于重液密度的固体颗粒上浮，大于重液密度的固体颗粒下沉，从而实现两种固体颗粒分离。从理论上讲，由于重液分选主要是依靠密度的差异进行的，
而受颗粒粒度和形状的影响很小，从而可对密度差很小的固体物质进行分选。不过，当入选物质粒度过小，且固体废物的密度与介质密度非常接近时，其沉降速度很慢，造成分选效率低，故一般需将入选渣料粒度控制在 2～3mm 范围内。
5)跳汰分选是使磨细的混合废物中的不同密度的粒子群，在垂直脉冲运动介质中按密度分层，不同密度的粒子群在高度上占据不同的位置，大密度的粒子群位于下层，小密度的粒子群位于上层，从而实现物料分离。跳汰介质可以是水或空气。目前用于固体废物跳汰分选的介质都是水。跳汰分选为一古老的选矿方式，对固体废物中混合金属细粒的分离，是一种有效的分离方法。
（3 ）磁力分选。磁力分选技术是借助磁选设备产生的磁场使铁磁物质组分分离的一种方法。
固体废物包括各种不同的磁性组分，当这些不同磁性组分物质通过磁场时，由于磁性差异，受到的磁力作用互不相同，磁性较强的颗粒会被带到一个非磁性区而脱落下来，磁性弱或非磁性颗粒，
仅受自身重力和离心力的作用而掉落到预定的另一个非磁性区内，从而完成磁力分选过程。固体废物的磁力分选主要用于从固体废物中回收或富集黑色金属（铁类物质）。磁场强弱不同的磁选设备可选出不同磁性组分的固体废物。固体废物的磁选设备根据供料方式的不同，可分为带式磁选机和辊筒式磁选机两大类。
（4 ）静电分选。静电分选技术是利用各种物质的电导率、热电效应及带电作用的差异而进行物料分选的方法。可用于各种塑料、橡胶和纤维纸、合成皮革、胶卷、玻璃与金属等物料的分选。例如给两种不同性能的塑料混合物加以电压，使一种塑料带负电，另一种带正电，就可以使两者得以分离。
（5 ）涡电流分选。涡电流分选技术是从固体废物中将非磁性导电金属( 如钢、铝、锌等) 分选出来的分选技术。当含有非磁性导电金属的固体废物流以一定的速度通过一个交变磁场时，这些非磁性导电金属内部会感生涡电流，并对产生涡流的金属块形成一个电磁排斥力。作用于金属上的电磁排斥力取决于金属的电阻率、导磁率、磁场密度的变化速度以及金属块的形状尺寸等，
因而利用此原理可使一些有色金属从混合废物中分离出来。
（6 ）浮选。浮选是在固体废物与水调制的料浆中加入浮选药剂，并通入空气形成无数细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出回收；不浮的颗粒仍留驻料浆内，通过适当处理后废弃。固体废物浮选主要是利用欲选物质对气泡粘附的选择性。其中有些物质表面的疏水性较强，容易粘附在气泡上，而另一些物质表面亲水，不易粘附在气泡上。物质表面的亲水、疏水性能，可以通过浮选药剂的作用而加强。因此，在浮选工艺中正确选择、使用浮选药剂是调整物质可浮性的主要外因条件。在我国，浮选法已应用于从粉煤灰中回收炭，从煤矸石中回收硫铁矿，从焚烧炉灰渣中回收金属。
二、固体废物的主要处理方法
1,固体废物的堆肥化处理
堆肥化（composting）是指在人工控制的条件下，依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，使可生物降解的有机固体废物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。所谓稳定是相对的，是指堆肥产品对环境无害，并不是废物达到完全稳定。固体废物堆肥化是对有机固体废物实现资源化利用的无害化处理、处置的重要方法。
堆肥化按需氧程度可分为好氧堆肥和厌氧堆肥。现代化堆肥工艺特别是城市垃圾堆肥工艺，
基本上都是好氧堆肥。好氧堆肥温度高（一般为 50～ 65℃，最高可达 80～90 ℃），基质分解比较彻底，堆制周期短，异味小，可以大规模采用机械处理。厌氧堆肥是利用厌氧微生物完成分解反应，空气与堆肥相隔绝，堆制温度低，工艺比较简单，产品中氮保存量比较多；但堆制周期太长（需 3～12 个月），异味浓烈，分解不够充分。
堆肥化的产物称作堆肥（compost）。它是一类腐殖质含量很高的疏松物质，故也称“腐殖土”。早在 1000 年前，中国和印度等东方国家的农民就有将作物秸杆、落叶、野草、海草和人、
畜粪便等堆积一起使其发酵获得肥料的方法。但在堆肥系统化、工厂化方面的巨大进展则是始于
1925 年。此后堆肥的工艺也在不断地发展。与此同时，堆肥化由以制做肥料为目的而逐渐转化为以处理固体废物为目的，同时生产出有机肥料。堆肥化的原料有城市垃圾、由纸浆厂和食品厂等排水处理设施来的污泥、家畜粪尿、树皮、锯末、糠壳和秸杆等等。
2,固体废物的焚烧处理
焚烧法（incineration method ）是一种热化学处理过程。通过焚烧可以使固体废物氧化分解，能迅速大幅度地减容（一般体积可减少 80%～90%），可彻底消除有害细菌和病毒，破坏毒性有机物，回收能量及副产品，同时残渣稳定安全。由于焚烧法适用于废物性状难以把握，废物产量随时间变化幅度较大的情况，加之某些带菌性或含毒性有机固体废物只能焚烧处理，故应用十分广泛。
焚烧法历史悠久，所积累的经验丰富，技术可靠。焚烧设备主要有流化床焚烧炉、转窑式焚烧炉、多膛式焚烧炉、固定床型焚烧炉等。采用回转窑焚烧废塑料时，对负荷变动适应性强，但是焚烧发烟物或有机污泥时，粉尘量大。采用流化床焚烧炉时，废物颗粒和气体间的传质、传热速度快，温度易于控制，特别在流化床炉的上半部分可进行干燥过程，故往往采用多段流化床焚烧炉。采用固定床炉型焚烧纤维质废物时效率较高。
熔融型焚烧处理是将废物在 1400～1650℃的高温下焚烧，可以把废物的可燃部分燃烧与不可燃部分熔融在同一过程中进行，然后经冷却、凝固变成最安全的适于填埋的固体烧结物。在最终填埋处置时，因为不含有机物及恶臭成分，并有很高的密度，故不会有粉尘飞扬，且填埋后也不会有有害物浸出。烧结物通常为黑色砾石形粒状物，减容比( 指容量减少的比率) 大，可用作建筑材料、骨料和铺路材料。
3,固体废物的热解处理
固体废物热解(thermal destruction)是指在缺氧条件下，使可燃性固体废物在高温下分解，
最终成为可燃气、油、固形炭等形式的过程。固体废物中所蕴藏的热量以上述物质的形式贮留起来，成为便于贮藏、运输的有价值的燃料。
热解与充分供氧、废物完全燃烧的焚烧过程是有本质区别的。燃烧是放热反应，而热解是吸热过程。而且，焚烧的结果产生大量的废气和部分废渣，环保问题严重。除显热利用外，无其它利用方式。而热解的结果则产生可燃气、油等，可多种方式回收利用。
固体废物热解是一个复杂、连续的化学反应过程，在反应中包含着复杂的有机物断键、异构化等化学反应。在热解过程中，其中间产物存在二种变化趋势，它们一方面由大分子变成小分子直至气体的裂解过程，而另一方面又由小分子聚合成较大分子的聚合过程。在利用固体废物热解制造燃料时，由于固体废物的类型、热解温度和加热时间不同，生成的燃料可以是气体、油状液体，也可以是二者兼有。如果被热解处理的固体废物中塑料和橡胶的含量较大，则回收的液态油占总装料量的百分比就要高于一般垃圾。除此之外，固体废物热解产物的产率也与温度有关，分解温度越高产气越多，分解温度低则油的产率高。
城市固体废物、污泥、工业废物如塑料、树脂、橡胶以及农业废料、人畜粪便等具有潜在能量的各种固体废物都可以采用热解方法，从中回收燃料。
焚烧热回收利用与热解燃料化处理是固体废物能利用的途径。焚烧热回收是一种直接利用法，可用来生产蒸汽和发电，已达到工业规模程度。热解燃料化利用法是一种间接回收利用法，
它把固体废物能转变为可以贮存和输送的燃料形式如沼气、燃油和燃气。其能源回收性好，环境污染小，这也是热解处理技术最优越、最有意义之处。
三、固体废物的最终处置
固体废物处置（disposal of solid wastes）是指对在当前技术条件下无法继续利用的固体污染物终态，因其自行降解能力很微弱而可能长期停留在环境中，为了防止它们对环境造成污染，
必须将其放置在一些安全可靠的场所。对固体废物进行处置，也就是解决固体废物的最终归宿问题：使固体废物最大限度地与生物圈隔离以控制其对环境的扩散污染。因此，最终处置是对固体废物全面管理的最后一环。
固体废物处置一般来说可分为陆地处置（ land disposal）和海洋处置（ ocean disposal）
两大类。所谓陆地处置就是在陆地上选择合适的天然场所或人工改造出合适的场所，把固体废物用土层覆盖起来的一项技术。陆地处置的基本要求是废物的体积应尽量小，废物本身无较大危害性，废物处理设施结构合理。所谓海洋处置就是利用海洋巨大的环境容量和自净能力，将固体废物消散在汪洋大海之中的一种处置方法。海洋处置具有填埋处置的显著优点，而又不需要填埋覆盖。
1,固体废物陆地处置
根据废物的种类及其处置的地层位置，如地上、地表、地下和深地层，可将陆地处置分为土地耕作、工程库或贮留池贮存、土地填埋以及深井灌注等。
（ 1）土地耕作处置。土地耕作（soil plowing）处置是使用表层土壤处置工业固体废物的一种方法。它把废物当作肥料或土壤改良剂直接施到土地上或混入土壤表层，利用土壤中的微生物种群，将有机物和无机物分解成为较高生命形式所需的物质形式而不断在土壤中进行着物质循环。土地耕作是对有机物消化处理，对无机物永久“贮存”的综合性处置方式。它具有工艺简单、
费用适宜、设备维修容易，对环境影响较小，能够改善土壤结构和提高肥效等优点。土地耕作法主要用来处置可生物降解的石油或有机化工和制药业所产生的可降解废物。
为了保证在土地耕作处置过程中，一方面获得最大的生物降解率，另一方面限制废物引起二次污染，在实施土地耕作时，一般要求土地的 pH 值在 7～9 之间，含水量为 6%～ 20%。由于废物的降解速度随温度降低而降低，当地温达到 0℃时，降解作用基本停止，因此土地耕作处置地温必须保持在 0℃以上。土地耕作处置废物的量要视其中有机物、油、盐类和金属含量而定，废物的铺撒分布要均匀，耕作深度以 15～20cm 比较适宜。另外，土地耕作处置场地选择要避开断层、
塌陷区，避免同通航水道直接相通，距地下水位至少 1.5m，距饮用水源至少 150m，耕作土壤为细粒土壤，表面坡度应小于 5%，耕作区域内或 30m 以内的井、穴和其它与底面直接相通的通道应予堵塞。
（ 2）深井灌注处置。深井灌注（ deep-well injection）处置是将液状废物注入与饮用水和矿脉层隔开的地下可渗透性岩层中。深井灌注方法主要用来处置那些实践证明难于破坏，难于转化,不能采用其他方法处理,处置,或者采用其他方法处置费用昂贵的废物。 它可以处置一般废物和有害废物，可以是液体、气体或固体。
在实施灌注时,将这些气体或固体都溶解在液体里,形成直溶液,乳浊液或液固混相体,然后加压注入井内，灌注速率一般为 300～ 4000L/min。对某些 工业废物来说，深井灌注处置可能是对环境影响最小的切实可行的方法。 但深井灌注处置必须注意井区的选择和深井的建造,以免对地下水造成污染。
（ 3） 土地填 埋处置。 固体废物的土地填埋 （ landfill） 处 置 是一种最主要的固体废物最终处置方法。 土地填埋是由传统的倾倒,堆放和填地处置发展起来的。 按照处置对象和技术要求上的差异,土地填埋处置分为卫生土地填埋和安全土地填埋两类。 前者适于处置城市垃圾,后者适于处置工业固体废物，特别是有害废物，也被称作安全化学土地填埋。
卫生土地填埋（ sanitary landfill）始于 60 年代，是在传统的堆放、填地基础上，对未经处理的固 体废物的处 置从保护环 境角度出发 取得的一种 科学进步。 由于卫生土 地填埋安全 可靠,价格低廉,目前已被世界上许多国家采用。 卫生土地填埋工程操作方法大体可分为场地选址、
设计建造、日常填埋和监测利用等步骤。
场地选择要 考虑到水文 地质条件,交通方便,远离居民区,要有足够 的处置能力 以及废物处置代价低,便于利用开发等因素。 卫生土地填埋主要用于处置城市垃圾,处置的容量要与城市人口数量和垃圾的产率相适应，一般建造一个场地至少要有 20 年的处置能力。
场地建造工艺要有防止对地下水污染的措施和气体排出功能,例如,①设置防渗衬里。 衬里分人造和天 然两类：人 造衬里有沥 青、橡胶和 塑料薄膜； 天然衬里主 要是粘土,渗透系数小 于
10
-7
cm/s，厚 度 为 lm。 ② 设置导流渠或导流坝,减少地表径流进入场地。 ③选择合适的覆盖材料，
减少雨水的渗入。
垃圾填埋后,由于微生 物的生化降 解作用，会 产生甲烷和 二氧化碳气 体，也可能 产生含有硫化氢或其他有害或具有恶臭味的气体。当有氧存在时，甲烷气体浓度达到 5%~15%就可能发 生爆炸，所以对所产生气体的及时排出是非常必要的。工程上一般采用可渗透性排气如 图 9-9(a)
和不可渗透阻挡层排气如 图 9-9(b)两种排气方法。可渗透排气是在填埋物内利用比周围土壤容易透气的砾石等物质作为填料建造排气通道,产生的气体可水平方向运动,通过此通道排出。 边界或井式排气通道也可用来控制气体水平运动。 不可渗透阻挡层排气,是在不透气的顶部覆盖层中安装排气管，排气管与设置在浅层砾石排气通道或设置在填埋物顶部的多孔集气支管相连接，
可排出气体。产生的甲烷经脱水→预热→去除二氧化碳后可作为能源使用。
安全土地填埋（ secure landfill） 是处置工业固体废物，特别是有害废物的一种较好的方法,是卫生土地填埋方法的改进型方法,它对场地的建造技术及管理要求更为严格,填埋场必须设置人造或天然衬里,保护地下水免受污染,要配备浸出液收集,处理及检测系统。 安全土地填埋处置场地不能处置易燃性废物,反应性废物,挥发性废物,液体废物,半固体和污泥,以免 混合以后发生爆炸、产生或释出有毒有害的气体或烟雾。
(a) (b)
图 9－ 9 垃圾填埋的排气系统
（ a）可渗透性； （ b） 不可渗透性阻挡层封场是土地 填埋操作的 最后一环。 封场要与地 表水的管理,浸出液的 收集监测以 及气体控制等措施结合起来考虑。 封场的目的是通过填埋场地表面的修筑来减少侵蚀并最大限度排水。 一般在填埋物上覆盖一层厚 l5cm、渗透系数为≤10-7cm/s 的土壤，其上再覆盖 45cm 厚的天然土壤。
如果在其上种植植物，上面再覆盖一层 15～100cm 厚的表面土壤。
土地填埋最大的优点是：工艺简单、成本低，适于处置多种类型的固体废物。其致命的弱点是：场地处理和防渗施工比较难于达到要求，以及浸出液的收集控制问题。在美国等一些发达国家，随着可供土地填埋用地的日趋紧张，固体废物的土地填埋处置比例正逐渐下降，而且从降低运输费用和处置费用角度考虑，固体废物在土地填埋前应尽量进行减容处理。
2,固体废物的海洋处置
海洋处置主要分为两类：一类是海洋倾倒，另一类是近年来发展起来的远洋焚烧。
海洋倾倒有两种方法：一种是将固体废物如垃圾、含有重金属的污泥等有害废弃物以及放射性废弃物等直接投入海中，借助于海水的扩散稀释作用使浓度降低；另一种方法是把含有有害物质的重金属废弃物和放射性废弃物用容器密封，用水泥固化，然后投放到约 5000m 深的海底。
固化方法有两种，一种是将废物按一定配比同水泥混合，搅匀注入容器，养护后进行处置；另一种方法是先将废物装入桶内，然后注入水泥或涂覆沥青，以降低固化体的浸出率。由于海洋有足够大的接受能力，且又远离人群，污染物的扩散不容易对人类造成危害，因而是处置多种工业废物的理想场所。处置场的海底越深，处置就越有效。海洋倾倒不需覆盖物，只需将废物倒入海中，
因此该方法为一种最经济的处置方法。
远洋焚烧是利用焚烧船在远海对固体废物进行焚烧处置的一种方法，适于处置各种含氯有机废物。试验结果表明，含氯有机化合物完全燃烧产生的水、二氧化碳、氯化氢以及氮氧化合物排入海中，由于海水本身氯化物含量高，并不会因为吸收大量氯化氢而使其中的氯平衡发生变化。
此外，由于海水中碳酸盐的缓冲作用，也不会使海水的酸度由于吸收氯化氢发生变化。又由于焚烧温度在 1200℃以上，对有害废物破坏效率较高。远洋焚烧能有效地保护人类的大气环境，凡是不能在陆地上焚烧的废物，采用远洋焚烧是一个较好的方法。为了便于废物充分燃烧，焚烧器结构一般多采用由同心管供给空气和液体的液、气雾化焚烧器。
总之，海洋处置能做到将有害废物与人类生存、生活环境隔离，是一种高效、经济的最终处置方法。但对于有害固体废物，特别是放射性废物，不管采用何种方式投放海中，也许短期内很难发现其危害，长期并不加控制的投放必将造成海洋污染，杀死鱼类，破坏海洋生物，最终祸及人类自身。
为保护海洋，防止海洋污染，加强对固体废物海洋处置的管理，国际上已制定了许多相应法规、标准和国际性协议，明确海洋固体废物处置的范围和处置量。例如，生物战剂、化学战剂或放射性战剂、强放射性废物以及可能冲蚀海岸的永久性惰性漂浮物质禁止海洋处置；汞、镉等重金属，有机卤素以及漂浮油脂类废物禁止大量向海洋倾倒；对其它重金属元素及其化合物，有机硅化合物，无机和有机工业废物的海洋处置也要进行严格控制。
第三节 固体废物的综合利用
固体废物经过一定的处理或加工，可使其中所含的有用物质提取出来，继续在工、农业生产过程中发挥作用，也可使有些固体废物改变形式成为新的能源或资源。这种由固体废物到有用物质的转化称为固体废物的综合利用，或称为固体废物的资源化。
固体废物综合利用的原则：首先是综合利用技术应是可行的；其次是固体废物综合利用要有较大的经济效益，要尽可能在排出源就近利用，以便节省废物收贮和运输等过程的投资，提高综合利用的经济效益；最后，固体废物综合利用生产的产品应当符合国家相应产品的质量标准，
具有与用相应的原材料所制的产品相竞争的能力。
固体废物综合利用的范围很宽，主要包括建材利用、农业利用、化工利用以及固体废物能的利用等方面。
一、能源与冶金工业固体废物的资源化处理
能源是人类赖以生存和发展的基础。化石燃料，即煤、石油、天然气等由地壳内动植物遗体经过漫长的地质年代转化形成的矿物燃料，是人类目前消耗的主要能源，也是造成环境污染的主要来源。尤其是我国的能源结构，今后十年乃至几十年内，煤炭仍将是主要能源之一。煤炭的采挖及燃煤发电过程都会产生大量的固体废物，如矿石、煤矸石、炉渣、粉煤灰等，对这些废物的综合利用，既可以减少对这些宝贵而又有限的能源的消耗，还可以减轻对环境的危害和污染。
冶金工业是国民经济中的原料生产部门，它涉及到经济建设的各行各业，尤其是钢铁工业，
它支撑着国民经济发展的基础。冶金工业固体废物是指金属（钢铁等）生产过程中产生的固体、
半固体或泥浆状废物，主要包括采矿废石、矿石洗选过程中排出的尾砂、矿泥，以及冶炼过程中产生的各种冶炼渣等。随着我国经济的迅速发展，冶金工业特别是黑色金属工业——钢铁业也得到迅猛发展，各种固体废物的产出量相应增加，不仅占用大量土地、严重污染环境，而且造成资源浪费。
以下主要介绍煤矸石、粉煤灰、高炉渣和钢渣的综合利用。
1．煤矸石的综合利用
煤矸石是煤矿开采过程中产生的废渣，由有机物（含碳物）和无机物（岩石物质）组成，其中的 C,H,O 是燃烧时能产生热量的元素。煤矸石的矿物组成主要有高岭土、石英、蒙脱石、长石、伊利石、石灰石、硫化铁、氧化铝。煤矸石中的金属组分含量偏低，一般不具回收价值。 表
9-3 列出了国内几种煤矸石的主要化学成分。
表 9-3 煤矸石的主要化学成分 ％
序号 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 可燃物
1 59.5 22.4 3.22 0.46 0.76 0.12 10.49
2 57.24 25.14 1.86 0.96 0.53 1.78 12.75
3 52.47 15.28 5.94 7.07 3.51 1.99 13.27
煤矸石的综合利用是尽量将其资源化，以减少环境污染。含碳量较高的煤矸石可作燃料；含碳量较低的和自燃后的煤矸石可生产砖瓦、水泥和轻骨料；含碳量很少的煤矸石可用于填坑造地、
回填露天矿和用作路基材料。一些煤矸石粉还可用来改良土壤或作肥料。
（1 ）用煤矸石作燃料。由于煤矸石含有一定数量的固定炭和挥发分，其发热量一般为 1000～
3000kcal/kg（l cal=4.1868J），因此当可燃组分较高时，煤矸石可用来代替燃料。如铸造时，
可用焦炭和煤矸石的混合物作燃料来化铁；可用煤矸石代替煤炭烧石灰，亦可用作生活炉灶燃料等。四川永荣矿务局发电厂用煤矸石掺入发电，五年间利用煤矸石 22.4×10
4
t，相当于节约原煤
17×10
4
t。近 10 年来，煤矸石被用于代替燃料的比例相当大，一些矿山的矸石山甚至消失。
（2 ）用煤矸石生产砖、瓦。煤矸石经过配料、粉碎、成型、干燥和焙烧等工序可制成砖和瓦。除煤矸石必须破碎外，其它工艺与普通粘土砖、瓦的生产工艺基本相同，但由于可利用煤矸石自身的发热量，这种砖瓦可比一般砖瓦节约用煤量 50%～60%。黑龙江鹤岗等八个企业用煤矸石生产矸石砖、空心砖、矸石水泥瓦、陶粒、水泥等产品，使煤矸石的处理利用率达 87%以上，
经济效益十分明显。
（3 ）用煤矸石生产水泥。煤矸石中二氧化硅、氧化铝及氧化铁的总含量一般在 80%以上，
它是一种天然粘土质原料，可代替粘土配料烧制普通硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、煤矸石炉渣水泥等。
（4 ）用煤矸石生产预制构件。利用煤矸石中所含的可燃物，经 800℃煅烧后成为熟煤矸石，
再加入适量磨细的生石灰、石膏，经轮辗、蒸气养护可生产矿井支架、水沟盖板等水泥预制构件，
其强度可达 200～ 40Okg/cm
2
。这种水泥预制的灰浆参考配比为,熟煤矸石 85%～90%，生石灰 8%～
10%，石膏 1%～2%，外加水 18%～20%。
（5 ）用煤矸石生产空心砌块。煤矸石空心砌块是以煤矸石无熟料水泥作胶结料、自然煤矸石作粗细骨料、加水搅拌配制成半干硬性混凝土，经振动成型，再经蒸气养护而成的--种新型墙体材料。其规格可根据各地建筑特点选用。生产煤矸石空心砌块是处理利用煤矸石的一条重要途径，具有耗量大、经济、实用等优点，可以大量减少煤矸石的占地。
（6 ）用煤矸石生产轻骨料。轻骨料是为了减少混凝土的比重而选用的一类多孔骨料，轻骨料应比一般卵石、碎石的密度小得多，有些轻骨料甚至可以浮在水上。用煤矸石烧制轻骨料的原料最好是碳质页岩或洗煤厂排出的矸石，将其破碎成块或磨细后加水制成球，用烧结机或回转窑焙烧，使矸石球膨胀，冷却后即成轻骨料。
在产煤地区，煤矸石是对环境影响较大的一类固体废物。随着市场经济的继续深入，对煤矸石的开发利用也在不断发展。煤矸石除作以上用途外，自燃后的煤矸石可用作公路路基和堤坝材料；用煤矸石( 含氧化铝较高的一种) 还可生产耐火砖等。
2．粉煤灰的综合利用
粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的一种似火山灰质混合材料。它是燃煤电厂将煤磨细成
100μ m 以下的煤粉，用预热空气喷入 1300～1500 ℃的炉膛内，在其悬浮燃烧后形成的固体废物。
产生的高温烟气，经收尘装置捕集就得到粉煤灰( 或叫飞灰) 。少数煤粉在燃烧时因互相碰撞而粘结成块，沉积于炉底成为底灰。飞灰约占灰渣总量的 80%～90%，底灰约占其总量的 10%～20%。
粉煤灰收集包括烟气除尘和底灰除渣两个系统，粉煤灰的排输分干法和湿法两种方法。干排是将收集到的飞灰直接输入灰仓。湿排是通过管道和灰浆泵，利用高压水力把粉煤灰输送到贮灰场或江、河、湖、海。湿排又分灰渣分排和混排。目前我国大多数电厂采用湿排。
粉煤灰的化学组成与煤的矿物成分、煤粉细度和燃烧方式有关，其主要成分为 SiO2、Al 2O3、
Fe2O3、CaO 和未燃炭，另含有少量 K、P,S,Mg 等化合物和 As、Cu,Zn 等微量元素。表 9-4 为我国一般低钙粉煤灰的化学成分，其成分与粘土类似。
表 9-4 我国一般低钙粉煤灰的化学成分
成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O3及 K2O 烧失量百分含量/% 40～60 17～35 2～15 1～10 0.5～2 0.1～2 0.5～4 1～26
粉煤灰的化学成分是评价粉煤灰质量优劣的重要技术参数。根据粉煤灰中 CaO 含量的高低，
将其分为高钙灰和低钙灰。CaO 含量在 20%以上的叫高钙灰，其质量优于低钙灰。另外，粉煤灰的烧失量可以反映锅炉燃烧状况，烧失量越高造成的能源浪费越大，粉煤灰质量越差。
煤粉经燃烧后颗粒变小，孔隙率提高，比表面积增大，活性程度和吸附能力增强，电阻值加大，耐磨强度变高，三维压缩系数和渗透系数变小。粉煤灰有着良好的物理、化学性能和利用的价值，因而成为一种“二次资源”。粉煤灰中的 C,Fe,Al 及稀有金属可以回收,CaO,SiO2等活性物质可广泛用作建材和工业原料,Si,P,K,S 等组分可用于制作农业肥料与土壤改良剂，其良好的物化性能可用于环境保护及治理。因此，粉煤灰资源化具有广阔的应用和开发前景。
（1 ）粉煤灰作建筑材料。粉煤灰作建筑材料，是我国大量利用粉煤灰的途径之一，它包括配制粉煤灰水泥、粉煤灰混凝土、粉煤灰烧结砖与蒸养砖、粉煤灰砌块、粉煤灰陶粒等。
粉煤灰水泥又叫粉煤灰硅酸盐水泥，它是由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰，加入适量石膏磨细而成的水硬胶凝材料，能广泛用于一般民用、工业建筑工程、水工工程和地下工程。粉煤灰混凝土是以硅酸盐水泥为胶结料，砂、石等为骨料，并以粉煤灰取代部分水泥，加水拌合而成。建国以来，我国曾在刘家峡等大型水利大坝工程中采用了粉煤灰混凝土。粉煤灰的成分与粘土相似，可以替代粘土生产粉煤灰烧结砖、粉煤灰蒸养砖、粉煤灰免烧免蒸砖、粉煤灰空心砖等。粉煤灰硅酸盐砌块是以粉煤灰作原料，再掺入少量石灰、石膏及骨料，经蒸气养护而成的一种新型墙体材料，具轻质、高强、空心和大块等特点，与砖相比具有工效高、投资省等优点，但要求其中 Al2O3、
SiO2含量高，细度好，含炭量低等，具体要求见粉煤灰硅酸盐砌块建材标准(JC238-18)。
（2 ）粉煤灰作土建原材料和作填充土。粉煤灰能代替砂石、粘土用于高等级公路路基和修筑堤坝。其用作路坝基层材料时，掺和量高、吃灰量大，且能提高基层的板体性和水稳定性。目前我国公路、尤其是高速公路常采用粉煤灰、粘土和石灰掺合作公路路基材料。我国三门峡、刘家峡、亭下水库等水利工程，秦山核电站、北京亚运工程等，以及国内一些大的地下、水上及铁路的隧道工程等，均大量掺用了粉煤灰，一般掺用量 25%～40%，不仅节约大量水泥，并提高了工程质量。利用粉煤灰对煤矿区的煤坑、洼地、塌陷区进行回填，既降低了塌陷程度，吃掉了大量灰渣，还复垦造田，减少了农户搬迁，改善了矿区生态，是一举多得的事情。
（3 ）粉煤灰作农业肥料和土壤改良剂。粉煤灰具有质轻、疏松多孔的物理特性，还含有磷、
钾、镁、硼、钼、锰、钙、铁、硅、等植物所需的元素，因而广泛应用于农业生产。在土壤中直接施用粉煤灰，可改良土质，改善土壤的水、肥、气、热条件，促进作物的早熟和丰产，提高作物的抗旱能力。因其含有大量农作物所必需的营养元素硅、钙、镁、磷、钾等，粉煤灰还可直接用作农业肥料和制造各种复合肥。
（4 ）利用粉煤灰回收工业原料。从粉煤灰中可以,
1)回收煤炭资源。我国热电厂粉煤灰含炭量一般在 5%～ 7%，含炭量大于 10%的电厂约占 30%，
据统计，仅湖南省各热电厂每年从粉煤灰中流失的煤炭就达 20×10
4
t 以上。因此，从粉煤灰中回收煤炭资源，不仅有利于其作建材原料的再生利用，而且节约了宝贵的资源，非常必要。
煤炭的回收方法与排灰方式有关。一般用浮选法回收湿排粉煤灰中的煤炭,用静电分选法回收干灰中的煤炭。浮选法回收煤炭资源，回收率可达 85%～ 94%，静电分选炭回收率一般在 85%～
90%，回收煤炭后的灰渣可作建筑原料。
2)回收金属物质。粉煤灰含 Fe2O3一般在 4%～ 20%，最高达 43%，当 Fe2O3含量大于 5%时，即可回收。 Fe2O3经高温焚烧后，部分被还原成 Fe3O4和铁粒，可通过磁选回收。 Al2O3是粉煤灰的主要成分，一般含 17%～35%，可作宝贵的铝资源。铝回收还处于研究阶段，一般要求粉煤灰中 Al2O3
高于 25%方可回收。目前铝回收有高温熔融法、热酸淋洗法、直接熔解法等多种。
粉煤灰中还含有大量稀有金属和变价元素，如铂、锗、镓、钪、钛、锌等。美国、日本、加拿大等国进行了大量开发，并实现了工业化提取铂、锗、钒、铀。我国也做了很多工作。如用稀硫酸浸取硼，其溶出率在 72%左右，浸出液鳌合物富集后再萃取分离，得到纯硼产品；粉煤灰在一定条件下加热分离镓和锗，回收 80%左右的镓；再用稀硫酸浸提、锌粉置换以及酸溶、水解和还原，制得金属锗，所以粉煤灰又被誉为“预先开采的矿藏”。
3)分选空心微珠。空心微珠是 SiO2,Al2O3,Fe2O3及少量 CaO,MgO 等组成的熔融结晶体，它是在 1400～ 2000℃温度下或接近超流态时，受到 CO2的扩散、冷却固化与外部压力作用而形成的。
快冷时形成能浮于水上的薄壁珠，慢冷时则形成圆滑的厚壁珠。空心微珠的容重一般只有粉煤灰的 1/3，其粒径多在 75～125μm,它在粉煤灰中的含量最多可达 50%～70%，通过浮选或机械分选，可回收这一资源。
空心微珠具有多种优异性能：耐热、隔热、阻燃，是新型保温、低温制冷绝热材料与超轻质耐火原料。它还是塑料，尤其是耐高温塑料的理想填料，用它作聚乙烯、苯乙烯的充填材料，不仅可提高其光泽、弹性、耐磨性，而且具有吸声、减振和耐磨效果。利用粉煤灰空心微珠再生塑料，价格低廉、节约资源、经济效益十分显著。因空心微珠表面多微孔，可作石油化工的裂化催化剂和化学工业的化学反应催化剂，也可用作化工、医药、酿造、水工业等行业的无机球状填充剂、吸附剂、过滤剂。在军工领域，它被用作航天航空设备的表面复合材料和防热系统材料，并常被用于坦克刹车。空心微珠比电阻高，且随温度升高而升高，因而又是电瓷和轻型电器绝缘材料的极好原料。
4)用粉煤灰作环保材料。利用粉煤灰可开发环保材料：制造人造沸石和分子筛，不但节约原材料，而且工艺简单，生产产品质量达到甚至优于化工合成的分子筛；制造絮凝剂，具有强大的凝聚功能和净水效果；作吸附材料，浮选回收的精煤具有活化性能；还可制作活性炭或直接作吸附剂，直接用于印染、造纸、电镀等各行各业工业废水和有害废气的净化、脱色、吸附重金属离子，以及航天航空火箭燃料剂的废水处理，吸附饱和后的活化煤不需再生，可直接燃烧。
3.高炉渣的综合利用
高炉渣是冶金工业中数量最多的一种渣。目前我国每年排出量已达 3000× 10
4
t 左右，而其利用率只有 80%左右，每年仍有数百万吨炉渣弃置于渣场。据统计，目前我国渣场堆积的历年高炉渣 l 亿多吨，占地 l 万多亩。高炉渣不仅占用了大量土地，而且每年要耗用数千万元的资金用于设置渣场和运输，处理弃渣。而在工业发达国家，如美、英、法、德和日本等国，自 70 年代以来就基本上把高炉渣全部加以利用，年年达到产用平衡。
高炉渣是高炉炼铁的废物。炼铁的原料是铁矿石、焦炭、助熔剂( 石灰石或白云石) 烧结矿和球团矿等。在高炉冶炼过程中，由于大部分铁矿石中的脉石主要由酸性氧化物 SiO2、Al 2O3 等组成，当炉内温度达到 1300～1500℃时，炉料熔融，矿石中的脉石，焦炭中的灰分和助熔剂等非挥发组分形成以硅酸盐和铝酸盐为主、浮在铁水上面的熔渣，这就是高炉渣。
高炉渣的产生量与矿石品位的高低、焦炭中的灰分含量及石灰石、白云石的质量等有
关，也和冶炼工艺有关。通常每炼 1 吨生铁产渣 300～900kg。
高炉渣含有 15 种以上成分，其化学成分与普通硅酸盐水泥相似，主要是 Ca、Mg、Al,
Si,Mn 的氧化物，它们约占高炉渣总重量的 95%，少数渣中含 TiO2,V2O5等。由于矿石的品位及冶炼生铁的种类不同，高炉渣的化学成分波动较大。而在冶炼炉料固定和冶炼正常时，高炉渣的化学成分变化不大，对综合利用有利。
我国高炉渣的应用主要是把热熔渣制成水渣，用于生产水泥和混凝土，其次是开采老渣山，
生产矿渣骨料，少量高炉渣用于生产膨珠和矿渣棉。图 9-10 是我国高炉渣的主要处理工艺和综合利用途径。
图 9-10 我国高炉渣的主要处理工艺和综合利用途径
（ 1） 用水淬渣作建材。 我国高炉水渣主要用于生产水泥和混凝土。 在水泥生产中,掺入 15%
以下水淬渣的水泥叫普通硅酸盐水泥,掺入 15%以上水淬渣的水泥叫矿渣硅酸盐水泥。 目前,我国约有 75%的 水泥中掺有粒状高炉渣。 湿碾矿渣混凝土,是以水淬渣为原料,配以水泥熟料,石灰、石膏等，放入轮碾机中加水碾磨与骨料拌合而成。其物理性能与普通混凝土相似。
（ 2）用膨珠 作轻骨。膨珠全称膨胀矿渣珠，是在适量水冲击和成珠设备的配合作用下，被甩到空气中使水蒸发成蒸汽并在内部形成空隙,再经空气冷却形成的珠状矿渣。 膨珠质轻,面光、
自然级配好,吸音,隔热性 能好,以它作 骨料配制的轻质混凝土,性能良好,广 泛应用于建筑业 。
（ 3）用重矿 渣作骨料 和 道渣。矿 渣 碎石的物 理 性能与天 然 岩石相近,其稳定性,坚固性,
撞击强度以及耐磨性,韧度均满足工程要求。 安定性好的重矿渣,经破碎,分级,可以代替碎石用作骨料配制混凝土和在公路、铁路、机场道路建设中作道渣。
（ 4）用高炉 渣生产矿 渣 棉。矿渣 棉 是以高炉 渣 为主要原 料,加入白 云 石、玄武 岩 等成分 及燃料一起加热熔化后，采用高速离心法或喷吹法制成的一种棉丝状矿物纤维。矿渣棉具有质轻、
保温,隔声,隔热,防 震等性能,可以加工成各种板,毡,管壳等制品。 许多国家都用高炉渣生产矿渣棉。
（ 5） 利用高钛矿渣作护炉材料。 高钛矿渣的主要矿物成分是钙钛矿,安诺石,钛辉矿及 TiC、
TiN 等。 利用 高钛矿渣钛的低价氧化物在高温冶炼过程中溶解,并在低温时自动析出沉积于炉缸、
炉底的侵蚀严重部位的特点，可减缓渣铁的侵蚀作用，从而达到护炉的作用。我国首钢、鞍钢、
包钢等均采用高钛矿渣作护炉材料。
除上述主要用途外，高炉渣还可以用来生产微晶玻璃、陶瓷、铸石等，并能加工成硅钙肥，
作为肥料用于农业。
4．钢渣的综合利用
钢渣数量在冶金工业渣中仅次于高炉渣。 钢渣成 分复杂多变,使得钢渣的综合利用困难。 1970
年以前,各钢厂均采用弃渣法处理钢渣,不仅占用大量土地,而且也污染环境,据 1988 年统 计,
全国各钢厂堆存钢渣达 l 亿多吨，占 地 l 万多亩,成为严重的公害。近 20 年来，我国 对钢渣的处理利用进行了大量研究与开发,到 1990 年钢 渣利用率已达 61%左右,利用 lt 钢渣 的经济效益高达 40 元左右，取得了良好的经济、社会和环境效益。
炼钢的基本原理与炼铁相反,它是利 用空气或氧气去氧化炉料 (主要是生 铁 )中所含的 碳,硅、
锰,磷等元素,并在高温下与熔剂 (主要是石灰石 )起反应,形成熔渣。 钢渣就是炼钢过程排出的熔渣。钢渣的主要化学成分是 CaO,SiO2,Al2O3,FeO,Fe2O3,MgO,MnO,P2O5，有的 还含有 V2O5
和 TiO2。 钢 渣与高炉渣的主要区别是,钢渣中铁的氧化物以 FeO 为主,含量在 25%以下,而高炉渣中铁的氧化物以 Fe2O3形式存在，一般含量在 5%以下。
当前,我国采用的炼钢方法主要有转炉,平炉和电炉炼钢。 按炼钢方法,钢渣可分为转炉钢渣,平炉钢渣和电炉钢渣； 按不同生产阶段,平炉钢渣又分为初期渣和末期渣,电炉钢渣分为氧化渣和还原渣；按钢渣性质，又可分为碱性渣和酸性渣等。
转炉吹氧炼钢是现代炼钢的主要方法,它生产周期短,大都一次出渣。 目前我国转炉炼钢比例已达 60%以上，转炉钢渣约占钢渣总量的 70%。以目前的 技术水平，每生产 lt 转 炉钢约产生
130～ 240kg 的钢渣。 平 炉在国外 已 基本被淘 汰,我国也 不 再建平炉,并将逐步 淘 汰现有平 炉。
平炉炼钢周期比转炉长，分氧化期、精炼期和出钢期，并且每期都出渣。目前每生产 lt 平炉 钢约产钢渣 170～210kg，其中的初期渣占 60%、精炼渣 10%、出钢渣 30%。电炉炼钢是以废钢为原料，主要生产特殊钢。电炉生产周期也长，分氧化期和还原期，并分期出渣。目前，每生产 lt
电炉钢约产 150～200kg 钢渣，其中氧化渣占 55%。
我国在 50 年代就开始研究钢渣的利用。目前已成功地把钢渣用作钢铁冶炼的熔剂、水泥掺合料或生产钢渣矿渣水泥、作筑路与回填工程材料、作农业肥料和回收废钢等。据 1986 年调查，
我国钢渣综合利用情况为：造地占 60%，筑路占 23%，生产水泥占 6.4%，作烧结熔剂占 5.8%，其它占 4.8%。
（1 ）作钢铁冶炼熔剂。钢渣可用作烧结剂。转炉钢渣一般含 40%～50%的 CaO,lt 钢渣相当
0.7～0.75t 石灰石，把钢渣加工到小于 lOmm 钢渣粉，便可代替部分石灰石作烧结配料用。钢渣作烧结熔剂，不仅回收了钢渣中的 Ca、Mg,Mn,Fe 等元素，而且提高了烧结机利用系数和烧结矿的质量，降低了燃料消耗。
钢渣还可用作高炉炼铁熔剂。钢渣中含有 10%～ 30%的 Fe，40% ～60% 的 CaO，2%左右的 Mn，
若把钢渣加工成 l0～ 4Omm 粒渣，可用作炼铁熔剂，不仅可以回收钢渣中的 Fe，而且可以把 CaO、
MgO 等作为助熔剂，从而节省大量石灰石、白云石资源。钢渣中的 Ca、Mg 等均以氧化物形式存在，不需要经过碳酸盐的分解过程，因而还可以节省大量热能。
（2 ）钢渣作水泥。高碱度钢渣有很好的水硬性，把它与一定量的高炉水渣、煅烧石膏、水泥熟料及少量激发剂配合球磨，即可生产钢渣矿渣水泥。钢渣水泥具水化热低、后期强度高、抗腐蚀、耐磨等特点，是理想的大坝水泥和道路水泥。
电炉还原渣具有很高的白度，与煅烧石膏和少量外加剂混合、研磨，即可生产 325 号白水泥。
利用电炉还原渣作白水泥，具有投资少，能耗低、效益高、见效快等特点，是钢渣利用的有效途径之一。
（3 ）作筑路与回填工程材料。钢渣碎石具有密度大、强度高、表面粗糙、稳定性好、耐磨与耐久性好、与沥青结合牢固等特点，因而广泛用于铁路、公路、工程回填。由于钢渣具有活性，
能板结成大块，特别适于沼泽、海滩筑路造地。钢渣作公路碎石，用量大并具有良好的渗水与排水性能，其用于沥青混凝土路面，耐磨防滑。钢渣作铁路道渣，除了前述优点外，还具有导电性小、不会干扰铁路系统的电讯工作等优点。
钢渣替代碎石存在体积膨胀这一技术问题，国外一般是洒水堆放半年后才能使用以防钢渣体积膨胀，碎裂粉化。我国用钢渣作工程材料的基本要求是；钢渣必须陈化，粉化率不能高于 5%，
要有合适级配，最大块直径不能超过 300mm，最好与适量粉煤灰、炉渣或粘土混合使用，严禁将钢渣碎石作混凝土骨料使用。
（4 ）作农肥和酸性土壤改良剂。钢渣含 Ca,Mg,Si,P 等元素，当钢渣中的 P2O5超过 4%时，
可以磨细作为低磷肥使用。生产实践表明，钢渣磷肥可以用于酸性土壤与缺磷碱性土壤，也适于水田与旱地耕作，具有很好的增产效果。
（5 ）回收废钢。钢渣一般含 7%～ 10%废钢，加工磁选后，可回收其中 90%的废钢。鞍山钢铁公司从德国引进了 240× 10
4
t 钢渣磁选加工线,1989 年初投入运行，年处理各种钢渣 240×10
4
t，
单位成本 5,33 元/t，利润 8082×10
4
元/ 年，社会效益、经济效益和环境效益显著。
二、石油与化工工业固体废物的资源化处理
石油与化工工业固体废物是指在石油炼制生产过程与化工生产加工过程中产生的各种固体、
半固体及液体等废物。石油与化工工业固体废物的主要特点是：有机物含量高；有害甚至有毒的危险废物多；再资源化途径广阔。
目前，我国石油化工企业产生的固体废物数量呈逐年增加趋势，虽然大部分废物得到了处理，
但即使处理后产生的二次污染仍然对环境造成了相当的危害。以石油炼制为例，在用硫酸中和废碱液回收环烷酸、粗酚过程中就产生了相当数量的酸性污水。这种污水有害物质浓度极高，其
PH 值为 2～ 5，油含量为 2000mg/L，若直接排入污水处理厂，就会造成活性污泥死亡，使污水处理厂不能正常工作；若直接排入水体，必定会导致水体中动植物死亡。对此，目前只好采取集中储存，限量排入污水处理厂的办法；即使这样，也给污水处理厂运行带来许多困难。很多炼油厂仅因此项年上交排污罚款就达数百万元，而且仍然严重污染了地面水体。
石油化工固体废物主要有以下几类：废碱液、废酸液、废催化剂、反应废物、污水处理厂污泥等。下面分别介绍它们的资源化处理途径。
1,1,废碱液的处理
废碱液主要来自石油产品的碱洗精制，如石油化工生产原料中所含的硫化物会分解生成硫化氢等酸性化合物，为除去这些有害物质，往往用碱加以洗涤。碱洗后一般生成 Na2S,Na2CO3、含酚钠盐等，还有部分未反应的碱一起成为废碱液，并且其中还溶解了某些烃类化合物。由于被洗的产品不同，废碱液的性质和组成也不相同。
目前废碱液的资源化处理，一般是采用酸性物质进行中和，并回收其生成的有用物质。如石油炼制过程中产生的废碱液，可采用硫酸中和法回收环烷酸、粗酚，还可采用二氧化碳中和法回收环烷酸和碳酸钠；另外，像精制常压柴油过程中产生的废碱液，可用加热闪蒸法生产贫赤铁矿浮选剂，液态烃碱洗过程中产生的废碱液可用于造纸，等等。
2,2,废酸液的处理
废酸液主要来源于油品酸精制和烷基化装置排出的废硫酸催化剂。其成分除硫酸外，还有硫酸酯、璜酸等有机物及其迭合物。含酸废液除了用废碱液中和外，大部分石油化工公司对废酸液进行回收利用。
（1 ）热解法回收硫酸。将废酸送往硫酸厂，并将废酸喷入燃料热解炉中。废酸和燃料一起在燃烧室中热解，分解成 SO2和 H2O，而其中的油和酸酯分解成 CO2。燃烧裂解后的气体，在文丘利洗涤器中除尘后，冷却至 90℃左右，再通过冷却器和静电酸雾沉降器除去水分和酸雾，并经干燥塔除去残余水分，以防止设备腐蚀和转化器中催化剂活性失效。在 V2O5 的作用下，SO 2 转化成 SO3，用稀酸吸收，制成浓硫酸。
（1 ）废酸液浓缩。废酸液浓缩的方法很多，目前使用较广泛、工艺较成熟的方法为塔式。
此法可将 70%～80%的废酸液浓缩到 95%以上。这种装置工艺成熟，在国内运行已近 40 年，目前仍然是稀酸浓缩的重要方法，其缺点是生产能力小，设备腐蚀严重，检修周期短，费用高，处理一吨废酸需消耗燃料油 50 公斤。
在石油化工生产中，对生产丙烯酸甲酯时产生的废酸液，一般用浓度为 99.5%以上的液氨中和，使之转化为硫酸铵，再用空气浮选法除去聚合物，这样生产的固体硫酸铵可作农肥，达到以废治废，综合利用。另外，还有从己二酸废液中回收二元酸等资源化处理。
3,3,废催化剂的处理
废催化剂主要产生于石油化工生产中的催化重整、催化裂化、加氢裂化等装置，因为这些装置在生产过程中需要使用一定的催化剂，当使用一定阶段后，这些催化剂的活性会降低或失活而成为废催化剂。对于废催化剂的处理主要有以下途径,
（1 ）代替白土用于油品精制。催化裂化装置所使用的催化剂在再生过程中，有部分细粉催化剂由再生器出口排入大气，严重污染周围环境。采用高效三级旋风分离器可将细粉催化剂回收，
回收的催化剂可代替白土用于油品精制，既可以降低精制温度，其含水量又无须严格控制。
（2 ）贵重金属的回收。石油化工过程中的化学反应多数采用贵稀金属作催化剂，如镍、银、
钴、锰等。这些金属往往附于载体之上，使废催化剂成为一种有用的资源，可送专门工厂回收其中的贵重金属。
（3 ）用废催化剂生产釉面砖。釉面砖的主要化学组分与催化裂化装置所用催化剂的化学组分基本相同。在制造釉面砖的原料中加入 20%的废催化剂，制造出的釉面砖质量符合要求。
对一些不含重金属的废催化剂，在无更好的处理方法的情况下，应进行隔离填埋。
4,4,反应废物的处理
在石油炼制和石油化工生产中，会产生一些反应废物，如白土渣、丁二烯二聚物、苯酚、苯乙烯和醋酸酯等。这类废物的主要特征是含有机物较多，基本上都可综合利用，不能利用的也可进行焚烧处理。
白土渣表面多孔，比表面积为 150%～450%。表面吸附芳香烃或其它油品的白土渣，具有一定的可燃性，可作燃料。乙烯氧化制乙二醇时，会产生多乙二醇重组分，可用作纸张涂料。用裂解法制取烷基苯的生产中，用 AlCl3作催化剂，在沉降罐中沉降下来的泥脚主要是烯烃三氯化铝与苯的溶合物，其处理措施是水解中和生产 NH4Cl。
5,5,污水处理厂污泥的处理
石油化工污水处理一般采用的还是隔油、浮选和活性污泥法，其主要废物是隔油池池底泥、
浮选渣及剩余活性污泥。这些污泥要先进行沉降脱水、机械过滤等预处理。目前油泥用来作燃料用于烧砖等；浮选渣过滤后埋填；剩余活性污泥少部分用作绿化肥料，大部分还是填埋处理，焚烧的方法应用较少。
三、机械工业固体废物的资源化处理
机械工业是我国国民经济中的一个非常重要的工业部门，它担负着生产各类机械设备、车辆、
电机和电器、仪器和仪表等任务。机械工业固体废物是指机械工业在生产中产生的各种废渣。下面仅就机械工业特有的几种废渣的资源化处理作简单的介绍。
1,1,废旧型砂的处理
型砂是近代铸造生产中主要的造型材料。目前，全世界用砂型铸造方法生产的铸件约占 80～
90%，国内更为普遍。型砂的作用是制作各种铸型（砂型和砂芯的组合体），以供浇注铁水或钢水，
铸成各种铸铁件或其它铸件。新砂经过使用后便成为旧砂，经机械振动、水力和水爆清砂后排出，
必须再生后方可以利用，否则铸件质量达不到要求，甚至无法进行正常的造型操作。再生的主要任务是破碎结块的型砂和破坏浇铸时在砂粒表面形成的惰性薄膜，其次是清除粉尘和其它污染物。
旧砂的再生方法很多，根据型砂的种类和性能不同，采用的再生方法也不一样，大致可分为湿法、干法、综合法和化学法四类。
（1 ）湿法再生。湿法再生一般是将振动落砂的旧砂先经机械破碎，然后用压力水冲去砂粒表面的惰性膜，同时清除粉尘和其它可溶性有害成分( 如水玻璃砂的碱分),最后经烘干、过筛后返回制砂间配制新砂。对于水玻璃砂，增加水温或使水带弱酸性，则再生效果可以提高。如果将水力清砂或水爆清砂与湿法再生结合使用，或使用水力旋流器进行湿法再生，则效果更好。国内的湿法再生均与水力清砂或水爆清砂组合使用，一些工厂已在生产中应用多年。该法不仅能处理粘土砂，也能处理水玻璃砂。但后者的废水通常呈碱性，应设法进一步处理，以免造成新的污染。
湿法再生的缺点是占地面积大、动力消耗大。
（2 ）干法再生。干法再生的具体方法有多种，如联合机械再生法、气流撞击法，离心力撞击法、喷丸法、球磨法和流动焙烧法等，目前应用较多的是前三种。
联合机械再生法是将旧砂在一个再生联合装置中依次顺序完成磁选、输送、破碎、冷却、除尘、过筛等工序，达到再生回收的目的。采用再生联合装置，既简化了常规的再生单项处理设备，
又大大缩短了再生工艺流程，缩小了占地面积，也改善了作业环境。
气流撞击法（亦称气流加速法）是利用高速气流加速砂粒，造成砂粒间的相互磨擦、冲撞、
使附着于砂粒表面的惰性薄膜和污染物脱落，并将产生的粉尘从砂中分离出去。该法的优点是结构简单、操作方便、设备磨损部分少，但再生效率较低，需反复再生几次，且设备较庞大，占地面积也较大。
离心力撞击法是利用高速旋转设备产生的离心力，造成砂粒和砂群间的相互冲撞磨擦，以消除砂粒表面的惰性膜或胶壳，并分离粉尘。强力再生机的特点是：结构紧凑，辅助设施少，占地面积小，制造、安装容易，造价低廉，动力消耗小，再生、除尘效果好，砂粒不易粉化，适应范围广，不仅能再生树脂砂，也可再生其它型砂。
（3 ）综合再生法。综合再生法是将两种以上的再生方法联合在一起，如湿法再生后加机械法，湿法再生后加熔烧法，熔烧法再生后加机械法等多种方式，目前国内尚缺少研究和应用的经验。
（4 ）化学再生法。鉴于水玻璃砂粒表面上的硅胶膜十分牢固，一般的再生方法难以清除干净。为了同时回收原砂和水玻璃，国外已提出一种化学净化法。其作用原理是在沸腾的碱液中进行选择性溶解，碱液的浓度范围为 1～15%，温度为 100℃时处理时间约 1 小时。砂粒表面的惰性膜溶解后，洗去型砂上的碱液，然后经干燥、筛选，便可回收配制新砂。溶液中的水玻璃可回收利用，回收率一般在 70%以上。
旧砂经过再生后，其性能仍然与新砂有较大的差别，故旧砂一般不能全部利用，一般回用率为 50～ 85%不等，因而有一部分旧砂必须排弃。另外，有些工厂由于原砂来源比较方便，或者由于缺少再生设备，因而将旧砂全部排弃。为此，从环保方面必须考虑废砂的综合利用。
废砂的主要用途是作建筑材料，如用废砂作混凝土的掺合料或制成灰砂砖和烧制硅酸盐水泥等。废砂也可用作填坑、筑路和筑坝的材料。但国内目前对废砂的综合利用尚缺乏系统的经验和成熟的工艺，有待进一步研究和实践。据近年统计，机械系统每年约排放 300 余万吨废砂，成为急待解决的问题之一。
2．废旧金属的回收利用
废旧金属是机械工业生产中经常产生的固体废物，它们是来自金属加工过程的切屑、金属粉末、边角余料、残次品、废旧工具、铸造生产中的浇冒口、报废的铸件以及陈旧报废的机器设备
(或零部件) 。废旧金属分黑色金属和有色金属两大类。前者是指各种钢、铁材料，也是数量最多的一类，后者是除钢、铁以外的其它金属，其数量远少于前一类。
废旧金属的处理与利用方法很多，归纳起来有如下措施,
(1)分类收集。为了处理与利用的方便，应据不同材质加以分类收集，如不同种类的铸铁或铸钢、不同牌号的各类钢材、不同种类的有色金属或合金等，均应分门别类进行收集和存放，然后按不同性质加以处理和回收利用。
(2)回炉熔炼。回炉熔炼是回收利用废旧金属最简便和最常用的方法，无论哪一种金属均可通过回炉熔炼加以回收利用。
(3)修旧利废。修旧利废是指直接利用废旧金属材料制成新的工业或民用产品，或者是将废旧制品( 包括各种零部件和工具) 加以修复或改制，再度用于生产。实践证明，这是一种有效的和经济合理的方法。例如，金属的边角余料或残次制品，可直接用来加工制作机械设备的零部件和各种民用器具。各种废旧工具，如链刀、锯条、铣刀、拉刀等，均可加以修复或改制成其它刀具再度使用。对于陈旧报废的机械设备，应尽可能将全部零部件拆卸下来，并按用途详细分类，以便重新用于生产。其中，一些完好的通用零部件可直接用于生产，较次的可经加工处理后再用。
对于表面有金属镀层的零件，通常表面已部分损伤而不能直接应用，此时可采用电化学退镀法进行退镀处理，一方面将母体金属重新利用，另一方面可以回收各种贵重的有色金属。
(4)金属粉末和切屑的利用。金属粉末是在机械切割、研磨和刃磨等工序中产生的。在大批量生产中，一般用固定设备加工单一零部件，从而可以做到分类收集。对于钢铁粉末，通常可以利用磁力分选器将其与磨料及润滑冷却液分开。这样分类收集的钢铁粉末及化学成分单一清楚，
可作为粉末冶金的原始混料成分用于批量生产。在小批量生产中，由于一台机床要加工不同合金零件，难以将金属粉末分类处理，一般只能将它们集中起来送去回炉炼钢。
钢铁粉末利用的另一种方法是利用它的磁性。粉末受到磁铁吸引，即在其两极上形成疏松的瘤状物。将磁铁两极上的瘤接通，并把高速旋转的、需要抛光的零件置于其间，于是每个金属颗粒都成为一把独特的微型刀具。成千上万把微型刀具既快又好地进行抛光，可使工件表面研磨至
13 级精度，并可节省抛光膏和洗涤剂。
大量的金属切屑产生于车、铣、刨、钻等加工工序，其中主要是钢铁切屑。在实际生产中，
要按钢铁牌号进行分类比较困难。通常只能混在一起回炉熔炼，这样只能炼出品位很低的合金钢，
而且熔炼过程中直接损耗率很高，因而是很不经济的。
目前国外已经出现利用切屑的新方法：一种是将切屑直接在 1000～1200 ℃的高温下进行热冲压制成新的零件，废物利用率可达 100%。另一种方法是将切屑直接加工成钢粉制件而不经熔炼铸造。先用汽油或煤油洗去切屑上的油污，然后装入球磨机或振动式磨机内，添上酒精磨碎，
直至粒度达到要求。制得的钢粉用合成橡胶煤油溶液拌匀，再用 500 吨压力机压成毛坯，然后进行热锻或热轧。用这种工艺制造的刀具，寿命及稳定性比标准刀具高二倍。
对于各种有色金属的粉末和切屑，一般是分类收集后回炉熔炼而加以再生回收。
(5)利用废旧黄铜制备铜粉。黄铜是机械工业生产中应用较多的有色金属之一，它是含有其它金属元素的铜锌合金。黄铜废料主要是金属加工过程中产生的大量切屑和粉末，另外还有其它废旧铜材，如散热管( 片) 等。它们除可以回炉熔炼外，还可以直接加工成铜粉。由于铜粉在工业上的广泛使用，利用廉价的废旧黄铜制备铜粉具有极为重要的意义。
美国专利介绍了一种利用废旧黄铜制备铜粉的新工艺，它的处理对象是不含硅，而锡、镍含量均小于 5%的铜锌合金，包括工业青铜、红铜( 低锌黄铜),黄铜、铜焊料、锰青铜和手饰铜等。
而锡青铜、磷青铜、含锡或镍大于 5%的白铜和硅青铜则不适用。制备的基本过程与原理是：在无氧和高于 70℃的条件下，让黄铜( 块度小于 6.5mm)与盐酸或硫酸作用足够的时间，使非铜杂质溶解。将得到的铜用水冲洗、烘干，然后在氧化气中加热至 450～500℃，使至少 10%（重量）的铜生成氧化铜。将铜与氧化铜的混合物研磨到所要求的细度，然后在 400～500 ℃的温度下让还原气体（H 2或 CO）与之充分接触，使其中的氧化铜还原为铜，这样就得到了纯铜粉。
四、城市垃圾的资源化技术
目前在整个世界范围内，城市生活垃圾的增长速度明显超过人口的增长速度，城市生活垃圾问题成为一个世界性的难题。城市垃圾的资源化方法，除可以采用各种分选方法，分选出空瓶、
空罐头盒以及铁等金属加以回收利用以外，还可以利用堆肥化（composting ）,焚烧
（incineration）和热解（thermal destruction）等方法进一步对其进行处理和利用。另外还有用垃圾中的炉灰制砖,利用垃圾饲养蚯蚓等。 对于垃圾的堆肥化,焚烧和热解处理技术参见本章第二节和第四节。
第四节 典型固体废物处理系统
一、城市垃圾的焚烧处理系统
垃圾焚烧处理是城市生活垃圾资源化,减量化,无害化的一项有效措施。 垃圾焚烧在发达国家中发展比较迅速,是除土地填埋之外的一个重要手段,并且所占比例逐年提高。 我国的深圳市由于市区土地压力大，填埋能力有限，根据特区城市发展的需要，于 1988 年建成并 投产了第一座现代化垃圾焚烧厂——深圳市市政环卫综合处理厂。 该厂自投产以来,运行正常,而且在焚烧低热值垃圾的工艺方面积累了成功的经验。
1,1,垃圾的热值与焚烧设备
垃圾的“热值”是指将垃圾自身水分蒸发带走的部分热量扣除后的热值，称作“低位热值”
(lower heating value，简称 L· H· V)。由于垃 圾中含有 大 量的水分,燃烧过程 中 要吸收大量的热量,降低了炉膛的温度,使得热值本来很低的垃圾更加难于着火燃烧。 在国外,垃圾中纸张占的比例相当大，水分低，热值一般 8000～ 10000kJ/kg 以上,但国内垃圾厨余占的比例大，而且水分高达 50%以上，从 各大城市所作的分析资料表明，热值一般只有 4000～ 5000kJ/kg 左石，
仅为国外的一半，如 表 9-5 所列。
表 9-5 主要国家和地区城市垃圾低位热值比较表 单位,kJ/kg
美国 11669～ 13976 德国慕尼黑 7752 北京 4300～ 6560
英国 12142～ 13188 奥地利维也纳 8503 深圳 5066
日本 11723～ 12560 法国巴黎 7752 香港 10048
经过多次采样分析,深圳市的垃圾属于高水分,低热值的垃圾,其低位发热值在 5000kJ/kg
左右。理 论 上讲，只 要 焚烧炉设 计 合理，运 行 参数调整 得 当，垃圾 的 热值高于 3360kJ/kg 就能直接燃烧，可以采用焚烧工艺进行处理。
但由于垃圾的热值低,含水分高,不易燃烧,对焚烧炉的设计制造要求很高。 深圳引进的垃圾焚烧炉采用的是德国马丁式炉排——倾斜往复炉排。 垃圾进入炉排后经过预热,干燥后,垃圾在炉排上呈层状燃烧,燃烧空气从炉排下方送入,通过炉排片的间歇运动,使垃圾移动均匀,又是对垃圾的一种搅动和破碎 (烧成团 状表面固化的垃圾团 ),增加了透气性,便于空气 与垃圾充分混合，改善了燃烧条件，有利于垃圾的燃尽。
图 9-11 垃圾焚烧工艺流程
垃圾燃烧所产生的高温烟气，通过废热锅炉进行热交换冷却到适宜排放的温度，废热锅炉所产生的蒸汽用于发电、供热。垃圾焚烧炉炉膛烟气温度一般控制在 850～950℃。低于 850℃不能将有恶臭气味的氨和有机质废气有效分解除臭，更主要的是，燃烧生成的垃圾在低温燃烧时容易生成有致癌、致畸危险的二噁英。而上限的控制主要是考虑设备的腐蚀和垃圾灰渣的结焦等。
2．垃圾焚烧工艺流程
垃圾焚烧工艺流程如图 9-11 所示。城市垃圾由垃圾车辆运来，经地衡称量后卸入垃圾池内。垃圾池容量约为 2000m
3
。垃圾池顶部安装有 2 台抓斗式起重机，用于垃圾的倒垛、搅拌和供料。起重机操作室与垃圾池密闭隔离，遥控操纵，焚烧的垃圾从各炉的垃圾料斗投入，垃圾料斗的料位有工业电视监视，投入的垃圾都经自动称重计量，并打印记录，能分别统计出各炉单位时间的处理量。
垃圾燃烧过程中产生的飞灰和微尘会随烟气流动，颗粒较大的飞灰因烟气流动方向的急折改变而自行分离析出，落入锅炉灰斗和烟气式空气预热器灰斗中。粘附在锅炉管壁和预热器管壁上的飞灰，用吹灰器定期吹扫，也由灰斗收集。灰斗里的飞灰分别由其下面的回转阀取出，通过飞灰传送带送回推灰器，混入灰渣中一起排入灰池。而较细的微尘以及喷入烟道用来中和氯化氢的石灰粉，随烟气进入静电除尘器，在 50000V 的高压电场作用下，被荷电、吸附、沉积在极板、
极线上，通过振打落入静电除尘器下面的灰斗；由螺旋输送器送入增湿装置，加水搅拌防止飞扬，
最后送入灰池。灰池中积集的灰渣由抓斗起重机抓取，装车运往垃圾填埋场，用作垃圾的覆盖土。
燃烧用的空气由鼓风机从垃圾池上部吸取，既可将被垃圾污染的空气送入炉膛进行高温处理，还可以使垃圾池内保持负压，避免垃圾恶臭向外扩散。空气进入炉膛前经过二次预热，先由蒸汽式空气预热器加热至 160℃，再经烟气式空气预热器提高到 260℃。烟气式空气预热器设有旁路系统，可根据垃圾燃烧的情况（炉膛温度），通过旁路挡板的开度对燃烧空气的温度进行调节。空气从炉排下方吹入，风压约为 4kPa 水柱。二次空气直接由鼓风机出口处引出，不经加热，
从设在炉膛前后拱处的两排喷嘴吹入炉内，风量根据燃烧情况进行调节。
垃圾燃烧过程产生的高温烟气（850 ～950℃）流经废热锅炉，通过热交换将大部分的热能放出，降至 380℃左右，再经过烟气式空气预热器的热交换，降到静电除尘器所要求的工作温度
（250～280℃）；烟气在静电除尘器中被净化后，由引风机引进烟囱排入大气。
近年来，由于对环境保护的要求越来越严格，垃圾焚烧厂烟气净化工艺有了较大的发展，上述的工艺流程也有了改变，主要有：①注意到电除尘器的运行温度有可能发生二噁英的再生成，
加上布袋除尘器的工艺日渐成熟可靠，以及布袋除尘器烟气处理性能明显地优于电除尘器，所以在垃圾焚烧厂中的应用越来越多，有取代电除尘器的趋势；②由于氯化氢排放浓度的限制越来越严，用干石灰粉的干法除氯化氢工艺已逐渐被半干法和湿法所取代；此外，用活性碳吸附重金属和二噁英的工艺，以及用氨降低 NOx的工艺也常见于新的垃圾焚烧厂中；③烟气处理过程中的生成物和除尘器的飞灰，因含重金属较多，有可能成为危险废弃物，一般都单独收集、处理。
3．垃圾焚烧处理的优点与推广前景
对垃圾采用焚烧处理有以下优点：①垃圾经焚烧处理后，垃圾中病原体被彻底消灭，若燃烧过程中产生的有害气体和烟尘经处理达到排放要求，无害化程度高；②经过焚烧，垃圾中的可燃成分被高温分解后，一般可减容 80%～90%，减容效果好；③垃圾焚烧所产生的高温烟气，其热能可以充分利用，实现垃圾处理的资源化；④垃圾焚烧厂占地面积小，只要对焚烧烟气处理与控制严格，基本无二次污染，可以靠近市区建厂。既节约用地又缩短了垃圾的运输距离，尤其对于经济发达的大城市，这是一个十分重要的因素。
城市垃圾焚烧处理技术的推广前景,
采用焚烧工艺处理垃圾，对垃圾中可燃成分的比重有一定的要求。一般认为，我国工业还较落后，城市垃圾可燃成分少，兴建垃圾处理厂投资大，处理费用高，不适于在我国推广应用。但深圳的实践表明：只要焚烧技术掌握得当，低位热值的生活垃圾也能在焚烧炉中充分自燃，不需喷油助燃；采用焚烧回收垃圾的热值在我国大中城市是完全可行的。
对于经济发达、用地紧张的城市和地区，垃圾处理以焚烧为主，是十分必要的。只要燃气率达 95%以上的城市或地区，垃圾就能烧。虽然相对于垃圾的土地填埋，焚烧处理的投资和运行管理费用较高，但随着我国经济的快速发展，城市垃圾采用焚烧处理回收热能的前景一定非常广阔。
二、废塑料的热解处理系统
1．热解产物
高分子固体废物的热解产物,随高分子的种类及热解条件而有所不同。 塑料受热分解后的产物又可分成解聚反应型塑料和随机分解型塑料,以及二者兼而有之的中间分解型塑料。 大多数塑料的受热分解,二者兼而有之。 各种分解产物的比例随塑料种类,分解温度的不同而不同,一般温度越高，气态的 (低级的 )碳氢化合物的比例越高。
塑料中含氯,氰基团的,热分解产品一般含 HCl 和 HCN,而塑料制品含硫较少,热分解得到的油品含硫分也相应较低下,是一种优质的低硫燃料油,为此,日本开发了废塑料与高硫重油混合热解以制得低硫燃料油的工艺。
2．热解流程
图 9-12 三菱 公司的分解废塑料流由于废塑料具有导热系数较低,品种 混杂分选困难等特点,因 此需用独特的废塑料热解流程。
（ 1） 分解流程。 日本三菱公司开发了一种热解塑料的新流程,如 图 9-12 所示。 废塑 料被破碎成约 10mm 的颗粒送入挤出机,加热至 230～ 280℃使塑料熔 融。 如含聚氯乙烯时产生的氯化 氢可在氯化 氢 吸收塔回 收 。熔融的 塑 料再送入 分 解炉，用 热 风加热到 400～ 500℃分解，生成的气体经冷却液化回收燃料油。
（ 2）聚 烯烃浴热解流程。这是日本川崎重工开发的一种方法。它是利用 PVC 脱 HCl 的温 度比 PE,PP 和 PS 分解的 温度低这一特点，将 PE,PP,PS 在接 近 400℃时 熔融，形成熔融浴液使
PVC 受热分解 。 该流程见 图 9-13。把 PVC,PE,PP,PS 加入到 380～ 400℃的 PE,PP,PS 的热浴媒体中，分解温度低的 PVC 首先脱除 HCl 汽化，然 后 PE,PP,PS 熔融形成热 浴媒体，再根据停留时间的长短 PE,PP,PS 逐渐分解。本流程的优点是对流传热代替导热系数小的热传导。
图 9-13 聚烯烃浴加热分解废塑料流程
l-废塑料加料斗； 2 -聚烯烃 浴加热分解炉； 3-燃烧室； 4-轻质油； 5-空气； 6-重质油分离塔； 7-轻质油分离塔；
8-轻质油槽； 9-热交换器； 10,13,14,18-泵； 11-HCl 槽； 12-HCl 贮槽 ； 15-洗涤塔； 16-除雾器； 17-NaOH 水溶液贮槽； 19-给水贮槽； 20-残渣； 21-轻质油； 22-盐酸； 23-烟囱； 24-再加热室
（ 3） 流化床 法。 流化床热分解炉中流化用的气体可用预热过的空气，部分废塑料燃烧产生热量供加热用，流程见 图
9-14。 热媒体 用 0.3mm 粒 径的砂,热风把媒体层加热到 400～
450℃,破碎 成 5～ 20mm 大小的废塑料送入分解炉后,从热媒体获得热量进行分解，同时部分废塑料燃烧产生的热量可加热塑料，供给分解需要的热量。流动层内设置搅拌桨，以保证流化床层温度均匀，同时防止废塑料与热媒体粘附在一起变成块状物阻止流化的进行。 该热解 炉的优点是内热式供热，
热效率高。本方法操作简单，控制容易，适合于负荷波动较大的情况选用。
三、污泥的处理 图 9-14 流化床热分解装置
1-分解产品； 2-溢流管； 3-搅拌 桨叶； 4-流化用 空气入口； 5-流动的热媒体管； 6-进料器污泥是 水处 理过程 中形 成的以 有机 物为主 要成 分的泥 状物质。其有机物含量高，容易腐化发臭，颗粒较细，密度较小，含水率高且不易脱水，是呈胶状结构的亲水性物质。
我国城市污水处理厂每年产生的干污泥约 25× 10
4
t，以湿污泥计约为 450～ 550× 10
4
t,并以每年 15%左右 的速度增长。 污泥中含有大量的有机物和丰富的氮,磷等营养物质,任意排入水体,将会大最消耗水体中的氧,导致水体水质恶化,严重影响水生生物的生存； 污泥中含有多种有毒物质,重金属和致病菌,寄生虫卵等有害物质,处理不当,
会传播疾病,污染土壤和作物,并通过生物链转嫁人类。 因此,必须对污泥进行处理,以达到减容化、稳定化和无害化，然后再作土地利用等最终处置。
污泥的种类较多,分类较复杂。 按水的性质和水处理方法分,有生活污水污泥,工业废水污泥和给水污泥； 按污泥来源分,有初次沉淀污泥,剩余污泥,熟污泥和化学污泥； 按污泥成分和某些性质又可分为有机污泥和无机污泥,亲水性污泥和疏水性污泥； 若按污泥处理的不同阶段分，
有生污泥、浓缩污泥、消化污泥，脱水污泥和干化 (燥 )污泥等。
污泥处理的目的,①减少水分,降低容积,便于后续处理,利用和运输； ②使污 泥卫生化 和稳定化，避 免污泥中含 有的有机物,各种病原 体及其它有 毒有害物质 成为“二次 污染源”,导 致环境污染和病菌传播；③通过处理，改善污泥的成分和某些性质，以利于污泥资源化利用。
污泥处理的基本流程如 图 9-15 所示,
图 9-15 污泥处理工艺的基本流程
1．污泥浓缩
污泥浓缩 （ thickening） 的目的在于降低污泥中的水分,缩小污泥的体积,减少后续处理单元如消化,脱水所需的处理容积和加温污泥所需热量,从而降低污泥处理过程的总成本。 污泥浓缩的方法主要有重力浓缩法和气浮浓缩法两种。
重力浓缩法广泛用于初沉污泥的浓缩,因其设备构造简单且成本低廉,是最常用的污泥浓缩法。 重力浓缩法是利用自然的重力沉降作用,使污泥中的固体颗粒自然沉降而分离出间隙水,再利用机械 刮 臂将污泥 刮 至污泥斗,最后从污 泥 斗中将浓 缩 污泥抽至 后 续单元进 行 处理。 图 9-16
所示为进行污泥浓缩的重力浓缩池。
图
9-16 重力浓缩池
气浮浓缩与重力浓缩法相反。在压力为 275～ 550kPa 下,将空气注入污泥中，使大量的空气溶入污泥。 然后,污泥流入一个敞开的槽体,由于其压力降到与大气压力相同,原先溶解于污泥中的空气因过饱和而形成大最微小气泡。 当这 些微小气泡向液面浮升时,会附着在 污泥中的固体颗粒上,将这些颗粒带向液面,最后累积成一层上浮污泥。 利用刮渣设备即可将该层上浮污泥从液面刮除。气浮浓缩对不易用重力方式浓缩的活性污泥特别有效。
与重力浓缩相比,气浮浓缩具有较多优点,浓缩程度高,固体物质回收率高 (达 99%)，浓 缩速度快,停留时间短,运行稳定 (不 受污泥负荷影响 ),操 作 管理简单,污泥不易发臭。 其缺点是基建费和运行费用偏高。
2．污泥稳定
污泥稳定（ stabilization）也称作污 泥消化，即 第八章 所述的厌氧消化和好氧消化，通常采用前者。 其主要目的是利用生物方法降解污泥中的有机固体物质,使污泥更为稳定 （减少臭味及腐败）,脱 水性好，氨 氮浓度提高,同时减少 污泥质量。 如果直接进 行污泥脱水 和焚烧,一 般不需要稳定处理。厌氧消化的最佳温度一般为 35℃。
3．污泥调理
污泥调理 （ conditioning） 是污泥脱水前的预处理,其目的是促进污泥的固液分离,提高脱水设备的生产能力。其常见的方法有化学调理法、热处理法等。
化学调理是向污泥中投加混凝剂,助凝剂,如氯化铁,石灰或有机高分子絮凝剂等化学药剂，
污泥焚化灰渣也可用作污泥调理剂，以促进污泥凝聚，使其更容易与水分离。
热处理法是将污泥在高温 (175～ 230℃ )及高压 (1000～ 2000kPa)下加热,使污泥固体中的结合水被释放出来，因而改善污泥的脱水特性。热处理调理后的污泥脱水性比化学调理污泥更好，
但系统的操作与维护较为复杂,而且污泥热处理产生的高浓度蒸煮液,回流至污水处理厂时,将明显增加污水处理单元的负荷。
4．污泥脱水
污泥脱水（ dewatering）是用真空、加压或干燥方法使污泥中的水分进一步分离。
在过去,污泥干燥床是最常采用的污泥脱水设备,其操作与维护简单,特别适于在一些小型污水处理厂使用。 污泥干 燥床一般适用于温暖及日照充足的地区。 各种污 泥干燥床的共同的操作程序是,用泵将消化污泥送至干燥床表面,使厚度达到 0.2～ 0.3m。 如 果使用化学调理剂,则在泵送污泥时连续注入污泥中。 当注入污泥在干燥床上达到预定高度时,则停止注入并使污泥干燥，
直至干燥 到 所需的固 体 含量。一 般 在气候条 件 有利的情 况 下，污泥 干 燥脱水所 需 时间约为 10～
15 天 ； 如果 气候条件不佳,则污泥干燥所需时间将延长至 30～ 60 天。 然 后用人工或机械方法移除干燥床上的脱水污泥。
现在污泥脱水常用设备有真空脱水机和滚压带式脱水机等。
真空脱水 机 主要由覆 盖 有过滤材 料 或滤布的 圆 柱型滚筒 构 成，滚 筒旋 转时部 分浸 入污泥槽中,而槽中污泥已经过调理。 当滚筒内部有一定真空度时,污泥中的水分被吸入滚筒,并在滤布表面留下固体物质而形成滤饼。 当滚筒继续旋转,刮刀将形成的滤饼刮除,滚筒继续进入下一个脱水循环。 真空脱水处理消化污泥,可得到足够干燥的污泥饼 （固体含量为 15%～ 30%）,这 种 污泥饼可直接进行填埋,或作为肥料施用。 如果对污泥进行焚烧处理,也可用真空脱水机处理未经消化的生污泥，所得脱水污泥饼直接送入污泥焚烧炉焚烧。
滚压带式脱水机，主要由滚压轴和滤布组成，其工作原理是先将调理过的污泥送入浓缩段，
依靠重力作用浓缩脱水,使其失去流动性,以免压榨时被挤出滤布带。 滚压的方式有对置滚压和水平滚压 （ 图 9-17）两种。与真 空 脱水机相 比,该设备 的 主要特点 是,不需要 真 空加压设备，
动力消耗小，不易发生污泥粘附滤布的问题，而且可以连续生产。
图 9－ 17 水平滚压式脱水机
5,5,污泥减量
污泥减量（ reduction） 是利用湿式氧化或焚烧等化学氧化方法将污泥固体物质转化为更稳定的物质，由于污泥的体积减少，故称为减量。
在污泥不适 于用作土壤 改良剂，或 卫生填埋用 地不足的情 况下，污泥 焚烧是实现 污泥减 量的一种选择。 污泥焚烧可完全蒸发出污泥中的水分,燃烧所有的有机固体物质,只留下少许的灰渣。 目前常用的污泥焚烧设备有回转焚烧炉,多段焚烧炉和流化床焚烧炉等。 为尽量节省焚烧污泥所需的辅助燃料,污泥在焚烧前应尽量脱水。 此外污泥焚烧炉排出的废气也应妥善处理,以避免造成空气污染。
6．污泥处置
污泥处置 （ disposal） 的可行方案有土地处置 （包括农田林地利用和土地填埋）,海洋处置和利用污泥生产产品。
污泥中含有大量植物生长所必须的肥分 （ N,P,K）,微量元 素及土壤改良剂 （有机腐殖质）,
所以污泥农田利用是污泥的最佳处置方法。 经过堆肥化处理的污泥和焚烧后的污泥灰渣可直接施于地面,作为作物生长的肥料,也可用于被破坏土地的修复,如废弃的地表采矿区等。 污泥的土地利用必须符合我国《农用污泥中污染物控制标准,（ GB4284-84）的要求。
污泥还可用于生产砖和纤维板材。用污泥制砖的方法有两种：一种是用干化污泥直接制砖；
另一种是用污泥灰渣制砖。 用干化污泥直接制砖时,应对污泥的成分作适当调整,使其成分与制砖粘土的化学成分相当。 利用污泥焚烧灰渣制砖时,灰渣的化 学成分与制砖粘土的化学成分是比较接近的,制 坯时只需添加适量粘土与硅砂。 利用 活性污泥中所含粗蛋白 (有机物 )与球 蛋白 (酶 )
能溶解于水及稀酸,稀碱,中性盐的水溶液这一性质,还可用污泥制生化纤维板。 将污泥在碱性条件下加热,干燥和加压,使其发生蛋白质的变性作用,制成活性污泥树脂 (又称 蛋白胶 )，然 后与漂白、脱脂处理的废纤维压制成板材。其品质优于国家三级硬质纤维板的标准。
污泥填埋是 指将污水处 理的残余固 体物质，包 括污泥、筛 渣、砂砾及 灰渣等，在 特定区 域内进行有计划的填埋。 污泥可单独填埋,也可与其它固体废物一起填埋。 污泥填埋的操作要求与垃圾填埋相似。
沿海地区,尤其是有大 江、大河入 海口附近,可考虑把生 污泥、消化 污泥、脱水 泥饼或 焚烧灰渣投海。 投海污泥最好是经过消化处理的污泥。 投海方式可用管道输送或船运,其中管道输送较为经济。在污泥投海工程实施前，必须搞好投海区的选择（离海岸 l0km 以外,水深 25m 左右）,以保证 海水的稀释 与自净作用 。但污泥投 海容易对海 洋生物造成 污染，通过 食物链 等 间 接危害人类，此法在美国已被禁止。
四、固体废物处理技术展望
随着科学技术的发展和社会的进步，近 10 年来,人类对于固体废物的态度和认识有了令人瞩目的变化,固体废物本身就是一种,人造资源”,为亟待 开发的,第二矿产” 。 对 于固体废物的处理已从消极处理变为积极回收利用,从而把当今世界各国城市发展所遇到的两个共同难题——
垃圾“过剩”和能源不足有机地协调起来。但是，如何通过工艺技术的改革或固体废物的再循环利用，将产生的工业固体废物和生活垃圾变成主要资源，真正实现“变废为宝”的愿望，仍然是摆在全世界人民和各国政府面前的共同课题。
1．片面追求现代化带来的后患
当今科学技术的现代化带来了经济上的飞速发展和社会的空前繁荣，也给人类创造出高度的文明。但由于忽视了经济社会对自然生态系统的反作用，其结果不仅使不可更新的矿产资源日趋枯竭，而且造成环境严重恶化。
不适当的工业化，不仅造成大量资源浪费，能源紧缺，而且使城市人口迅速膨胀，工业和生活垃圾急剧增加。据统计，每人每天排出的垃圾量，美国为 2～3kg,英国为 lkg，法国为 0.8kg，
瑞典为 0.7kg，日本为 lkg。美国是世界上垃圾最多的国家，其工业废渣年排出量为 19×10
8
t，
生活垃圾量近 2×10
8
t，每年多种垃圾废物总量达 26.16×10
8
t。日本东京每天要出动 5000 辆卡车和 100 多艘轮船往返运输垃圾。
我国垃圾产量也在以每年 9.8%的速度增长，而且对城市垃圾的处理仍停留在传统的水平上，
经无害化处理的垃圾粪便不到 10%。北京市每天收集垃圾 5000t，外运粪便 2400t，专职收集输送人员 2200 多人，大小运输车 400 多辆，每年要花费运管费上千万元，除传统的填埋处理和部分堆肥外，尚无根本解决的办法。首都情况如此，其它城市也就不言而喻了。到 2000 年，我国工业固体废物产生量已达到 10× 10
8
t，生活垃圾近 2×10
8
t，固体废物污染防治的形势更加严峻。
科学技术的现代化促进了产品开发和生产技术的现代化。然而每当技术更新和新产品开发时，企业家首先考虑的是它们的有效性和经济性，而完全忽视了这种技术和产品带来的后患。例如，聚氯联苯(PCB)曾开辟过广泛的用途，但人们后来才了解到它对人体有剧毒，被迫停止生产。
又如塑料生产已建立了其现代化的技术体系，其产品已统治了整个时代，消费量愈来愈大，但至今许多人仍看不到其很难处理的后遗症。因此，现代技术体系的建立，丰富了物质，方便了生活。
但是，集中化、大型化生产过程中产生的大量的工艺废物，对环境造成了深远影响，威胁着人类的生存，这就是现代化带来的后患与危机。
遗憾的是，我国的现代化发展走的仍然是西方发达国家走过的“先污染，后治理”的老路，
而且，我国固体废物污染控制技术还很落后，远不能适应 2000 年的污染控制目标。因此，现今的技术体系必须从思想上进行变革，才能实现我国经济的可持续发展，变革内容包括：①充分利用有限的资源；②抑制废物的产生；③废物的循环利用和无害化。
2．固体废物处理的现代技术
固体废物处理是一项庞杂的浩大工程，它涉及到环境学、医学、化学、力学、化工、冶金、
电力电子、机械等多学科领域的专门理论和现代科学技术方法，因此是一项综合性很强的技术工程。而我国在本领域起步较晚，总体技术水平与发达国家还有一定差距，尤其是固体废物资源开发利用领域的科学及技术水平要差 30 年以上。因此，应积极引进国外先进技术，加强自己的研究开发，建立起一套适合我国的固体废物资源化技术体系，并做好以下工作,
(1)加强再生资源工艺流程的研究。
固体废物外形多变、大小悬殊、成分复杂，对处理它的工艺流程必须深入调查，认真研究，
通过反复试验，最后提出一套适合多种形状、大小尺寸和能分离各种有用成分的预处理和分选工艺流程。
(2)加强关键设备的研制。
我国目前的固体废物处理普遍存在的问题是机械化程度低，设备陈旧而不配套。要提高我国垃圾处理的科学技术水平，必须在技术设备上狠下力气，除借鉴引进国外先进技术外，特别要加强预分选关键设备的研制和推广工作，主要包括：破碎筛分、风选、磁选、高压静电分选、涡流分选以及低温冷冻分离等设备以及废电子元器件、多种混杂废料的分选工艺设备。
(3)加强固体废物资源化再循环技术的开发研究。
固废物质资源化再循环技术可归为两类系统：物质回收型资源再生系统和能源回收型资源再生系统。比较合理的工艺路线应是在物质回收系统后连接能源回收系统，这样才能达到既节约资源又保护环境的双重目的。因此，加强再循环技术研究与开发以实现资源、能源的双重回收，是一项具有现实意义和时代意义的重大课题。
根据我国国情，金属中再利用程度最大的是废钢铁和废有色金属铜、锌、铝，其次是城市生活垃圾，包括化工轻工产品废橡胶、废塑料和废纸。在这些废物中存在着巨大的回收利用潜力和开发价值。因此，今后相当长的时期内，应当把研究方向和开发内容集中在下列领域,
①废钢铁的再生利用；②废杂有色金属的再生利用；③废塑料的再生利用；④废纸再生利用技术；⑤废橡胶再生利用及轮胎翻新技术；⑥废化纤的再生利用；⑦废玻璃的再生利用；⑧粉煤灰的综合开发利用技术；⑨城市生活垃圾、下水道污泥的开发利用；⑩通过焚烧、热解和生物转化( 厌氧消化) 从固体废物中提取能源供发电和供热等技术。
随着电脑技术的发展和应用，固体废物处理工程技术将达到更高的水平，高度综合的现代化固体废物处理厂，将会以崭新的面貌出现在城市中，分门别类地把成分复杂的固体废物转化成资源和能源物质送往专门的加工厂使用。
复习思考题
1,固体废物一般是指什么样的物质？
2,固体废物对人类的生存环境会造成怎样的危害？
3,固体废物的预处理有哪些常用的方法？
4,什么是固体废物的最终处置，最终处置分为哪几类？
5,固体废物的焚烧和热解处理有什么区别？
6,固体废物的资源化利用有哪些途径？
7,从个人自身角度考虑，举例说明在日常生活中，我们应如何减少固体废物的产生？如何对固体废物进行回收利用？
http://unit.xjtu.edu.cn/unit/boiler/szwang/book-ee/chp9.htm
