固体废物处理与处置(第二版)
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1.1 固体废物的来源和分类

1.1.1 固体废物的来源

固体废物来自人类活动的许多环节。按其来源一般分成两大类:一类是在生产过程中所产生的固体废物,即生产废物,如工业废渣和尾矿等;另一类是人们在消费过程中产生的固体废物,即生活垃圾,如塑料饭盒、废旧电视和冰箱等。

随着经济的发展、人类消费结构的改变和消费水平的不断提升,固体废物的来源更加多样,品种不断增多,数量不断增大。从各类发生源产生的主要固体废物详见表1-1。

据《全国环境统计公报》,2015年我国工业固体废物产生量为32.7亿吨,比上年增加0.4%,其中危险废物产生量为3976.1万吨。随着电子电器在人们日常生活中的普及和更新换代速度的加快,电子废弃物(e-waste)的数量正以惊人的速度增长。根据联合国大学公布的世界首个《区域电子垃圾检测》研究报告,2015年中国大陆的电子垃圾产生量为668万吨,居世界首位。我国电子电器产品的使用量激增,报废后产生的电子废弃物数量也十分巨大。截至2015年底,我国电视机、电冰箱、洗衣机、空调器和电脑五种电器的理论年报废量超过1.2亿台,首批目录产品理论年报废量超过2.7亿台,其中仅手机一项的理论报废量就超过1.8亿台。

表1-1 从各类发生源产生的主要固体废物分类及组成  

1.1.2 固体废物的分类

固体废物来源广泛、组成复杂,其分类方法很多。

按固体废物的化学特性,可分为无机废物和有机废物两大类;有机废物又可分为快速降解有机物、缓慢降解有机物和不可降解有机物。例如食品废物、纸类等属于快速降解有机物,皮革、橡胶和木头等属于慢速降解有机物,而聚乙烯薄膜和聚苯乙烯泡沫塑料餐盒等为不可降解有机物。

按固体废物的物理形态,可分为固体(块状、粒状、粉状)的和泥状(污泥)的废物。有些废物的使用价值与其形状有很大关系。例如,发电厂燃煤产生的粉煤灰,作为脱硫剂原料,颗粒大小、孔隙率、孔径大小及比表面积等都是重要参数。

按固体废物的危害性,可分为一般固体废物和危险废物。

按来源不同,可分为矿业固体废物、工业固体废物、城市垃圾、农业固体废物和危险废物。如表1-1所示,根据来源对固体废物进行了分类,并列出其主要组成。

1.1.2.1 矿业固体废物

矿业固体废物主要是矿业开采和矿石洗选过程中产生的废物,包括煤矸石、废石和尾矿。煤矸石是在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量低、比较坚硬的黑色岩石,是在采煤和洗煤过程中排放出来的固体废物;废石是指各种金属、非金属矿山开采过程中从主矿上剥离下来的各种围岩;尾矿是在选矿过程中提取精矿以后剩下的尾渣。

我国是煤炭生产和消费大国,煤矸石是煤炭生产和加工中必然产生的废物,是目前我国排放量和堆存量最大的工业固体废物之一,2015年全国重点调查工业企业的煤矸石产量为3.87亿吨,全国总产量估计超过4亿吨。截至2014年底,历年累计堆放的煤矸石约45亿吨,规模较大的矸石山有1600多座,占用土地约1.5万公顷,并以1.5亿~2.0亿吨的速度逐年增加。图1-1为我国2001~2015年煤矸石产量增长趋势图。随着经济水平的提高和煤炭消耗的增大,煤矸石年总产量持续攀升。大量煤矸石长期堆放不仅占用大面积土地,而且造成环境污染和生态破坏。

图1-1 2001~2015年我国煤矸石产量增长趋势图

注:2011年环境保护部对统计制度中的指标体系、调查方法及相关技术规定等进行了修订,故2012年以后统计数据不能与2010年以前直接比较。

1.1.2.2 工业固体废物

工业固体废物是指工业生产过程中产生的废渣、粉尘、碎屑、污泥等,主要有下列几种。

(1)冶金固体废物 冶金固体废物主要是指各种金属冶炼过程中排出的残渣,如高炉渣、钢渣、铁合金渣、铜渣、锌渣、铅渣、镍渣、铬渣、镉渣、汞渣、赤泥等。

在铬盐生产中,铬铁矿等经过煅烧、用水浸出铬酸钠后剩下的残渣统称为铬渣。由于其含有大量水溶性六价铬,具有很大毒性,属于有毒固体废物,对环境污染严重。据不完全统计,铬盐行业每年无控制排入到环境中的含铬粉尘达3600t。由于铬渣的极大危害性,铬渣的污染防治工作一直受到重视。据《中国环境状况公报》,截至2012年底,全国堆存长达数十年的670万吨历史遗留铬渣已经全部处置完毕,并建立了长效机制,对产生铬渣的单位进行重点监管,每季度现场检查,基本做到了当年产生的铬渣当年处理完毕。

(2)燃料灰渣 燃料灰渣是指煤炭开采、加工、利用过程中排出的煤矸石和燃煤电厂产生的粉煤灰、炉渣、烟道灰、页岩灰等。

(3)化学工业固体废物 化学工业固体废物是指化学工业生产过程产生的种类繁多的工艺废渣,如硫铁矿烧渣、煤造气炉渣、油造气炭黑、黄磷炉渣、磷泥、磷石膏、烧碱盐泥、纯碱盐泥、化学矿山尾矿渣、蒸馏釜残渣、废母液、废催化剂等。

不同化工生产过程产生的废物差异很大。例如,氯碱化工生产过程产生的固体废物包括燃煤灰渣、废电石渣、废盐泥、含汞废活性炭、吸附器活性炭和废催化剂、水处理废污泥等;纯碱工业固体废物主要有氨碱法生产中产生的蒸氨废液,一次盐泥、二次盐泥、苛化泥及石灰返砂、碎石等,还有联合制碱法生产中产生的洗盐泥、氨泥等。

(4)石油工业固体废物 石油工业固体废物是指炼油和油品精制过程中排出的固体废物,如碱渣、酸渣以及炼油厂污水处理过程中排出的浮渣、含油污泥等。

(5)粮食、食品工业固体废物 粮食、食品工业固体废物是指粮食、食品加工过程中排弃的谷屑、下脚料、渣滓等。

(6)其他 此外,尚有机械和木材加工工业产生的碎屑、边角下料、刨花以及纺织、印染工业产生的泥渣、边料等。

1.1.2.3 城市固体废物

城市固体废物是指城市居民生活、商业活动、市政建设与维护、机关办公等过程产生的固体废物,一般分为以下几种。

(1)生活垃圾 城市是产生生活垃圾最为集中的地方,主要包括厨房废物、废纸、织物、家具、玻璃陶瓷碎片、废电器制品、废塑料制品、煤灰渣、废交通工具,近十几年废家电等电子垃圾在生活垃圾中所处的地位越来越重要。

废弃电池、废旧手机及手机充电器、废旧电子线路板、废弃电脑及家电等都是电子垃圾。电子垃圾的危害越来越大。一台电脑含有700多种化学材料,其中大部分是对人体有害的;一个纽扣电池泄漏后,可以污染60万升水,相当于1个人一生的饮用量。由于科技发展的加快和居民生活水平的提高,大多数居民的家电和电子产品都在使用期内进行更新换代,这就缩短了电子垃圾产品的周期,增加了电子垃圾的数量。2015年,我国共有106家处理企业实际进行了废弃电器电子产品的拆解处理,拆解处理总量达7625.4万台,其中仅彩色电视机CRT屏玻璃就有53.0万吨,占拆解产物总重量的31.7%。

(2)城建渣土 城建渣土是城市固体废物的重要组成部分,它与生活垃圾、工业废物有极大的区别,它是指施工单位或个人从事建筑工程、装饰工程、修缮和养护工程过程中所产生的建筑垃圾和工程渣土。近年来随着我国城市建设的飞速发展和城市居民住宅面积的提高,我国建筑渣土的产生量大幅度增加,主要包括废砖瓦、碎石、渣土、混凝土碎块(板)等。

(3)商业固体废物 商业活动产生的各种固体废物包括废纸、各种废旧的包装材料(袋、箱、瓶、罐和包装填充物等)、丢弃的小型工具废品、一次性用品残余等。

(4)粪便 粪便是城市固体废物的重要组成部分。发达国家城市居民产生的粪便大都通过下水道输入污水处理厂处理。我国情况不同,城市下水处理设施少,其中一部分是通过环卫专业队伍采用特殊工具进行收集、清运。

一般,城市垃圾的组成主要受地理条件、生活习惯、居民生活水平和民用燃料结构的影响。在发展程度不同的国家,其城市居民的生活垃圾成分大不相同,详见表1-2。

表1-2 世界部分国家近几年城市废弃物的成分组成  单位: %

注:数据来源于联合国统计司/环境规划署2004年和2006年的环境统计调查问卷,废弃物部分;经济合作与发展组织/欧盟统计局2004年环境统计调查问卷,废弃物部分;经济合作与发展组织环境数据,2006/2007年汇编,废弃物部分。

如表1-2所示,经济较发达且环保投入和成果突出的国家城市垃圾中纸类比例较大,塑料比例很小,如瑞典;而经济比较落后的国家和地区则相反,城市垃圾中无机物居多,纸类很少,如印度。发展中国家城市垃圾中除纸类、塑料之外的有机物比例明显高于发达国家,更适于堆肥处理。

1.1.2.4 农业固体废物

农业固体废物是指农业生产、畜禽饲养、农副产品加工以及农村居民生活活动排出的废物,如植物秸秆、腐烂的蔬菜和水果、果树枝、糠秕、落叶等植物废料,以及人和畜禽粪便、农药、农用塑料薄膜等。

1.1.2.5 放射性固体废物

放射性固体废物包括核燃料的生产和加工,同位素的应用,核电站、核研究机构、医疗单位、放射性废物处理设施产生的废物。如从含铀矿石提取铀的过程中产生的废矿渣;受人工或天然放射性物质污染的废旧设备、器物、防护用品等;放射性废液经过浓缩、固化处理形成的固体废物等。

这些含有放射性物质的固体废物会通过外照射或其他途径进入人体,产生内照射而危害人体健康。随着世界各国大力发展核电能源技术,放射性固体废物迅速增加,控制和防治环境中放射性固体废物的污染已成为环境保护的一项重要内容。

1.1.2.6 有害固体废物

有害固体废物,国际上称为危险固体废物(hazardous solid waste)。这类废物泛指除具有放射性以外,还具有毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、爆炸性、传染性而可能对人类的生活环境和健康产生危害的废物。基于环境保护的需要,许多国家将这部分废物单独列出加以管理。1983年,联合国环境规划署已经将有害废物污染控制问题列为全球重大的环境问题之一。