固體廢棄物收集、處理及資源化利用技術(shù)探究

吳寧　廖達(dá)秀　徐正權(quán)　吳蔭津

摘 要：基于工業(yè)化進(jìn)程發(fā)展，越來(lái)越多的固體廢棄物產(chǎn)生了，其中包含了大量的有毒物質(zhì)，既造成了大氣、水、土壤等污染，還影響了人類健康。同時(shí)，在該類固體廢棄物中，還存在一些有用物質(zhì)，通過(guò)一些手段處理，即資源化利用技術(shù)，可以轉(zhuǎn)換為有用物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)廢棄物的循環(huán)使用。

關(guān)鍵詞：固體廢棄物;廢棄物收集處理;資源化利用技術(shù);垃圾處理中心;再生技術(shù)

在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的同時(shí)，國(guó)內(nèi)各個(gè)地方產(chǎn)生了大量的固體廢棄物，其影響人們正常生活。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全世界范圍內(nèi)，年固廢產(chǎn)量約為100億t，我國(guó)年產(chǎn)為5億t;年城市垃圾產(chǎn)量為4.9億t，其中我國(guó)年產(chǎn)量為1.5億t[1]。同時(shí)，我國(guó)工業(yè)企業(yè)產(chǎn)生的危險(xiǎn)、固體廢物越來(lái)越多，在農(nóng)業(yè)固廢中，主要廢棄物為牲畜禽糞便。對(duì)此，相關(guān)人員采取了一系列措施，以收集、處理固廢，收效甚微，尤其在無(wú)害化處理方面，急需新的措施。

1 固體廢棄物的收集

1.1 生活固廢的收集

分類、收集垃圾是很復(fù)雜的工作，需要社會(huì)各界人士參與其中，包括居民、企業(yè)、政府、以及拾荒人員等，同時(shí)彼此間互相配合，以構(gòu)成統(tǒng)一體系。在垃圾分類工作中，每個(gè)人都要做好分類源頭工作，要充分體現(xiàn)便民原則。對(duì)此，國(guó)內(nèi)垃圾分類執(zhí)行一定的管理標(biāo)準(zhǔn)：第一步，居民源頭粗分，將垃圾分為干、濕兩種。第二步，干垃圾送去拾荒者合作社，以進(jìn)一步細(xì)分類，不可回收的送到垃圾處理中心，可回收的賣給廢品回收公司;濕垃圾送到垃圾處理中心[2]。同時(shí)，現(xiàn)階段還制定了新的生活垃圾分類標(biāo)準(zhǔn)，比如上海市執(zhí)行的垃圾分類標(biāo)準(zhǔn)，其一可回收物，即可循環(huán)利用、回收的物品，比如廢金屬、廢塑料、廢紙張、廢織物等;其二有害垃圾，即現(xiàn)在危害、或者將來(lái)傷害自然環(huán)境、人體健康等物品，比如廢藥品、廢燈管、廢電池等;其三濕垃圾，即易腐垃圾，比如中藥藥渣、瓜皮、果核、過(guò)期食品、剩菜剩飯等;其四干垃圾，即其他垃圾，除了上述三種物質(zhì)外的物品。

1.2 工業(yè)固廢的收集

在工業(yè)固廢中，擁有16個(gè)大類，包含廢油脂、化工下腳、機(jī)電五金、玻璃、人發(fā)、牲骨、化纖、棉、麻、紙張、塑料、有色金屬、黑色金屬、橡膠等，總共涉及1000多個(gè)品種[3]。在國(guó)內(nèi)處理工業(yè)固廢時(shí)，一般遵循一個(gè)原則，即誰(shuí)污染，誰(shuí)治理。具體而言，對(duì)于大型企業(yè)，會(huì)分配一些人員、管理系統(tǒng)等，自己收集、運(yùn)輸工業(yè)固廢;對(duì)于中型企業(yè)，一般采取劃片包干回收、定期回收等方式;對(duì)于小企業(yè)，一般借助回收部門，由其直接回收處理。

1.3 農(nóng)業(yè)固廢的收集

農(nóng)業(yè)固體廢棄物，一般屬于有機(jī)物，第一種收集方式為燃燒，將廢棄物轉(zhuǎn)變?yōu)椴菽净?，收集起?lái)撒入田中，可以起到一定的肥田效果;第二種收集方式，將廢棄物制成畜牧飼料，送給牲畜食用，產(chǎn)生畜禽類糞便，之后送入沼氣池以產(chǎn)生沼氣，供農(nóng)民日常使用;第三種收集方式，將農(nóng)業(yè)固體廢棄物直接還田。

2 固體廢棄物的處理

2.1 傳統(tǒng)型處理技術(shù)

2.1.1 填埋

在眾多處理廢棄物的方式中，填埋既是主要方法，也是傳統(tǒng)方法。在國(guó)內(nèi)，大部分固體廢棄物，沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何處理，就直接填埋處理了。在填埋的過(guò)程中，一般選擇低洼地帶，既處理了廢棄物，還可以制作簡(jiǎn)易公路、覆蓋造地，也可以充作基坑、便道材料[4]。該種處理方法，處理花費(fèi)較少，處理技術(shù)簡(jiǎn)單，可以大面積使用，但是占用土地量大，資源化利用率低，處理效果不太好，同時(shí)廢棄物降解較慢，很容易影響自然環(huán)境。

2.1.2 焚燒

在使用焚燒方式時(shí)，當(dāng)廢棄物焚燒后，其會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，即實(shí)現(xiàn)減量化。該種處理方法，可節(jié)省用地，且處理快捷，但是在焚燒后，會(huì)產(chǎn)生廢渣、廢氣等，污染環(huán)境。若想減小污染，需要加強(qiáng)后期治理，費(fèi)用比較大。換而言之，焚燒造成的二次污染也是一種難題，在使用此種方式時(shí)，要綜合考慮多種因素。

2.1.3 堆肥

堆肥就是利用微生物將固體廢棄物中的有機(jī)材料部分進(jìn)行腐蝕分解形成肥料。此種處理方法優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)較可靠，在國(guó)內(nèi)堆肥技術(shù)已有相當(dāng)經(jīng)驗(yàn);缺點(diǎn)是堆肥技術(shù)僅針對(duì)建筑固體廢棄物中的有機(jī)材料部分，處理量不大，同時(shí)處理過(guò)程中有輕微氣味，對(duì)環(huán)境有一定程度影響。

2.2 直接型處理技術(shù)

回收利用方式，又被稱為直接型處理方式。在使用過(guò)程中，首先初步分類廢棄物;其次簡(jiǎn)單處理廢棄物;最后直接利用。此種處理技術(shù)屬于再生利用技術(shù)，且操作簡(jiǎn)易，環(huán)境影響較弱，還可以獲得一定回收利潤(rùn)，但是此種方式利用率低，資源化價(jià)值較小，很容易造成浪費(fèi)，劃分為粗資源化階段。

2.3 循環(huán)型處理技術(shù)

分析循環(huán)再生處理方式，可以發(fā)現(xiàn)其處于循環(huán)型技術(shù)領(lǐng)域。在實(shí)際使用過(guò)程中國(guó)，其要借助一些再生技術(shù)，接受一些處理操作后，用作產(chǎn)生其他材料，比如建筑垃圾經(jīng)過(guò)處理后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)樵偕橇?，可以制作再生混凝土、再生砌塊、再生磚等[5]。此種處理方法，主要采用重加工的方法，實(shí)現(xiàn)廢棄物的再一次使用，減少新資源的耗費(fèi)，大幅度減少了生產(chǎn)、運(yùn)輸能源等花費(fèi)，屬于精資源化階段;但是再生處理技術(shù)使用起來(lái)比較復(fù)雜，且加工處理需要一定的費(fèi)用，還有可能帶來(lái)二次污染。

對(duì)比上述5種處理技術(shù)，具體情況見(jiàn)表1。

通過(guò)分析表1內(nèi)容可以得知，國(guó)內(nèi)固廢處理措施有待提升，整體資源化利用率低，其中再生技術(shù)還處于研發(fā)初級(jí)階段。同時(shí)，堆肥、焚燒、填埋等方式使用較為廣泛，但是使用效率較低。此外，循環(huán)再生屬于較高級(jí)技術(shù)，環(huán)境影響程度較小。

3 固體廢棄物的資源化利用

3.1 分選技術(shù)

在資源化利用固體廢棄物中，固體廢物分選是很重要的一種手段，其可有效實(shí)現(xiàn)固廢減量化、資源化。使用這一技術(shù)，可以挑選出固廢中的有用資源，并將其與有害物質(zhì)分離，以便之后再一次利用，期間，也可以參考粒度級(jí)別，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離工作。考慮物質(zhì)性質(zhì)的不同，可以制造專門的機(jī)械，分選技術(shù)可以分為光學(xué)分選、渦電流分選、磁力分選、重力分選、手工篩選等。通過(guò)調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，生活垃圾處于增長(zhǎng)階段，速度為8%-10%/年，而分選技術(shù)可應(yīng)用于該類垃圾處理中，同時(shí)其只是整體操作中一個(gè)環(huán)節(jié)，沒(méi)有辦法單獨(dú)完成固廢資源化。針對(duì)這一技術(shù)，張勇輝等[6]展開(kāi)了相應(yīng)研究，其發(fā)現(xiàn)結(jié)合有機(jī)物官能團(tuán)，可以使用紅外吸收光譜分析技術(shù)，產(chǎn)生不同的光譜圖，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分選工作;同時(shí)，借助圖像識(shí)別技術(shù)，可以分揀某一垃圾;此外，利用變重分選技術(shù)，可利用不同親水性差異，實(shí)現(xiàn)輕物質(zhì)分選，屬于創(chuàng)新分選技術(shù);另外，還可以使用溫度傳感技術(shù)，以分選物資?？傊?，基于科學(xué)技術(shù)發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)融入到垃圾分選工程中，可有效提升固廢資源化、無(wú)害化。

3.2 焚燒與熱解技術(shù)

在垃圾處理方法中，焚燒法綜合性比較高，其主要利用深度氧化、高溫分解等操作，有效分解有害廢料，將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害物質(zhì)。使用這一手段后，可以大幅度減少殘?jiān)?，體積一般降低90%以上，重量降低80%以上，即減量效果好，處理較為徹底。同時(shí)，建設(shè)、運(yùn)行焚燒廠，要消耗大量費(fèi)用，且毒性較高，容易發(fā)生二次污染。

此外，等離子體處理技術(shù)，也是一種焚燒與熱解技術(shù)。除了氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)外，物質(zhì)一般以等離子體形態(tài)存在，該種物質(zhì)內(nèi)部包含大量活性粒子，比如激發(fā)態(tài)分子、自由基、正負(fù)離子、高能電子等。活性粒子中蘊(yùn)含的能量，最高可達(dá)幾十eV，大大超過(guò)聚合材料中蘊(yùn)含的結(jié)合能。在使用等離子體技術(shù)時(shí)，借助電弧放電這一操作，可以火大5000K等離子體，會(huì)大幅度提升垃圾溫度，最終摧毀廢物。其中，可燃有機(jī)成分，會(huì)充分裂解氣化，最終轉(zhuǎn)化成合成氣;其他物質(zhì)，會(huì)成為熔渣，類似玻璃體。合成氣既可以生產(chǎn)一些物質(zhì)，比如生物柴油、甲醇、乙醇等，還可以直接用于發(fā)電;而熔渣經(jīng)過(guò)加工，可以生產(chǎn)建筑材料。謝紅等[7]針對(duì)生產(chǎn)問(wèn)題，給出了一些有效分析，比如在控制二噁英產(chǎn)生過(guò)程中，可以使用兩種方法，其一、采用3T技術(shù)，停留時(shí)間超過(guò)2s;溫度超過(guò)850℃;采用二次風(fēng)，保證空氣、燃燒物混合充分，以降低二噁英前驅(qū)物質(zhì)。其二，利用等離子二級(jí)反應(yīng)器，重整合成氣，保證處理后合成氣溫度處于900-1200℃間，此時(shí)二噁英物質(zhì)可降低99.9999%;在再生時(shí)，急冷降溫?zé)煔?，幫助其快速度過(guò)再生溫區(qū)，即200-500℃;減少煙氣停留時(shí)間，要保持在1s內(nèi)，保證整套系統(tǒng)氣密性，嚴(yán)格控制空氣量，以防空氣滲入，同時(shí)焦油的產(chǎn)生，主要受停留時(shí)間、轉(zhuǎn)換溫度等因素影響，借助這一措施，可以取得一定效果;此外，剩余的焦油，既可以使用活性炭吸附，也可以用堿液洗滌、噴淋，以提升合成氣品質(zhì)。

3.3 生物處理技術(shù)

垃圾堆肥技術(shù)，也被稱為生物處理技術(shù)。在使用這一技術(shù)的過(guò)程中，主要利用微生物，以分解有機(jī)固體廢物，既可將其轉(zhuǎn)變?yōu)榉柿?、飼料、食品等物質(zhì)，還可在其中提取金屬，其主要分為好氧、厭氧兩種堆肥處理方式。其中，在使用好氧堆肥技術(shù)時(shí)，溫度要保持在50-65℃，也叫作高溫堆肥技術(shù)。而厭氧發(fā)酵方式，多用于城市生活垃圾的處理中，其可以有效分解垃圾中蘊(yùn)含的有機(jī)物，并產(chǎn)生大量甲烷、少量二氧化碳等物質(zhì)，并支持微生物參與生命活動(dòng)，屬于高新技術(shù)的一種，具備良好的生態(tài)、環(huán)保價(jià)值。楊林等[8]針對(duì)這一技術(shù)，給出了環(huán)保處理礦山固體廢棄物的想法，其在研究代謝營(yíng)養(yǎng)元素、重金屬等的同時(shí)，還探究了該領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展，比如重金屬代謝研究、碳代謝研究等。

3.4 能源回收--RDF焚燒發(fā)電

垃圾衍生物燃料（RDF），其主要包括兩種，一種是干燥、粉碎可燃物，獲得的固體燃料;另一種是去除不可燃物后，以廢塑料、紙等為主的物質(zhì)。相比直接焚燒垃圾，RDF焚燒技術(shù)帶來(lái)的污染較小，且燃燒穩(wěn)定;RDF制造后，可減容除臭，且方便儲(chǔ)藏、運(yùn)輸;同時(shí)，在RDF中加入煤、氧化鈣等，可提高熱值，降低燃燒時(shí)HCI排放、尾部煙道腐蝕等，并減少二噁英等物質(zhì)的產(chǎn)生。孫新宗等[9]主要研究RDF流化床氣化特性，細(xì)致了解了該物質(zhì)的組成、以及能量分布等，并分析了在氣化產(chǎn)物組成中進(jìn)氣溫度的影響，還探究了飛灰、底渣等重金屬含量、焦油組分。隋文杰等[10]主要研究RDF氣化特性、熱解機(jī)理等模型，并探究了垃圾樣品的各項(xiàng)指標(biāo)，比如活化能、燃盡點(diǎn)、著火點(diǎn)等，并給出高斯擬合模型，可定量分析組分間影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在我國(guó)范圍內(nèi)，有關(guān)固體廢棄物收集、處理等方面，已經(jīng)獲得大幅度進(jìn)步，但是資源化利用方面，還有待提升。全面分析可以發(fā)現(xiàn)，在眾多處理固體廢棄物的技術(shù)中，只用資源化利用技術(shù)立足于問(wèn)題根本，同時(shí)焚燒發(fā)電、資源化RDF、生物處理、分選技術(shù)等技術(shù)的出現(xiàn)，也為資源化利用提供了新技術(shù)，尤其是焚燒發(fā)電、等離子體處理等技術(shù)，為固廢資源化利用工程，開(kāi)創(chuàng)了良好的工業(yè)化前景。

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作者簡(jiǎn)介：

吳寧（1972- ），男，漢族，廣東省揭陽(yáng)市人，工程碩士，職稱：高級(jí)工程師（電力電氣），研究方向：固體廢棄物資源化利用，生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)，生態(tài)環(huán)境治理。