建筑废物处置和资源化污染控制技术 epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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编辑推荐

适读人群 ：本书适合于从事建筑废弃物管理、建筑废物处置、建筑废物再生利用领域的工程人员、管理人员参考,也可供高等学校环境工程、市政工程及相关专业师生参阅。
1、我国建筑废物回收利用率极低，大量堆置导致污染环境和占用土地；而建筑废物再生利用企业同时又得不到充足的可再生利用的建筑废物原料，因此急需对建筑废物进行研究管理。本书填补了这方面的空白。
2、本书配有光盘，方便读者查阅。

内容简介

本书主要介绍了覆盖化工、冶金、轻工、加工等行业所涉及的一般建筑废物以及重金属、难降解有机物、火灾和爆炸以及地震灾区建筑废物等处置和资源化污染控制技术。本书共分11章，分别是：概论、建筑废物取样技术及设备、建筑废物样品预处理与分析方法、建筑废物的污染特征、受污染建筑废物产生机制、建筑废物中污染物在环境中的迁移转化、受污染建筑废物再生利用浸出毒性及污染控制、建筑废物无害化处理技术、含重金属建筑废物重金属富集回收、建筑废物污染防治管理建议、建筑废物资源化再利用技术。
本书适合于从事建筑废弃物管理、建筑废物处置、建筑废物再生利用领域的工程人员、管理人员参考,也可供高等学校环境工程、市政工程及相关专业师生参阅。

内页插图

目录

第1章概论1
1.1建筑废物定义、来源与分类1
1.2建筑废物组成与性质2
1.3建筑废物产量估算2
1.4国内建筑废物管理现状5
1.5国外建筑废物管理政策及法规现状6
1.5.1美国7
1.5.2欧盟8
1.5.3日本9
第2章建筑废物取样技术及设备10
2.1建筑废物代表取样技术10
2.1.1建筑废物污染物的鉴别10
2.1.2拆毁前建筑废物取样技术16
2.1.3拆毁后建筑废物取样技术18
2.1.4地震灾区建筑废物取样技术19
2.2建筑废物取样工具及设备20
2.2.1典型工业企业车间建筑废物取样工具20
2.2.2建筑废物远程取样装置21
2.2.3建筑废物表层剥离分离设备24
第3章建筑废物样品预处理与分析方法27
3.1建筑废物样品中重金属测试分析27
3.1.1样品预处理27
3.1.2样品中重金属定性及总含量分析27
3.1.3汞含量分析29
3.1.4BCR形态分析29
3.1.5重金属浸出毒性分析30
3.1.6X射线粉末衍射分析32
3.1.7X射线光电子能谱法32
3.2建筑废物样品中有机污染物和氰化物检测分析32
3.2.1样品制备与保存34
3.2.2有机物提取34
3.2.3提取液净化34
3.2.4GC-MC定性定量分析35
3.2.5方法回收率35
3.2.6有机物浸出毒性分析39
3.2.7氰化物分析43
第4章建筑废物的污染特征45
4.1建筑废物中汞的污染特征45
4.1.1不同来源建筑废物中汞的分布特征46
4.1.2汞污染单因子评价48
4.2建筑废物中砷的污染特征49
4.2.1不同来源建筑废物砷的分布特征49
4.2.2建筑废物中砷与铁、锰、硫和磷相关性分析51
4.2.3建筑废物砷污染单因子评价52
4.2.4建筑废物中砷、铁、锰的化学形态和风险评估53
4.3建筑废物中铜/锌/铅/铬/镉/镍的污染特征55
4.3.1总含量分析57
4.3.2元素组成（XRF）分析60
4.3.3建筑废物矿物晶体X射线衍射（XRD）分析61
4.3.4风险评估61
4.4不同来源建筑废物重金属浸出毒性65
4.5重金属污染建筑废物性质表征70
4.5.1X射线衍射（XRD）分析70
4.5.2热重分析71
4.5.3形貌分析71
4.6建筑废物中重金属的形态分布73
4.6.1重金属建筑废物中重金属BCR形态分析73
4.6.2化工冶金建筑废物中重金属化学形态分析77
4.7建筑废物中有机物、重金属/有机物复合污染特征89
4.7.1建筑废物中多环芳烃的污染特征90
4.7.2农药厂挥发性有机物存在特征92
4.7.3农药厂建筑废物污染特征93
4.8有机磷农药污染建筑废物场地风险评估100
4.8.1污染风险评估概述100
4.8.2污染建筑废物分析结果与评价100
4.8.3暴露评估101
4.8.4毒性评估105
4.8.5风险表征105
4.9氰化物污染建筑废物107
第5章受污染建筑废物产生机制110
5.1重金属静态浸泡110
5.1.1pH变化110
5.1.2单一重金属浸泡液中重金属的吸附量变化112
5.1.3混合重金属浸泡液中重金属吸附量变化114
5.2表面接触性重金属的污染深度116
5.2.1pH变化117
5.2.2溶液中重金属浓度变化117
5.2.3混凝土中重金属分布118
5.2.4小结120
5.3不同建筑材料对气态汞的吸附模拟研究121
5.3.1建筑材料表征121
5.3.2不同建筑材料对气态汞吸附分析123
5.3.3水泥混凝土立方体标准试块汞模拟吸附126
5.4外源有机物污染物与建筑废物的交互作用128
5.4.1有机污染物在建筑废物表面的嵌合机制128
5.4.2建筑废物对重金属-有机复合污染物的吸附129
5.4.3挥发性有机污染物的吸附和解吸133
第6章建筑废物中污染物在环境中的迁移转化137
6.1酸中和容量（ANC）与重金属浸出研究137
6.1.1酸中和容量137
6.1.2重金属浸出行为138
6.2重金属污染建筑废物在不同酸雨条件下的污染迁移139
6.2.1渗滤液产量141
6.2.2pH变化141
6.2.3电导率与溶解性总固体含量142
6.2.4重金属与钙的迁移143
6.3不同气候条件下有机污染物的迁移和转化规律149
6.3.1光照、通风、温度和湿度的影响149
6.3.2迁移柱的搭建和取样150
6.3.3农药的迁移规律150
第7章受污染建筑废物再生利用浸出毒性及污染控制153
7.1重金属污染建筑废物再生混凝土试块-浸出毒性特征153
7.2六种不同建筑材料制备再生混凝土块-浸出毒性特征156
7.2.1受重金属污染建筑材料的制备156
7.2.2再生混凝土试块的制备及浸出毒性特征157
第8章建筑废物无害化处理技术160
8.1重金属污染建筑废物处理技术160
8.1.1柠檬酸洗脱160
8.1.2草甘膦洗脱163
8.1.3固定稳定化164
8.1.4草甘膦和纳米铁粉重金属处理的对比165
8.1.5柠檬酸洗-水洗-固化稳定工艺172
8.1.6草甘膦洗脱工艺174
8.2有机物污染建筑废物热处理修复技术176
8.3超高压液压压制大密度污染建筑废物178
8.4粉尘控制措施180
第9章含重金属建筑废物重金属富集回收181
9.1风选富集含铅锌建筑废物181
9.2富集含锌铅建筑粉尘中分离去除杂质氯183
9.3含铅锌建筑粉尘强碱浸出工艺186
9.3.1浸出影响因素分析186
9.3.2微波辅助浸取187
9.3.3超声辅助浸取189
9.3.4压力强化浸取192
9.3.5各种工艺的浸出渣及最佳条件下的金属离子浸出率193
9.4“低电压直流电解-活性锌粉置换”两步法回收铅195
9.4.1低电压电解回收195
9.4.2活性锌粉置换回收铅197
9.4.3置换过程的影响因素199
9.5氧化钙添加法回收建筑废物中的铝201
9.6锌电解回收工艺201
9.6.1电解锌粉的工艺条件202
9.6.2碱法电解锌粉工艺中的金属杂质209
9.6.3铅、铝对成核过程的影响213
第10章建筑废物污染防治管理建议218
10.1工业厂房构筑物重金属污染防护218
10.1.1污染防护设计与施工218
10.1.2污染防护措施的运营与维护221
10.2建筑废物污染鉴别与分离222
10.2.1污染建筑废物的鉴别222
10.2.2受污染建筑废物的分离224
10.3建筑废物监管建议225
10.3.1建筑废物污染防治管理建议225
10.3.2工业企业火灾、爆炸建筑废物污染防治问题及对策建议227
10.3.3填埋场污染控制管理建议228
10.3.4建筑废物再生利用的监管建议230
第11章建筑废物资源化再利用技术233
11.1建筑废物再生集料制备利用233
11.1.1再生集料生产工艺233
11.1.2再生集料后续利用237
11.2建筑废物再生利用工程实例242
11.2.1南通市建筑垃圾资源化处置项目242
11.2.2上饶市建筑垃圾资源化项目248
11.2.3苏州市建筑材料再生资源利用中心工程253
11.2.4都江堰市灾毁建筑垃圾处理及资源综合循环利用工程257
附录一建筑废物重金属含量检测方法标准（草案）259
附录二工业源建筑废物重金属污染程度鉴别技术规范（草案）262
附录三建筑废物污染环境防治管理办法（草案）265
附录四《异源或同源不同功能区建筑废物再生产品环境保护质量标准》（草案）270
附录五《受污染建筑废物作为再生集料、再生砂石、再生砌块的污染控制技术规范（3类产品）》（草案）275
参考文献279

前言/序言

建筑废物又被称作建筑垃圾，是一种资源和原材料，又是一种废物。本书按建筑废物是否被污染、材料本身是否含有有毒有害物质（如石棉、油基漆等）将建设废物分为一般建筑废物和危险建筑废物。危险建筑废物主要是指受有毒有害物质污染和本身材质含有有毒有害物质，含量超过一定限值的建筑废物。其中，受有毒有害物质污染的建筑废物（受污染建筑废物）主要来源于废弃工厂车间及由于安全事故毁坏的工厂车间产生的建筑废物，也可称为污染工业建筑废物。危险建筑废物必须经过无害化处理后方可进行最终处置和资源化利用；否则，将会带来严重的环境风险，污染土壤和地下水，影响周边生态环境，对居民造成潜在健康威胁。一般建筑废物是指不含有毒有害物质的或含量低于限值的建筑废物，可直接利用之。
针对当前我国建筑废物尤其是危险建筑废物无害化处置和资源化利用的环境管理缺失及环境压力大的现状，在2013年环境保护部公益性科研专项资助下，开展了覆盖化工、冶金、轻工、加工等行业所涉及的一般建筑废物以及重金属、难降解有机物、火灾和爆炸以及地震灾区建筑废物等处置和资源化污染控制技术研究；提出了建筑废物代表性取样技术与方法；阐明受污染建筑废物的产生和污染特点、有害物质存在特征及其在环境介质中的迁移转化规律；揭示了利用消纳和填埋处置过程中污染物的释放潜力，比选可控制和消除污染物释放的技术，并据此提出污染防治技术路线；描述建筑废物资源化利用的典型产品特征污染物在环境中的释放速率和释放量，并评价其环境安全性和风险，提出了实现污染控制要求的利用方式等。构建了“源头鉴别—分类分离富集—堆场监测评估—重金属洗脱和固化稳定化—有机物辐照降解—粉尘抑制—再生集料高值利用—最终产品再利用风险评估—管理政策支撑”的建筑废物源头至末端全过程高效处置和监管链，并实现了无害化过程污染物的零排放。
本书第1章为绪论，通过建筑废物的定义、来源与性质、产量估算和国内外建筑废物的管理法规和条例的介绍，旨在帮助读者对建筑废物产业有较为系统的了解，同时这一部分也是后续章节所阐述的无害化和资源化技术的重要基础。
第2章介绍了几种建筑废物取样技术及设备，提出了包括一套用于危险环境的固体颗粒取样收集装置及方法，一套可具备切割、刮磨、抽吸、除尘、收集、破碎功能的建筑废物剥离分级机等在内的拆毁前建筑废物取样技术；综合生活垃圾取样规范、污染土壤取样规范以及工业固体废物采样制样技术规范，结合实际勘测经验，针对重金属和有机污染建筑废物扩充了权威采样法，提出了拆毁后建筑废物取样技术。
第3章介绍了建筑废物样品预处理与分析方法，通过干燥-破碎-消解预处理，建筑废物固体中重金属加标回收率大于90%。通过索氏提取、超声提取等对比，确定了超声-离心耦合萃取-硅胶固相萃取柱净化预处理技术，有机污染物加标回收率平均为97.6%。
第4～第6章对受污染建筑废物的产生和污染特点、有害物质存在特征及其在环境介质中的迁移转化进行了系统地表征。汞的含量跟行业使用的原料、加工过程均有关，化工建筑废物汞的平均含量是最高的，轻工行业建筑废物墙体橡胶保温夹层汞含量较高；重金属污染主要集中在化工、冶金等行业，特别是电镀厂和炼锌厂。轻工样品中镉呈现高环境风险。电镀厂和冶锌厂中锌具有高或非常高的环境风险，其次为铬、铜和镍，而铅和镉呈现出无或低环境风险。来自于生产车间的建筑废物，重金属含量很高，且大部分集中在酸可提取态、可还原态、可氧化态中。酸可提取态的迁移性很高，可能对环境造成危害，威胁人体健康，这些受污染的建筑废物处置前需进行无害化处理。
有机物以石油污染、多环芳烃、农药及其中间体为主要特征污染物，其分布在农药厂区内部差异显著。重污染点处于农药厂大型贮料罐内部，潜在的风险为罐体氧化开裂造成内部污染物泄漏造成的二次污染。管理和处置应针对其生产工艺，快速排查确立高污染风险污染点，开展原位削减或源头分离。农药污染物浓度可能较大，三种污染最严重的区域分别为建筑废物集中收集点、废弃贮罐表面以及封闭车间，露天随意丢置的建筑废物堆体污染同样严重，其致癌风险虽然较低，但是非致癌毒性风险极高。
火灾、爆炸现场地面散落固体废物中，土壤中污染物浓度要小于建筑废物表面刮取物。高浓度污染建筑废物主要来自小块散落的建筑废物残骸。火灾/爆炸建筑废物是重要的污染源和污染扩散方式，具有比较大的环境风险。
建筑废物具有一定的酸中和能力，填埋堆体中Zn的释放量呈现强酸性降雨＜中性降雨＜弱酸性降雨，Pb的释放量也呈现弱酸性降雨＜强酸性降雨＜中性降雨，Cu、Cd、Cr的释放量变化规律与Cu相同，呈现弱酸性降雨＜中性降雨＜强酸性降雨的规律，重金属的累积释放规律符合负指数衰减模型。农药等非持久性有机污染物，其浓度及释放潜力随环境变化大，复合因素复杂，随着通风条件变好，农药衰减速率先增大后减小；阴凉干燥密闭极端环境下，挥发性较强的农药衰减速率仍较慢；光照和气温条件是重要的挥发和衰减调控因子；日光直射的宽敞的仓库内，固体表面几乎无残留。
水泥砖与再生集料的孔隙率较大。整体上建筑废物粒径越小对汞吸附量越大，不同建筑材料表面结构也能影响其汞吸附能力，红砖是最容易受污染的建筑材料，其次是泡沫混凝土和再生砂石。主要污染存在于表层0～1.5cm范围内，汞污染严重的工厂和车间等在拆迁、改建过程中，可对其表层剥离，去除汞污染。通过浸出浓度和浸出率，评估了重金属的环境风险。对比研究了几种浸出方法。TCLP法重金属浸出率低于1.5%；SPLP浸出法重金属元素浸出率大多低于0.5%；而EA NEN7371浸出法比TCLP和SPLP浸出率高，其重金属浸出率高于9%，浸出率最高为Cu，高达18.6%。浸出量随有机物种类变化较大，冰醋酸-氢氧化钠体系≥水体系＞硫酸-硝酸体系，浸出量提高10%～25%。中间体浸出基本不随浸提剂变化，高浓度有机磷农药浸出率仅为0.1%左右。石块、渣土为主的地面建筑废物浸出浓度较高，而墙体、砖等建筑废物浸出浓度较低。
研究了都江堰灾区现场粉尘迁移传播规律与粉尘控制措施，包括采用SEF技术封闭模块式建筑垃圾处置系统，设备立体布局、模块组合，建筑垃圾整个处置过程在封闭模块里进行。
第7章对于再生利用典型产品之再生混凝土，考察了不同建筑材料制备再生混凝土块重金属的溶出机理，为系统评估其环境影响和再生混凝土块的应用潜能提供参考。总体而言，宝钢耐火砖制备的再生混凝土块重金属浸出毒性相对偏高，其次为水泥砖制备的再生混凝土块，但泡沫混凝土、红砖、都江堰再生集料和浦东再生砂石制备的再生混凝土块浸出率均较低。
第8章对比研究了几种建筑废物的无害化技术，检测了经酸洗—水洗—固化稳定化处理的建筑废物的浸出毒性。重金属建筑废物经柠檬酸洗、水洗后，采用磷酸二氢钙和石灰可达到较好的稳定化效果，采用0.1mol/L柠檬酸洗—水洗—25g/kg石灰固化或0.05mol/L柠檬酸洗—水洗—80g/kg磷酸二氢钙固化的处理方法，重金属建筑废物的浸出液中重金属浓度可到达《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中Ⅲ类水质标准限值。
对比了草甘膦和腐殖酸溶液的洗脱效果，去除率最高的Cu为31.3%，其次是Zn（27.5%），最低的是Cd（13.5%）。腐殖酸重金属洗脱率从高到低排序为Cu>Zn>Cr>Pb>Cd。草甘膦对Cr、Cu和Zn的洗脱率均超过80%，Cr去除率高达85.9%。草甘膦对Zn和Cu的去除率是腐殖酸的2～3倍，对Cr、Pb和Cd的去除率是腐殖酸的4～5倍。草甘膦是一种有效的重金属洗脱剂。纳米铁粉固定和草甘膦洗脱对受重金属污染CRG的修复效果均较好，处理后浸出液重金属浓度远低于国家危险废物鉴别标准阈值(GB 5085.3—2007)。Zn、Cr和Pb使用草甘膦洗脱能达到一个更低的浸出率，而Cu和Cd，使用纳米铁粉固定效果更好。
针对封闭阴暗空间，设计发明了一种受有机污染物污染建筑废物原位处理系统，向涂有微波吸附涂层的受污染建筑表面发射特定功率微波，微波吸附涂层在微波作用下急剧升温，对受污染建筑加热，使其中残留的有机污染物在高温条件下挥发分解，4-氨基联苯去除率达到97.35%。
探讨了超高压液压压制在建筑废物中的作用特点和效果。压制后，污染物浸出浓度均得到降低，有机物最高降低59%，重金属最高降低19%。相比于重金属、有机复合污染建筑废物，单一污染源浸出浓度削减率更高，说明压制过程中污染物可能存在的耦合/固定等作用存在竞争效应。
建立了组合式水洗脱氯流程，先采用500W微波预加热样品3min；再取出加热后样品，在150W超声波辐射下，水洗40min（50℃,10∶1L/S）。此优化后的水洗脱氯流程可脱除掉样品中85%的氯，比普通水洗脱氯效率高约20%。
第9章介绍了含重金属建筑废物的重金属富集技术，围绕如何有效回收建筑废物强碱浸出液中的溶解铝，降低锌电解成型的控制风险开展了研究，发现添加CaO去除化强碱液体中溶解铝的效果显著。在不同钙铝摩尔比，铝回收率可达58%～63%。采用物理风选等方法初步提质分选含锌颗粒物，设计了一套基于文丘里管的风选装置，开展了风选产物在强碱介质中的浸出行为研究，发现在低浓度碱液和低液固比时，微波辐射对浸出效率则有明显的提高。总结了微波强化浸取的最佳工艺条件为微波辐射循环次数为4，NaOH浓度为5mol/L,液固比为10∶1；当超声辅助浸出反应时间达到80min时，液固比为6∶1和8∶1时超声强化可分别使浸出效率约提高15%和10%。
第10章对建筑废物总体

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