2014年全国注册环保工程师基础考点精析

1.固体废弃物的产生与管理

（1）固体废弃物的产生 固体废弃物是指在生产建设、日常生活和其他活动中产生，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固态、半固态废弃物质。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），即生产废物；另一类是产品在流通过程和消费使用后产生的固体废物，即生活废物。

固体废弃物按化学组成不同可分为有机废物和无机废物；按污染特性不同可分为一般固体废物和危险性固体废物；按形态不同可分为固体废物（粉状、粒状、块状）和泥状废物（污泥）；按其形态不同可分为固态废物、半固态废物和液态（气态）废物；按来源不同可分为矿业废物、工业废物、城市垃圾、农业废物和放射性废物；按其燃烧特性不同可分为可燃废物（通常指1000℃以下可燃烧者，如废纸、废塑料等）和不可燃废物（通常指在1000℃以焚烧炉内仍无法燃烧者，例如金属、玻璃、砖石等）；根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（1995年公布）分为城市生活垃圾、工业固体废物和危险废物（有害废物）。

工业固体废物是指在工业生产、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。

危险废物是指对人类、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。

城市垃圾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。

（2）固体废弃物的管理 固体废物污染防治的“三化”原则：我国于20世纪80年代中期提出了以资源化、无害化、减量化作为控制固体废物污染的技术政策，并确定今后较长一段时间内应以无害化为主。

1）管理方法。首先，划定有害废物与非有害废物的种类和范围。其次，完善固体废物法和加大执行力度。

名录法：根据经验与试验，将有害固体废物的品名列成一览表，将非有害固体废物列成排除表，再由国家管理部门以立法形式予以公布。

鉴别法：在专门的立法中对有害废物的特别性及其鉴别分析方法以标准的形式予以规制，依据鉴别分析方法，测定废物的特性，进而判定其属于有害固体废物或非有害固体废物。我国《危险废物鉴别标准》中包括腐蚀性鉴别（GB 5085.1—1996）、急性毒性初筛（GB 5085.2—1996）和浸出毒性鉴别（GB 5085.3—1996）三类，目前正在制定危险废物鉴别总则、易燃性、反应性和毒性物质含量鉴别标准。

2）固体废物管理制度。我国固体废物管理制度有如下几项：①分类管理制度；②工业固体废物申报登记制度；③固体废物污染环境影响评价制度及其防治设施的“三同时”制度；④排污收费制度：排污收费制度也是我国环境保护的基本制度；⑤限期治理制度；⑥进口废物审批制度；⑦危险废物行政代执行制度；⑧危险废物经营单位许可证制度；⑨危险废物转移报告单制度。

3）固体废物管理和污染控制标准。我国固体废物国家标准基本由国家环境保护部和住房和城乡建设部在各自的管理范围内制定，主要包括下列四大类：

①固体废物分类标准：这类标准主要用于对固体废物进行分类，例如《国家危险废物名录》《危险废物鉴别标准》《城市垃圾产生源分类及垃圾排放》等。

②固体废物监测方法标准：这类标准主要用于对固体废物环境污染进行监测，主要有《固体废物浸出毒性测定方法》《工业固体废物采样制样技术规范》《危险废物鉴别、急性毒性初筛》《生活垃圾填埋场环境监测技术标准》等。

③固体废物污染控制标准：这类标准是对固体废物污染环境进行控制的标准，分为两大类：一是废物处理处置控制标准，如《多氯苯废物污染控制标准》《城镇垃圾农用控制标准》等。另一类是废物处理设施的控制标准，如《城市生活垃圾填埋污染控制标准》《城市生活垃圾焚烧污染控制标准》等。

④固体废物综合利用标准：国家环境保护部已经和正在制定一系列有关固体废物综合利用的规范、标准。首批要制定的综合利用标准包括有关电镀污泥、含铬废渣、磷石膏等废物综合利用的规范和技术标准。

4）固体废物管理体系。我国的固体废物管理体系是以环境保护主管部门为主，结合有关的工业主管部门以及城市建设主管部门，共同对固体废物实行全过程管理。

①各级环保主管部门对固体废物污染环境的防治工作实施统一监督管理。

②国务院有关部门、地方人民政府有关部门在各自的职责范围内负责固体废物污染环境防治的监督管理工作。

③各级人民政府环境卫生行政主管部门负责城市垃圾的清扫、储存、运输和处置的监督管理工作。

2.固体废物对环境的危害

固体废物，特别是在露天存放、处理或处置过程中，其中的有害成分在物理、化学和生物的作用下会发生浸出，含有害成分的浸出液可通过地表水、地下水、大气和土壤等环境介质直接或间接被人体吸收，从而对人体健康造成危害。

3.固体废物预处理技术

固体废物预处理又称前处理，是资源化前的预处理，主要包括收集、运输、压实、破碎、分选、脱水和干燥等工艺过程。

（1）固体废物的收集与运输 固体废物的收集主要有混合收集和分类收集两种形式。根据收集的时间不同，又可以分为定期和随时两种收集方式。

对固体废物进行分类收集时，一般应遵循如下原则：工业废物与城市垃圾分开；危险废物与一般废物分开；可回收利用物质与不可回收利用物质分开；可燃性物质与不可燃性物质分开。对需要预处理的固体废物，可根据处理、处置或利用的要求采取相应的措施。对需要包装或盛装的固体废物，可根据运输要求和固体废物的特性，选择合适的容器与包装设备，同时附以确切明显的标记。

固体废物可直接外运，也可经过收集站或转运站运走。可根据产生地、中转站距处置场地距离、要采取的处置方法、固体废物的特性和数量来选择适宜的运输方式，可以进行公路、铁路、水运或航空运输。对于各类危险固体废物，最好的方法是使用专用公路槽车或铁路槽车，槽车应设有各种防腐衬里，以防止运输过程中发生腐蚀泄漏。对于非危险性固体废物，可用各种容器盛装，用卡车或铁路货车运输。对于要进行远洋焚烧处置的固体废物，选择专用的焚烧船运输。

（2）固体废物压实技术 通过外力加压于松散的固体废物，以缩小其体积，使固体废物变得密实的操作简称为压实，又称为压缩。

评价固体废物压实的效果可以通过密度、空隙率的空隙比、体积减小百分比以及压缩比和压缩倍数等不同的参数表示，具体见表14-6。

固体废物总体积 V_m=V_s+V_v （14-40）

固体废物总质量 W_h=W_s+W_w （14-41）

式中 V_m、V_s、V_v——固体废物体积、固体颗粒体积、空隙体积；

W_h、W_s、W_w——固体废物总重量、固体颗粒重量、水分重量。

表14-6 固体废物压实效果度量参数表

（3）固体废物破碎技术

1）破碎的含义。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的过程称为破碎；使小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程称为磨碎。

2）破碎比和破碎段。在破碎过程中，原废物粒度与破碎产物粒度的比值称为破碎比。破碎比表示废物粒度在破碎过程中减少的倍数，即表征废物被破碎的程度。

破碎比的计算方法有以下两种：

①用废物破碎前的最大粒度（D_max）与破碎后最大粒度（D′_max）的比值来确定破碎比（i），称为极限破碎比。即

i=D_max/D′_max （14-42）

②用废物破碎前的平均粒度（D_Cp）与破碎后平均粒度（D_Cp）的比值来确定破碎比（i），称为真实破碎比。即

i=D_Cp/D′_Cp （14-43）

破碎段：固体废物每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破碎段。其总破碎比等于各段破碎比的乘积，即

i=i₁i₂i₃…i_n （14-44）

为减免机器的过度磨损，工业固体废物的尺寸减小往往分几步进行，一般采用三级破碎。

3）破碎方法。按破碎固体物所用的外力不同，即消耗能量的形式不同，破碎的方法可分为机械能破碎和非机械能破碎两类方法。机械能破碎是指利用破碎工具（如破碎机的齿板、锤子、球磨机的钢球等）对固体废物施力而将其破碎。非机械能破碎是指利用电能、热能等对固体废物进行破碎的新方法，如低温破碎、热力破碎、减压破碎及超声破碎等。目前广泛应用的是机械能破碎主要有剪切破碎、冲击破碎、挤压破碎和磨碎等；非机械能破碎主要有低温破碎、湿式破碎、半湿式选择性破碎等。

4）固体废物破碎机械。固体废物破碎机械主要有冲击磨切型、剪切粉碎型与挤压破碎型三种类型。常用的压实器有：锤式破碎机、冲击式破碎机、剪切破碎机、颚式破碎机、球磨机、低温破碎机、湿式破碎机、半湿式选择破碎分选机等。

（4）固体废物分选技术

1）含义及分类。固体废物分选，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。

根据废物的物理和化学性质不同，分选方法主要有手工分选、筛分、重力分选、磁力分选、风力分选、静电分选、光电分选、涡电流分选以及浮选等。

2）分选效果。分选效果的好坏可根据回收率来确定。所谓回收率指的是单位时间内自某一排料口中排出的某一组分的量与进入分选机的此组分的量之比。但用回收率的概念不能完全说明分选效果，还应该考虑某一组分物料在同一排出口排出物所占的分数，即纯度。如果以x、y代表两种物料，x在两个排出口被分为x₁、x₂，y在两个排出口被分为y₁、y₂，则在第一排出口x及y的回收率为

而纯度

式中 R_x1——在第一排出口物料x的回收率（%）；

R_y1——在第一排出口物料y的回收率（%）；

P_x1——在第一排出口物料x的纯度（%）；

P_y1——在第一排出口物料y的纯度（%）。

回收率又因分选方法的不同而又具有不同的含义。如对筛分来说，回收率又称为筛分效率。理想的分选设备既要有高的回收率，也需要有高的纯度，在计算时，一般采用综合效率E来表示，即

式中 x₀，y₀——进入分选机械的物料中x、y的量；

x₁，y₁——在第一排出口排出的物料中x、y的量；

x₂，y₂——在第二排出口排出的物料中x、y的量。

3）筛分。筛分亦称为筛选，是利用具有不同粒度分布的固体物料的粒度差别，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，从而完成粗、细料分离的过程。筛分效率是指筛下的产品重量与固体废物中所含小于筛孔尺寸颗粒的重量之比。即

式中 η——筛分效率（%）；

Q₁——筛下的产品质量（t）；

Q——固体废物原料所含小于筛孔尺寸的颗粒质量（t）。

常用的筛分设备有固定筛、振动筛、滚筒筛和共振筛等。

4）磁选。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。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）。磁选有传统的磁选法和新型的磁流体分选法两类。

5）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。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。

（5）固体废物的脱水和干燥 为达到减少废物的体积或提高废物的热值等目的，对固体废物进行脱水和干燥是固体废物预处理中常用的方法。污泥是半固态物质，为了有效地进行污泥干燥、焚烧及进一步处置，必须充分地脱水而减量化，使污泥成为固态物质来处理。

常用的脱水方法有三种：①浓缩脱水：主要脱出间隙水；②机械过滤脱水：主要脱出毛细结合水和表面吸附水；③泥浆自然干化脱水：利用自然蒸发和底部滤料、土壤进行过滤脱水。

1）浓缩脱水。污泥浓缩的目的是降低污泥中水分，减小污泥的体积，但仍保持其流体性质。浓缩后污泥含水率仍高于90%以上，可以用泵输送。

污泥浓缩方法主要有重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法三种，见表14-7。

表14-7 污泥浓缩方法对比表

2）污泥调理。污泥调理是污泥浓缩或机械脱水前的预处理，其目的是改善污泥浓缩和污泥脱水的性能，提高机械脱水设备的处理能力。污泥调理方法主要有化学调理、淘洗、加热加压调理、冷冻融化调理等。

3）机械过滤脱水。机械过滤脱水是指利用具有许多毛细孔的物质作为过滤介质，以过滤介质两侧产生压差作为过滤的推动力，使固体废物中的溶液强制通过过滤介质成为滤液，固体颗粒被截留成为滤饼的固液分离操作。

比阻：在一定压力下，单位面积上、单位质量滤饼对过滤所产生的阻力。比阻是污泥脱水性能的重要指标，计算式为

式中 p——过滤压力（N/m³）；

A——过滤面积（m²）；

μ——滤液动力黏度（Pa·s）；

w——单位体积滤液产生的滤饼干重（kg/m³）；

r——比阻（m/kg）。

过滤机械产率由下式表示

式中 L——过滤机械的产率[kg（干基）/m²]；

V——滤液体积（m³）；

R_f——过滤介质阻抗（m²）。

由于滤饼比阻远大于过滤介质，2AR_f项可以忽略，则

过滤设备有真空过滤脱水机、压滤机、离心脱水机、滚压脱水机及造粒脱水机等几种。

4）干燥。固体废物的干燥是利用加热使物料中水分蒸发，也就是随着相变化使水分分离出去，同时进行传热和传质扩散过程的操作，干燥处理后含水率降至20%～40%。

各种脱水设备的比较见表14-8。

表14-8 各种脱水设备的比较

4.固体废物生物处理

（1）概述 生物处理就是以固体废物中的可降解有机物为对象，通过生物的好氧或厌氧作用，使之转化为稳定产物、能源和其他有用物质的一种处理技术。固体废物的生物处理方法有多种，如堆肥化、厌氧硝化、纤维素水解等。

（2）固体废物生物处理原理

1）好氧生物转换过程。固体废物的好氧转化过程一般可用下列反映方程式描述

若有机物的化学组成式为C_aH_bO_cN_d，合成的新细胞物质和产生的硫酸根离子忽略不计，C_wH_xO_yN_z为残留有机物的化学组成式，则有机物的好氧分解化学反应方程式可表达为

C_aH_bO_cN_d+0.5（ny+2s+r-C）O₂→nC_wH_xO_yN_z+sCO₂+rH₂O+（D-nx）NH₃

式中 r=0.5[b-nx-3（d-nx）]

s=a-nw

如果有机物被完全好氧分解，没有任何残留物，则化学反应方程式为

C_aH_bO_cN_d+（a+0.25b-0.5d-0.75d）O₂→aCO₂+（0.5b-1.5d）H₂O+dNH₃

大部分情况下，在含碳有机物的氧化过程中产生的氨会被进一步氧化为硝酸根离子（这一过程称为硝化反应）。硝化反应的需氧量可通过下列化学反应方程式得到

NH₃+1.0O₂→HNO₂+H₂O

HNO₂+0.5O₂→HNO₃

简化此两式可得

NH₃+1.5O₂→HNO₃+H₂O

2）厌氧生物转换过程。在固体废物的厌氧硝化过程中，会有沼气（以CH₄和CO₂为主的混合气体）产生。

①厌氧硝化的反应机理。目前对厌氧发酵的生化过程有三种见解，即两阶段理论、三阶段理论和四阶段理论。依据三阶段理论，厌氧硝化反应分三阶段进行：第一阶段，在水解和发酵细菌作用下，大分子有机物分解为小分子，有利于微生物吸收和利用；第二阶段，在产氢产乙酸菌作用下，上一阶段产物转化成H₂、CO₂和乙酸等；第三阶段，在产甲烷菌作用下，把前阶段产物转化成CH₄等。

废物的厌氧硝化过程，是在大量厌氧微生物的共同作用下，将废物中的有机组分转化为稳定的最终产物。由于产甲烷菌的生长速率很低，所以产甲烷阶段即第三阶段是厌氧硝化反应速率的控制阶段。甲烷和二氧化碳的产生代表着废物稳定化的开始，当填埋场中的甲烷产生完毕，表示其中的废物已经稳定。

②产气量。固体废物的厌氧硝化过程一般可用下列反应方程式描述

有机物+H₂O→新细胞物质+残留有机物+CH₄+CO₂+NH₃+H₂S-+能量

若有机物的化学组成式为C_aH_bO_cN_d，合成的新细胞物质和产生的H₂S忽略不计，C_wH_xO_yN_z为残留有机物的化学组成式，那么有机物的厌氧分解化学反应方程式可表达为

C_aH_bO_cN_d→nC_wH_xO_yN_z+mCH₄+sCO₂+rH₂O+（D-nx）NH₃

式中 r=C-ny-2s

s=A-nw-m。

如果有机物被完全厌氧分解，没有任何残留物，则化学反应方程式为

C_aH_bO_cN_d+（a-0.25b-0.5c-0.75d）H₂O→（0.5a+0.125b-0.25c-0.375d）CH₄+（0.5a-0.125b+0.25c+0.375d）CO₂+dNH₃

一般监测结果显示，有机废物厌氧所产生的气体中甲烷含量为50%～60%，1kg可降解有机物可产生0.63～1.0m³的沼气。

3）生物处理工艺的选择。不同生物处理工艺有不同的特点和应用条件，一般来讲，厌氧处理工艺的运行要比好氧过程复杂得多，它可以将潜存于废弃有机物中的低品位生物能转化为可以直接利用的高品位能源——沼气。好氧处理工艺由于需要向废物进行强制通风而需要消耗能量，其运行要比厌氧硝化相对简单，如果操作合理，能对废物中的有机组分起到明显的减量化效果。好氧和厌氧处理工艺的相互比较见表14-9。

表14-9 好氧和厌氧处理工艺的相互比较

（3）固体废物好氧堆肥技术 堆肥化是在控制条件下，使来源于生物的有机废物，发生生物稳定作用的过程。堆肥化系统按堆制方法不同，可分为间歇堆积法和连续堆积法；按原料发酵所处的状态不同，可分为静态发酵法和动态发酵法；按堆制过程的需氧程度分为好氧法（高温快速堆肥）和厌氧法。现代化堆肥工艺一般采用好氧堆肥。好氧堆肥系统温度一般为50～60℃，最高可达80～90℃，堆肥周期短，故也称为高温快速堆肥。厌氧堆肥堆制温度低，堆制周期长，需3～12个月，异味浓烈，分解不够充分。

好氧堆肥以好氧菌为主对废物进行吸收、氧化、分解。微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并放出生物生长活动所需要的能量，把另一部分有机物转化合成为新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多的生物体。

1）固体废物好氧微生物降解过程。依据温度变化，该过程分成中温、高温和降温三个阶段。

中温阶段：堆肥初期，嗜温微生物活跃，利用可溶性糖和淀粉不断增殖产生能量，温度不断上升，以细菌、真菌、放线菌为主的微生物迅速繁殖。

高温阶段：当温度上升到45℃以上时，进入高温阶段。废物堆积发酵开始一周时间达到65～70℃。此时嗜热微生物逐渐代替嗜温微生物，纤维素蛋白质等复杂有机物分解。

降温阶段（腐熟阶段）：在内源呼吸期，微生物活性下降，发热量减少，温度下降，嗜温性微生物再占有时，使残留难降解的有机物进一步降解，腐殖质不断增多且趋于稳定，堆肥便进入腐熟阶段。

2）典型的静态好氧发酵堆肥程序。①原料预处理包括：分选、破碎、筛分以及含水率和碳氮比调整。②原料发酵：推广适用的是二次发酵方式，周期需要20d。好氧堆肥的中温与高温两个阶段的微生物代谢过程称为一次发酵或主发酵。一般需10～12d。物料经过一次发酵，还有一部分易分解和大量难分解的有机物存在，需将其送到后发酵期，堆成1～2m高的堆垛进行二次发酵，一般需23～30d。③后处理：包括去除杂质和进行必要的破碎处理，添加N、P、K等制成复合肥。

3）影响好氧发酵过程的因素。影响好氧发酵过程的因素主要有有机物的含量、含水率、通风和耗氧速率、碳氮比、温度及pH值，见表14-10。

表14-10 好氧发酵过程受各因素影响表

（4）厌氧发酵制沼气 厌氧发酵也称为沼气发酵或甲烷发酵，是指有机物在厌氧细菌作用下转化为甲烷（或称沼气）的过程。

常见沼气发酵原料理论产气量的计算，可先分别测定每种发酵原料中碳水化合物、蛋白质、脂类化合物的含量，然后依据下式计算甲烷的产量（E）

E=0.37A+0.49B+1.04C （14-52）

式中 E——每克发酵原料的理论产甲烷量（L）；

A、B、C——每克发酵原料中碳水化合物、蛋白质、脂类化合物的重量（g）。

然后，再依下式计算二氧化碳的理论产量（D）

D=0.37A+0.49B+0.36C （14-53）

式中 D——每克发酵原料的理论二氧化碳产量（L）。

5.固体废物热处理

（1）概述 热处理工艺是在某种装有固体废物的设备中以高温使有机物分解并深度氧化而改变其化学、物理或生物特性和组成的处理技术。常用的热处理技术有焚烧、热解、熔融、湿式氧化及烧结等。

与其他处理方法相比，热处理过程具有减容效果好、消毒彻底、减轻或消除后续处置过程对环境的影响、回收资源和能量等优点。但热处理技术也存在投资和运行费用高、操作运行复杂、二次污染与公众反应等问题。

（2）焚烧 固体废物中含有较多的可燃物质，可采用焚烧技术处理，回收热资源。通过焚烧处理，可减少垃圾体积的80%～95%，使最终产物成为化学稳定的无害化灰渣，同时能彻底消除各类病原体，消除腐化源。

固体废物能否采用焚烧处理，主要取决于其可燃性与热值。

1）固体废物的热值。固体废物的热值是指单位重量的固体废物燃烧释放出来的热量，单位为kJ/kg。分粗热值和净热值。粗热值是指化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓的变化。粗热值与净热值的意义相同，只是产物水的状态不同，前者水是液态，后者水是气态。所以，两者之差就是水的汽化潜热。固体废物焚烧热的利用包括供热和发电。

2）固体废物的燃烧方式。固体废物有蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧三种燃烧方式。

蒸发燃烧：固体物质受热熔化成液体，继而转化成蒸汽，所产生的蒸汽再与空气混合而燃烧，如石蜡的燃烧。

分解燃烧：固体物质受热后分解为可挥发组分和固定碳后，可挥发组分中的可燃性气体进行扩散燃烧，固定碳与空气接触进行表面燃烧，如木材、纸的燃烧。

表面燃烧：固体物质受热后不发生熔化、蒸发和分解等过程，而是在固体表面与空气反应进行燃烧，如木炭、焦炭等。

3）固体废物的焚烧产物。可燃固体废物基本上是有机物，由大量的碳、氢、氧元素组成。有些还含有氮、硫、磷和卤素等元素。这些元素在焚烧过程中与空气中的氧起反应，生成各种氧化物或部分元素的氢化物，见表14-11。

表14-11 固体废物焚烧产物对比

4）有害有机废物焚烧要求达到的标准。有害有机废物焚烧后要求达到的三个标准：

①主要有害有机组成（POHC）的破坏去除率（DRE）达到99.99%以上。DRE定义为从废物中除去的POHC的质量百分率，即

②HCl的排放量应符合从焚烧炉烟囱排出的HCl量在进入洗涤设备之前小于1.8kg/h，若达不到这个要求，则经过洗涤设备除去HCl的最小洗涤率应为99.0%。

③烟囱的排放颗粒物应控制在183mg/m³，空气过量率为50%。如果大于或小于50%，应折算成50%的排放量。

5）影响固体废物燃烧的因素。焚烧炉的操作运行过程中，停留时间、焚烧温度、湍流速度和过剩空气量是四个重要的影响因素，而且各因素间相互依赖，通常称为“3T1E”原则。

停留时间：为了保证物料的充分燃烧，需要在炉内停留一定时间，包括加热物料及氧化反应的时间。

焚烧温度：焚烧温度取决于废物的燃烧特性（如热值、燃点、含水率）以及焚烧炉结构、空气量等。一般来讲，焚烧温度越高，废物燃烧所需的停留时间越短，焚烧效率也越高。但是，如果温度过高，会对炉体材料产生影响，还可能发生炉排结焦问题。

湍流程度：是指物料与空气及气化产物与空气之间的混合情况，湍流程度越大，混合越充分，空气的利用率越高，燃烧越有效。

过剩空气：为了保证氧化反应进行得完全，从化学反应角度应提供足够的空气。但是，过剩空气的供给会导致燃烧温度的降低，因此，空气量与温度是两个相互矛盾的影响因素。在实际操作过程中，应根据废物特性、处理要求等加以适当调整。一般情况下，过剩空气量应控制为理论空气量的1.7～2.5倍。

6）焚烧过程产生的污染物质及控制。焚烧过程中产生的主要污染物质有：不完全燃烧产物，如一氧化碳、炭黑、烃、有机酸等；粉尘，如惰性金属盐类、金属氧化物等；酸性气体，如氮氧化物、硫氧化物、卤化氢及磷酸等；金属污染物，如包括重金属的元素态、氧化态和氯化态等；有机污染物，如二英等。

①二英的防治措施：a.控制燃烧温度。二英的最佳生成温度为300℃，但是在400℃以上时，仍然有二英生成的可能。当温度达到900～1000℃时，二英将无法生成。因此，维持燃烧温度高于1000℃是防止二英生成的首要条件。b.提高燃烧效率。因为二英的生成与燃烧效率有直接的关系，CO中的碳可能参与二英的生成反应。因此，供氧充足，减少CO的生成，可以间接减少二英的生成；烟气中比较理想的CO浓度指标低于60mg/m³，O₂浓度不少于6%，在炉膛及二次燃烧室内的停留时间不小于2s。c.加强烟道气温度控制。一般新建的大型垃圾焚烧厂都有废热回收系统，烟道气自燃烧室进入该系统后，温度将逐渐降低至250～350℃，而此温度范围又恰巧是二英生成反应的最佳区域，因此，必须将焚烧炉出来的烟气在短时间内骤降至150℃以下，以确保有效遏止二英的再生成。d.化学加药。向烟道中喷入NH₃或喷入CaO等吸收HCl，以抑制前驱物质的生成。

②恶臭的防治。恶臭污染物是指一切刺激嗅觉器官从而引起人们不愉快及损害生活环境的气体物质。常见的脱臭方法见表14-12。

表14-12 常见的脱臭方法

③煤烟的防治。固体废物焚烧时会产生煤烟，煤烟是由碳氢燃料的脱氢、聚合或缩合而生成的。为了防止煤烟的生成，应在其尚未凝集成大块之前，增加氧气浓度、提高温度和加速煤烟的燃烧速度。

④焚烧残渣的处理和利用。焚烧过程产生的炉渣，一般为无机物质，它们主要是金属的氧化物、氢氧化物和碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐以及硅酸盐。烧结残渣是像砂石一样密度大的粒子，其中重金属溶出量少，可作混凝土的粗骨料和轻量混凝土中的粗骨料及筑路材料使用。

7）焚烧设备。根据废物的形状不同，可将焚烧设备分为固体废物焚烧炉、液体废物焚烧炉和气体废物焚烧炉等；根据废物的来源不同，可分为城市垃圾焚烧炉、一般工业废物焚烧炉和危险废物焚烧炉等。

常用的焚烧炉有多膛焚烧炉、回转窑焚烧炉和流化床焚烧炉。

8）焚烧炉的效率。燃烧效率的高低，标志着焚烧炉的设计水平。焚烧炉的效率可用下列两种方法计算：

①炉渣中可燃物剩余率

式中 E——焚烧炉效率（%）；(www.xing528.com)

m_r——单位时间排出灰渣中可燃物含量（kg/h）；

m_f——单位时间进料中可燃物含量（kg/h）。

②等值浓度公式

式中 A_r——炉渣中灰分含量[g（灰）/g（渣）]；

f_r——炉渣中可燃物含量[g（可燃物）/g（渣）]。

（3）热解

1）定义。热解是利用有机物的热不稳定性，在缺氧或无氧条件下对之进行加热蒸馏，使之分解成为可燃气、燃料油、固形混合炭黑等。

2）原理。固体废物热解过程是一个复杂的化学反应过程。包括大分子的键断裂、异构化和小分子的聚合等反应，最后生成各种较小的分子。

热解过程可以用通式表示如下

有机固体废物△→（H₂、CH₄、CO、CO₂）气体+（有机酸、芳烃、焦油）有机液体+炭黑+炉渣

3）热解方式，见表14-13。

表14-13 热解方式概况

4）热解过程的产物

①可燃性气体：主要有H₂、CO、CH₄、C₂H₄和其他少量高分子碳氢化合物气体，这种气体混合物是一种很好的燃料。

②有机液体：是一种复杂的化学混合物，称为焦木酸（即木醋酸）。此外，还有焦油和其他高分子烃类油等。

③固体残渣：主要成分是炭黑。

5）热解与焚烧的区别，见表14-14。

表14-14 热解和焚烧对比

6）热解过程影响因素。热解过程影响因素包括废物组成、物料预处理、物料含水率、反应温度和加热速率等。

7）热解设备。固体废物热解的主要设备是热解装置，称为热解炉或反应床。城市垃圾的热解处理技术可依据其所使用热解装置的类型不同，分为固定床型热解、移动床型热解、回转窑热解、流化床式热解、多段竖炉式热解、管型炉瞬间热解、高温熔融炉热解。

6.固体废物的最终处置

（1）固体废物处置方法概述

1）固废处置含义。为将当前技术条件下无法继续利用的固体污染物终态放置在某些安全可靠的场所以最大限度地与生物圈隔离而采取的措施，称为固废处置（固废的后处理）。

2）固废处置的基本要求：废物体积尽量小，废物无较大危害性，处置场地适宜，设施结构合理，封场后定期维护监测。

3）固废处置方法的分类。按隔离屏障不同，固体废物的处置可分为天然屏障隔离处置和人工屏障隔离处置；按处置场所不同，可分为陆地处置和海洋处置。

陆地处置又分为土地耕作、土地填埋（卫生填埋和安全填埋）、浅地层埋藏和深井灌注处置等；海洋处置有远洋焚烧和远洋倾倒等。

4）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；②最大限度地将危险废物与生物圈相隔离原则；③集中处置原则。

（2）卫生土地填埋

1）概述。卫生填埋指将一般废物填埋于不透水材质或低渗水性土壤内，并设有渗滤液、填埋气体收集或处理设施及地下水监测装置的填埋场的处理方法。

卫生填埋分为厌氧填埋、好氧填埋和准好氧填埋。

2）场地的选择及设计。场地的选择遵循两个原则：①场地能满足防止污染的需要；②经济合理。

卫生土地填埋场地的设计包括场地的面积和容量确定、地下水的保护措施及降解气体的控制等。填埋场的设计、运行必须按照颁布的技术法规进行。

①场地的面积和容量。卫生土地填埋场地的面积和容量与城市的人口数量、垃圾的产率、废物填埋的高度、垃圾与覆盖材料量之比以及填埋后的压实密度有关。通常覆土和填埋垃圾之比为1∶3～1∶4；填埋后废物的压实密度为500～700kg/m³；场地的容量至少使用20年。

每年填埋的废物体积计算

式中 V——每年填埋的垃圾体积（m³）；

W——垃圾产率[kg/（人·d）]；

D——压实密度（kg/m³）；

P——城市人口数（人）；

C——覆土体积（m³）。

场地面积为

A=V/H （14-58）

式中 H——填埋的垃圾高度（m）。

②地下水保护系统设计。卫生土地填埋场内会产生一定数量的浸出液，主要来源于降水、地表径流、地下水和垃圾含水等。

浸出液的计算一般采用经验公式计算为

q_v=CIA/1000 （14-59）

式中 q_v——日平均浸出液量（m³/d）；

C——流出系数，与填埋场表面特性、植被、坡度等因素有关，一般为0.2～0.8；

I——平均降雨量（mm/d）；

A——填埋场集水面积（m³）。

为保护地下水和土壤，防止造成二次污染，卫生土地填埋场必须采取以下地下水保护措施：

设置防渗衬里。衬里分为人造衬里和天然衬里，人造有机衬里有沥青、橡胶和塑料等，天然衬里主要是黏土，渗透系数小于10^-7cm/s；厚度至少为1m。

采取排水、集水等措施，填埋场内所集聚的浸出液要及时排出处理。

设置导流渠或导流坝，减少地表径流进入场地。

选择合适的覆盖材料，防止雨水渗入。

③气体的产生及控制。垃圾的分解分为好氧和厌氧两个阶段。最初由于垃圾填埋时携带了一部分氧气使得分解过程是在好氧条件下进行，此阶段产生的气体主要是二氧化碳、水和氨；持续数天后，氧气耗尽，有机物分解转到厌氧阶段，此阶段产生的气体中含有甲烷、二氧化碳、氨和水及少量的硫化氢，并趋于稳定。

卫生土地填埋场气体的产生量因垃圾成分不同而异，主要与有机物中可能分解的有机碳成比例。通常采用下式推断气体产生量

V_g=1.866C_F/C （14-60）

式中 V_g——气体产生量（L）；

C_F——可能分解（气化）的有机碳量（g）；

C——有机物中的碳量（g）。

对于卫生土地填埋场产生的气体控制，除在选择场地时要考虑场地的位置以及土壤的渗透性能外，主要在工程设计上采取适当的措施。常用的方法有可渗透性排气和不可渗透阻挡层排气两种。

可渗透性排气是在控制土地填埋场产生气体水平方向运动的一个有效方法。典型的方法是在填埋场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孔道，排气孔道的间隔与填筑单元的宽度有关，一般为20m以上，砾石层的厚度为30～40cm，这样即使发生沉降也能维持畅通排气。

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的砾石排气通道或设置在填埋废物顶部的多孔集气支管相连接，还可用竖管燃烧甲烷。如果填埋场地与住宅距离较近，竖管要高出建筑物。

3）填埋方法。填埋方法主要有沟槽法、地面法和混合法（即通常所说的斜坡法）三种，具体见表14-15。

表14-15 填埋方法比较

（3）安全土地填埋

1）概述。安全土地填埋实际上是一种改进的卫生土地填埋方法，主要针对有毒有害固体废物的处置。安全土地填埋场必须设置人造或天然衬里，下层土壤或土壤同衬里相结合的渗透率应小于10^-8cm/s；最下层的土地填埋物要位于地下水位之上；要采取适当的措施控制和引出地表水；要配备浸出液收集、处理及监测系统；如果需要，还要采用覆盖材料或衬里以防止气体释出。

2）场地的选择和勘察。场地选择的总体原则有：①从环境污染角度考虑的安全性原则；②从经济角度考虑的经济合理性原则。

场地勘察包括现场调查和实地勘察两个方面。勘察的步骤为：①根据现有资料对场地所在地区进行初步调查；②在初步调查的基础上进行实地考察；③通过钻探或挖掘技术进行场地水文地质勘测；④勘察资料整理，绘制较详细的处置场地地图。

3）场地面积的确定。场地面积的计算同卫生土地填埋场，另外，还要考虑场地周围土地的使用，保留适当的缓冲区，以便根据相应的标准确定场地的边界。

4）地下水保护系统。地下水保护除合理进行场地选址外，还有设置防渗衬里、建立浸出液收集监测处理系统等。

衬里材料的选择：适宜做填埋场衬里材料的主要有黏土、水泥等无机材料和沥青、橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯等有机材料。衬里材料的选择和废物的性质、场地的水文地质条件、场地的级别、场地的运营年限等因素有关。

衬里的结构主要有天然黏土衬里、人工合成有机衬里和由天然黏土和人工合成有机材料构成的复合双衬里。

5）地表径流控制。地表径流控制的目的是把可能进入场地的水引走，防止场地排水进入填埋区内，以及接收来自填埋区的排水。通常采用的方法有导流渠、导流坝、地表稳态化和地下排水四种。

导流渠一般环绕整个场地挖掘，这样使地表径流汇集到导流渠中，并经土地填埋场地下坡方向的天然水道排走。

导流坝是在场地四周修筑堤坝，以拦截地表径流，把其从场地引出流入排水口。导流坝一般用土壤修筑，用机械压实。

地表稳态化是用压得密实的细粒土壤作为覆盖材料，以控制地表径流的速度，减少天然降水的渗入，减少表面覆盖层的冲刷侵蚀。

地下排水是在填埋场之上覆盖层之下铺设一层排水层或一系列多孔管，使已经渗透过表面覆盖层的雨水通过排水层进入收集系统排走。

6）气体控制。安全土地填埋场的气体控制设计与卫生土地填埋场的设计相同。

（4）浅地层埋藏处置

1）概述。浅地层埋藏是指地表或地下的、具有防护覆盖层的、有工程屏障或没有工程屏障的浅埋处置，埋藏深度一般在地下50m以内。

浅地层埋藏处置适于处置容器盛装的中低放射性固体废物。

在进行浅地层埋藏处置之前，废物需要进行预处理，预处理的方法有去污、包装、切割、压缩、焚烧及固化等。

2）场地选择。与安全土地填埋场地选择一样，浅地层埋藏处置场地的选择也要遵循安全和经济两条原则，从水文地质、生态、土地利用和社会经济等几个方面加以考虑。

3）场地的设计

①场地的整体布置。浅地层埋藏处置场的规模和占地面积可根据待处置废物的数量来确定。各处置单元的设计则按全场的总体规划来安排。场地总体设计时要特别注意入口和通道的布置，以及沾污区和非沾污区的控制。

处置场由处置设施和辅助设施组成。处置设施由不同结构及单元的处置单元构成。辅助设施包括卸料分类设施、废物预处理（亦称调制）设施、去污设施、分区控制设施、一般服务设施等，此外还有进出口和安全防护围墙。

通常，根据辐射防护要求把处置场分成两个区域：一是限制进入的限制区；二是非限制进入的行政管理区。

为确保周围居民的安全，处置设施周围要设置缓冲区，场地四周应修筑围墙，以防无关人员进入场地。

②处置单元设计。处置单元主要有沟槽式和混凝土结构式两种。

（5）固体废物的固化处理

1）概述。废物固化是用物理—化学方法将有害废物掺合并包容在密实的惰性基材中，使其稳定化的一种过程。

固化所用的惰性材料称为固化剂。有害废物经过固化处理所形成的固化产物称为固化体。

固化处理使危险废物经过固化过程后，其中的有害成分呈现化学惰性或被包覆起来，显著降低废物的毒性和迁移性，以便于运输、利用和处置。

固化处理主要适用于放射性废物、含重金属类的废渣、废旧电池等。

固化处理的基本要求：①有害废物经固化处理后所形成的固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干湿性、抗冻融性及足够的机械强度等，最好能作为资源加以利用，如作建筑基础和路基材料等；②固化过程中材料和能量消耗要低，增容比（即所形成的固化体体积与被固化废物的体积之比）要低；③固化工艺过程简单、便于操作；④固化剂来源丰富，价廉易得；⑤处理费用低。

衡量固化处理效果的两项主要指标是固化体的浸出率和增容比。

浸出率是指固化体浸于水中或其他溶液中时，其中有害物质的浸出速度。即

R_in=（A_t/A₀）/（F/M）t （14-61）

式中 R_in——标准比表面的样品每天浸出的有害物质的浸出率[g/（d·cm²）]；

A_t——浸出时间内浸出的有害物质的量（mg）；

A₀——样品中含有的有害物质的量（mg）；

F——样品暴露的表面积（cm²）；

M——样品的质量（g）；

t——浸出时间（d）。

增容比是指所形成的固化体体积与被固化有害废物体积的比值，即

C_i=V₂/V₁ （14-62）

式中 C_i——增容比；

V₂——固化体体积（m³）；

V₁——固化前有害废物的体积（m³）。

常用的固化处理依据所用固化剂不同，可分为水泥固化、石灰固化、沥青固化、塑料固化及玻璃固化等。水泥固化和石灰固化适用于处理大量的无机废物，最为常用。其余各种方法的处理成本都比较高。

2）水泥固化。水泥与污泥中的水分发生水化反应生成凝胶，将有害污泥微粒分别包容，并逐步硬化形成水泥固化体，从而达到稳定化、无害化的目的。

在水泥固化处理过程中，为了改善固化条件，提高固化体的质量；有时还掺入适当的添加剂。常用的添加剂有吸附剂（如活性氧化铝、黏土、蛭石等）、缓凝剂（如酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等）、促凝剂（如水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等）和减水剂（表面活性剂）等。

水泥固化可用于处理电镀污泥和汞渣等。

3）沥青固化。沥青固化是以沥青为固化剂与有害废物在一定的温度、配料比、碱度和搅拌作用下产生皂化反应，使有害废物均匀地包容在沥青中，形成固化体。它可适合处理中、低放射水平的废物，毒性较高的电镀污泥，砷渣，废水化学处理产生的污泥，焚烧炉产生的灰烬等。

放射性废物沥青固化的基本方法有高温熔化混合蒸发法、暂时乳化法和化学乳化法三种，见表14-16。

表14-16 放射性废物沥青固化方法对比表

沥青固化的主要性能指标是它在水中的浸出率、辐射稳定性和化学稳定性。

影响沥青固化体浸出率的因素：①沥青种类：采用直馏沥青效果较好，较软的沥青固化体浸出率低；②加入的废物量：一般应控制加入的废物量与沥青的质量比在40%～50%之间；③残余水分：水分增加细孔数量，浸出率增大，为此，固化体中残余水分的重量百分率应控制在10%以下，最好小于0.5%；④废物的化学组成以及某些表面活性剂的影响。

4）塑料固化。塑料固化是以塑料为固化剂与有害废物按一定的配料比，并加入适量的催化剂和填料（骨料）进行搅拌混合，使其共聚合固化而将有害废物包容形成具有一定强度和稳定性的固化体。

依据所用塑性材料性质的不同，塑料固化分为热固性材料固化和热塑性材料固化两类。

热固性材料的显著特点是在受热时会从液态变成固态并硬化，即使再次加热也不会重新软化或液化。目前使用较多的热固性材料有脲醛树脂、不饱和聚酯、苯乙烯、二乙烯基苯及酚醛树脂等。热固性材料固化具体过程是将一种有机聚合物的单体与湿废物或干废物在一个容器或一个特殊设计的混合器里完全混合，然后加入一种催化剂搅拌均匀，使其聚合、固化。在固化过程中，废物被聚合物包胶。实际上是一种由小分子变成大分子的交链聚合和物理包胶过程。

热塑性材料在常温下为较坚硬的固体，而在较高温度下，具有可塑性和流动性，故此可用以包覆废物。固化处理中应用的热塑性材料有沥青、聚乙烯、石蜡及聚氯乙烯等。

5）玻璃固化。玻璃固化是以玻璃原料为固化剂，将其与有害废物以一定的配料比混合后，在高温（900～1200℃）下熔融，经退火后即可转化为稳定的玻璃固化体。

玻璃固化方法分为间歇式和连续式两种。间歇式玻璃固化法亦称罐式玻璃固化法，是把高放射性废液和玻璃原料一起加入罐内，蒸发、干燥、煅烧、熔融等几步过程都在罐内完成；连续式玻璃固化法是将蒸发、煅烧过程与熔融过程分别在煅烧炉和熔融炉中完成。

6）石灰固化。石灰固化是以石灰为固化剂，以粉煤灰、水泥窑灰为填料，专用于固化含有硫酸盐或亚硫酸盐类废渣的一种固化方法。

7）自胶结固化。自胶结固化是将含有大量硫酸钙或亚硫酸钙的泥渣，在适宜的控制条件下进行煅烧，使其部分脱水至产生有胶结作用的亚硫酸钙或半水硫酸钙状态，然后与特制的添加剂和填料混合成稀浆，经凝结硬化形成自胶结固化体。

8）水玻璃固化。水玻璃固化是以水玻璃为固化剂，无机酸类（如硫酸、硝酸、盐酸和磷酸）为助剂，与有害污泥按一定的配料比进行中和与缩合脱水反应，形成凝胶体，将有害污泥包容，经凝结硬化逐步形成水玻璃固化体。

7.固体废物资源化与综合利用

（1）固体废物资源化系统 固体废物资源化系统可分为资源回收系统和资源化系统技术。

1）资源回收系统。整个资源回收系统可分为前期系统和后期系统。前期系统不改变物质的性能，也称为分离回收，又可分为保持废物收集时原形的系统（即重复利用系统）及改变原形不改变物理性质的有用物质回收系统（即物理性原料化再利用系统）。后期系统主要是将前期系统回收后的残留物，用化学、生物学的方法，改变废物的物性进行回收利用。后期系统又可分为回收物质为目的的系统（即化学、生物法原料化、产品化、再利用系统）和回收能源为目的的系统（可储存可迁移型能源及燃料的回收系统和不可储存型能源的回收系统两大类）。

2）资源化系统技术。资源化系统技术也可分为前期系统技术和后期系统技术。前期系统技术主要是将破碎、分选等用于回收资源的技术；后期系统技术是利用燃料、热分解、生化分解等方式回收能源的技术。

（2）材料回收系统 固体废物中含有的废纸、废橡胶、玻璃、纺织品与非铁金属等，都是有用的原材料，通过适当的组合处理工艺，可以逐一得到加工、分选与回收，这种由单元技术组合处理工艺，形成对固体废物加工、分选的工程系统，称为材料回收系统。

（3）煤矸石的综合利用

1）煤矸石的产生。煤矸石是与煤伴存的岩石。在采煤和洗煤的过程中产生。由于煤的品种和产地不同，各地煤矸石的排除率不同，平均约占煤炭开采量的20%。

2）煤矸石的性质。煤矸石经过燃烧，烧渣属人工火山灰类物质而具有活性。煤矸石活性来源于煤矸石受热矿物相发生变化，即作为煤矸石主要矿物组分的黏土类矿物和云母类矿物的受热分解和玻璃化。

3）煤矸石的综合利用。目前，技术成熟且利用量比较大的煤矸石资源化途径是生产建筑材料。煤矸石建筑材料主要有水泥、混凝土、砖、砌砖、陶粒等。煤矸石生产烧结砖是以煤矸石为原料，替代部分或全部黏土，采用适当工艺烧制而成的。煤矸石还可用于生产轻骨料、微孔吸声砖、煤矸石棉和化工产品等。

（4）冶金矿山固体废物的综合利用 冶金矿山固体废物包括在开采过程中产生的剥离物和废石，以及在选矿过程中所排弃的尾矿。

（5）能源工业废物的综合利用

1）粉煤灰的综合利用

①产生。燃煤电厂将煤磨细成100μm以下的细粉，用预热空气喷入炉膛悬浮燃烧，产生高温烟气，经由捕尘装置捕集，就得到粉煤灰，也称为飞灰。粉煤灰收集包括烟气除尘和底灰除渣两个系统。

②粉煤灰的性质。粉煤灰的化学成分与黏土很相似，但其二氧化硅含量偏低，三氧化二硅含量偏高，含碳量少于8%的占68%。其外观像水泥，含碳量越高，颜色越深；颜色越深，质量越低。

低钙粉煤灰的活性主要取决于无定形玻璃相矿物，而不取决于结晶相矿物。从矿物组分方面来讲，低钙灰的玻璃体含量越高，粉煤灰的化学活性越好；高钙粉煤灰的化学活性构成高于低钙灰，高钙灰的性质既与玻璃体有关，又与其结晶相有关。

③粉煤灰的综合利用。目前，我国粉煤灰的主要利用途径是生产建筑材料和回填。在建筑材料方面，主要是配置粉煤灰水泥、粉煤灰混凝土和生产粉煤灰烧结砖、粉煤灰蒸养砖、粉煤灰砌砖、粉煤灰陶粒等。

粉煤灰的农业利用包括改良土壤和制备化肥。

2）锅炉渣的综合利用

炉渣是在以煤为燃料的锅炉燃烧中产生的块状废渣。炉渣的产生量仅少于尾矿和煤矸石而居第三位。炉渣的化学成分与粉煤灰相似，但含碳量通常比粉煤灰高，一般在15%左右。

锅炉渣可用作制砖内燃料、硅酸盐制品的骨架、筑路或屋面保温材料等。

（6）冶金工业固体废物的回收和利用

1）高炉渣的综合利用

①产生。高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，由矿石中的脉石、燃料中的灰分和助溶剂（石灰石）等炉料中的非挥发组分形成。

②高炉渣的性质。化学组成主要是CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃，约占高炉渣总量的95%。SiO₂和Al₂O₃来自矿石中的脉石和焦炭中的灰分，CaO和MgO主要来自助溶剂。

高炉渣的碱度（M₀）是指矿渣主要成分中的碱性氧化物和酸性氧化物的含量比。即

M₀=（M_CaO+M_MgO）/（M_SiO₂+M_Al2O₃） （14-63）

根据碱度的大小可将炉渣分为碱性渣（M₀>1）和酸性渣（M₀≤1）。我国高炉渣大部分接近中性渣（M₀=0.99～1.08）。

③高炉渣的分类。高炉渣的性能依赖于高温熔渣的处理方法。对高炉排出的熔融渣流可采用急冷（水淬）、慢冷（热泼）和半急冷三种处理方法。处理方法不同，得到的炉渣类型也不同。

急冷法得到的高炉渣称为水渣或水淬渣，它具有良好的活性；慢冷法得到的高炉渣称为重矿渣或块渣，重矿渣绝大多数不具有活性；半急冷法得到的高炉渣称为膨胀或膨胀矿渣珠，是使高炉渣受半急冷作用时通过专设的成珠设备击碎、抛甩至空气中，进而再受空气冷却作用得到的。

④高炉渣的综合利用，见表14-17。

表14-17 高炉渣综合利用概况

2）钢渣的综合利用

①产生。钢渣是炼钢过程中排出的熔渣。钢渣的产率为粗钢量的15%～20%。

②钢渣的性质。主要化学成分有CaO、SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、MgO、MnO、P₂O₅等。钢渣的矿物组成与钢渣的化学成分有关，特别是取决于钢渣的碱度。钢渣的碱度是指其中CaO与SiO₂、P₂O₅的含量比，比值0.78～1.8的为低碱度钢渣，比值1.8～2.5的为中碱度钢渣，比值大于2.5的为高碱度钢渣。

③钢渣的分类。我国采用的炼钢方法主要有转炉、平炉和电炉炼钢。按炼钢方法不同，炉渣可分为转炉钢渣、平炉钢渣和电炉钢渣；按生产阶段不同，钢渣可分为炼钢渣、浇铸渣和喷溅渣。在炼钢渣中，平炉渣又可分为初期渣与末期渣（包括精炼渣和出钢渣），电炉钢渣分为氧化渣与还原渣；按熔渣性质不同，又可分为碱性渣与酸性渣。

④钢渣的处理加工。目前，国内外处理钢渣的工艺主要有盘泼、水淬、热泼和冷弃四种，具体处理工艺见表14-18。

表14-18 钢渣处理工艺概况

经这几种方法得到的钢渣经过破碎等加工后才能利用。

⑤钢渣的综合利用。钢渣可以返回冶金再用，可作烧结溶剂、高炉溶剂、化铁炉溶剂，可返回炼钢炉；可作水泥；可代替碎石作为骨料和路材；可制磷肥。

（7）化学工业废物的回收和利用

1）铬渣的综合利用

①产生。铬渣是由铬铁矿加入纯碱、白云石、石灰石在1100～1200℃高温焙烧、用水浸出铬酸钠后的残渣。主要成分为含水溶性的四水铬酸钠，它是强氧化剂，毒性强。

②铬渣的综合利用。铬渣有如下几方面的利用：铬渣代替铬矿粉做玻璃着色剂；生产铬渣铸石；用铬渣代替蛇纹石制钙镁磷肥；铬渣代替白云石、石灰石炼铁。

2）电石渣的综合利用

①产生。电石渣是用电石（CaC₂）制取乙炔时产生的废渣。

电石渣的成分与性质与消化石灰相似，Ca（OH）2含量通常达60%～80%（干基）。电石渣颜色发青，有气味，不宜直接用于民用建筑。

②电石渣的综合利用。电石渣的利用途径：可以代替石灰石水泥原料；可代替石灰硅酸盐砌块、蒸养粉煤灰砖，灰砂砖的钙质原料；代替石灰配制石灰浆，但由于有气味，在民用建筑中很少使用。