城市固體廢棄物處理及資源化利用途徑

羅寶芳

（呂梁市市政設(shè)施維護(hù)中心 山西呂梁 033000）

引言

我國城市化進(jìn)程加快，城市基礎(chǔ)設(shè)施、水利水電、軌道交通等行業(yè)的興起，使得行業(yè)建設(shè)中會受到人為影響，對原地表大量擾動，工程填筑、開挖等活動會生成諸多固體廢棄物，不僅會壓毀農(nóng)田、侵占土地，還會破壞環(huán)境、污染水資源，影響市容市貌，不符合現(xiàn)代生態(tài)文明建設(shè)要求。因此，城市固廢處理中，應(yīng)當(dāng)落實節(jié)約資源和生態(tài)文明建設(shè)的基本國策，實現(xiàn)固廢資源化利用，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，推動社會實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 城市固體廢棄物概述

固體廢棄物是指人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活中生成的固體、半固體廢棄物，分布較為分散，每個地方均會產(chǎn)生，城市固廢包含生活垃圾、工業(yè)垃圾及危險固廢等，對社會環(huán)境威脅較大，具有污染性、資源性特點，需提高城市利用固廢程度，減少總固廢量[1]。各城市固廢組成差異較大，有食品垃圾、普通垃圾等需結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂?、工業(yè)、廢物管理等情況，明確其對環(huán)境的污染。具體危害如下。

1.1 水體污染

我國部分城市有河流經(jīng)過，固廢傾倒可能會流入水體，影響水生植物生長和水資源利用，造成水域多種生物死亡，或是以降雨方式造成濾液污染地表水，甚至?xí)S水流滲透至地下層，影響地下水，降低水資源利用價值。而污染物質(zhì)以有機(jī)污染物、重金屬、其他廢物為主。

1.2 土壤污染

雨水浸潤固廢后，濾液會滲透至土壤內(nèi)，殺死土壤微生物，破壞土壤生態(tài)平衡，改變了土壤土質(zhì)及結(jié)構(gòu)，還會影響其他生物活動，特別是作為耕地的土壤，濾液也會被農(nóng)作物吸收，進(jìn)入食物鏈中損害人體健康。

1.3 大氣污染

固廢堆積后，部分細(xì)小顆粒隨風(fēng)飄揚(yáng)，污染大氣，小顆粒與粉塵進(jìn)入大氣會降低能見度，揮發(fā)的甲烷、氨氣等氣體污染物，會伴有惡臭與有毒氣體，易引發(fā)傳染病。

2 城市固體廢棄物處理技術(shù)

固廢處理是利用生物、化學(xué)、物理等方式，轉(zhuǎn)變固廢為便于利用、運(yùn)輸、儲存的方法。

2.1 生物處理法

固廢生物處理法是借助微生物將固廢可降解有機(jī)物分解，實現(xiàn)綜合利用或無害化處理，固廢經(jīng)過生物處理后，其容積、形態(tài)、組成均產(chǎn)生較大變化，便于貯存、運(yùn)輸、處置及利用[2]。該方式相較于化學(xué)處理，投入成本更為合理，處理時間較長，處理效率不穩(wěn)定，包含好氧處理（堆肥）、厭氧處理（厭氧發(fā)酵制沼氣）、纖維素糖化、兼性厭氧處理、細(xì)菌浸出。

2.2 化學(xué)處理法

固廢化學(xué)處理是采取化學(xué)試劑破壞固廢有害結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)無害化處理，或是轉(zhuǎn)化為便于后續(xù)處理的形態(tài)?；瘜W(xué)反應(yīng)過程由于較為復(fù)雜，影響因素多，多用于成分單一，或化學(xué)性質(zhì)類似的固廢處理中，混合固廢難以利用化學(xué)處理法達(dá)到預(yù)期效果。該方法包含還原、氧化、化學(xué)溶出、中和、化學(xué)沉淀等，化學(xué)處理固廢后可能產(chǎn)生有害殘渣，需對其安全處置無害化處理。

2.3 熱處理法

固廢熱處理法是通過高溫改變或破壞固廢結(jié)構(gòu)與組成，包含熱分解、焚燒、燒結(jié)、濕法氧化等。通過此種固廢處理方式，能夠達(dá)成綜合利用、無害化及減容效果，適用于含熱值高、可燃組分多的固廢處理[3]。

2.4 物理處理法

固廢物理處理法能夠轉(zhuǎn)變固廢狀態(tài)及形態(tài)，便于利用、存儲或運(yùn)輸，包含萃取、過濾、壓縮、破碎、濃縮及分選等方式，多用于回收固廢有價值物質(zhì)。

2.5 固化處理法

固廢固化處理是采取化學(xué)-物理方法，在惰性密實基材中包容、摻和有害廢物，使其穩(wěn)定化，將有害物引入穩(wěn)定晶格中，或是以惰性材料包容有害固廢，包含玻璃固化、瀝青固化、水泥固化等，以放射性固廢和有害固廢為主，處理中需添加固化基材，可減小固廢對環(huán)境危害，便于安全處置運(yùn)輸。

3 城市固體廢棄物資源化利用途徑

資源化是指資源再循環(huán)，回收固廢能源與資源，加快物質(zhì)循環(huán)，創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益，特別是世界面臨著資源開發(fā)、消耗迅速，部分資源瀕臨枯竭的現(xiàn)狀，面對越來越大的自然資源壓力，必須實現(xiàn)固廢資源化利用，不僅可節(jié)省投資，還能減少污染環(huán)境，維護(hù)生態(tài)平衡。

3.1 垃圾堆肥利用

城市生活垃圾大部分對自然環(huán)境無害，經(jīng)過長時間后能夠自然降解，卻由于城市逐漸擴(kuò)大規(guī)模，過多的生活垃圾超過自然負(fù)荷，難以自然降解，尤其是夏天食品付快速度較快，垃圾將會滋生諸多病原體、蚊蠅等，如果處理不及時會危害人體健康，可采取生物技術(shù)處理方式，實現(xiàn)資源化利用[4]。以蚯蚓生物技術(shù)為例，蚯蚓作為土壤豐富儲量生物資源，有3000多種類，多生活于土壤內(nèi)，能夠吞食泥土與有機(jī)物，生活垃圾含有機(jī)物量較高，可為蚯蚓繁殖提供營養(yǎng)。蚯蚓消化道可分泌脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶等，在微生物與酶作用下，能夠水解生活垃圾的有機(jī)物為脂肪、碳水化合物等，結(jié)合土壤礦物質(zhì)可生成有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體，以糞肥方式排出，改善垃圾水氣交換循環(huán)，改善土壤環(huán)境。在此過程中，先做好好氧堆肥發(fā)酵工作，控制溫度55-70℃，持續(xù)3 天殺死垃圾多數(shù)寄生蟲卵、致病微生物及蒼蠅幼蟲，無害化處理垃圾，半成品出倉后降低溫度30℃，倒入蚯蚓處理池內(nèi)處理，延續(xù)好氧堆肥發(fā)酵，堆肥發(fā)酵中未分解有機(jī)物通過微生物、蚯蚓協(xié)同作用分解，利用蚯蚓堆肥僅需5 天左右，整體處理周期為13 天左右，有效克服傳統(tǒng)堆肥方法的弊端。通過此種方式，能夠改善土壤理化性質(zhì)，蚯蚓糞含有氮、磷、鉀量較高，對農(nóng)作物具有神奇肥效，使得植物百分百吸收營養(yǎng)，還能減輕污染，用于西紅柿、黃瓜等作物中，可增產(chǎn)25%，增強(qiáng)植物免疫力。

3.2 固廢復(fù)合材料

（1）金屬基復(fù)合材料

針對過程控制儀表應(yīng)用能力的培養(yǎng)需求，增設(shè)高級PLC技術(shù)、現(xiàn)代測控系統(tǒng)兩門選修課程；改進(jìn)電氣控制與PLC技術(shù)、控制儀表及裝置等專業(yè)課程的教學(xué)模式，如電氣控制與PLC技術(shù)增加大量的工程案例教學(xué)及利用實驗室設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場編程調(diào)試等形式的技能測試環(huán)節(jié)，控制儀表及裝置利用實驗室現(xiàn)有儀器設(shè)備以及實驗教學(xué)平臺實施現(xiàn)場儀表教學(xué)，并增加平時預(yù)留查閱作業(yè)以及儀表技能測試內(nèi)容；工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程也逐步采取考試方法改革，提高學(xué)生儀表通信與控制方面的實時設(shè)計能力。

城市金屬廢棄物，可將鋁合金、易拉罐、牙膏皮等廢棄金屬作為基體，基質(zhì)添加玻璃纖維、碎玻璃等，生產(chǎn)成剛度好、硬度高的復(fù)合材料，微調(diào)工藝各種參數(shù)，可獲得多種類型不同的復(fù)合材料，以滿足生產(chǎn)需求[5]。此種新型材料能夠保留金屬韌性，也保留硬質(zhì)廢棄物高硬度優(yōu)點，做到揚(yáng)長避短，提高廢舊材料價值。

（2）硅酸鹽基復(fù)合材料

在城市固廢中，硅酸鹽廢棄物種類較多，廢棄物內(nèi)含有活性SiO2、Al2O3，添加部分添加劑后，Ca2+能夠和物質(zhì)反映，生成CSH、CAH，水化產(chǎn)物包含CSH、CAH、Al（OH）3等物質(zhì)生成氣溶膠，以此為基體，將顆粒狀、纖維狀廢棄物包裹起來，形成新型復(fù)合材料。廢棄物內(nèi)物質(zhì)也能參與水化反應(yīng)，生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高材料強(qiáng)度。此外，還有硅酸鹽基復(fù)合材料是混合多種廢棄物后，部分物質(zhì)氧化物經(jīng)過高溫能夠燒結(jié)為陶瓷質(zhì)地玻璃體，以此未計提熔融較硬物質(zhì)作為堅硬復(fù)合材料。

（3）聚合物基復(fù)合材料

城市生產(chǎn)中的工業(yè)廢棄物下腳料、尾礦、玻璃纖維、爐渣、廢砂等材料，根據(jù)表面粒度、活化度特點采取差異化處理，生成材料強(qiáng)度良好，可將舊農(nóng)膜、食品袋、舊輪胎等材料利用特殊工藝處理，制作為特殊集體材料，放入添加劑混合兩種物質(zhì)，能夠制作球纖維為砌體符合材料。固廢利用中需注意固體物質(zhì)含量差異，使用配方和工藝也不同，能夠生成不同復(fù)合材料，具有高溫可塑性、低溫可加工性，人們可按照喜好制作不同產(chǎn)品，常見代塑、代木等產(chǎn)品。此類原材料源于日常生產(chǎn)、生活中，較為常見，價格較低。

3.3 生物環(huán)保磚塊

城市建筑中大部分固廢聚能回收利用，如廢棄物渣土，可將渣土制作為渣土磚；將水泥、砂漿、廢磚混合后，添加其他材料即可制作輕質(zhì)磚塊；廢棄沙子、水泥等按照比例混合后，加壓加溫可制作為相應(yīng)磚塊[6]。但是，此類固廢制作磚塊難以達(dá)到天然材料磚塊效果，自身保溫性與抗壓強(qiáng)度不足，存在使用閑置。國內(nèi)外正在研究新技術(shù)，添加輔助材料的方式，生產(chǎn)環(huán)保型磚塊，降低固廢利用成本，仍然需人進(jìn)一步探索。

3.4 制備生態(tài)水泥

城市固廢原料制作生態(tài)水泥工藝主要有兩種，具體如下：

（1）以城市下水道脫水污泥和垃圾焚燒灰為原材料，添加赤泥、石灰石等補(bǔ)充固廢不足成分，制作為生料后，利用干法回轉(zhuǎn)窯煅燒生成生態(tài)水泥熟料，添加Na2SO4與硬石膏作為調(diào)凝劑，共同粉磨至表面積450m2/kg，生成生態(tài)水泥[7]。該方法較為成熟，日本太平洋水泥公司等均采取該方式生產(chǎn)生態(tài)水泥，由于需要穩(wěn)定成分的垃圾焚燒灰，需構(gòu)建配套垃圾焚燒廠，加大了投資規(guī)模，年產(chǎn)10 萬噸生態(tài)水泥線需配套5 萬噸垃圾焚燒灰。

（2）水泥熟料與垃圾焚燒煅燒一體性，將垃圾直接倒入水泥回轉(zhuǎn)窯，提高溫度至1650℃進(jìn)行高溫煅燒，高溫下水泥及垃圾灰能夠通過固液相反應(yīng)生成水泥熟料，配合石膏粉磨為水泥。該工藝是通過水泥混磚窯替代焚燒爐，將垃圾直接焚燒，還能煅燒水泥熟料，相比焚燒爐溫度更高，停留物料時間長，能夠全面分解有害物質(zhì)，排除有害氣體少，熱量可作為煅燒熱源，節(jié)約能源，省去焚燒爐體系，成本較低。但是，工藝對于垃圾質(zhì)量要求較高，需具有較高可燃性，要求做好城市垃圾分類處理工作，對于玻璃、廚余垃圾另行處理。

3.5 堆肥厭氧發(fā)酵

城市垃圾堆肥主要是采取生物發(fā)酵方式將廢棄物降解，按照垃圾狀態(tài)，可分為靜態(tài)堆肥與動態(tài)堆肥方式，相應(yīng)發(fā)酵設(shè)備則是封閉式堆肥設(shè)施與敞開式堆肥設(shè)施。高溫堆肥中，動態(tài)堆肥效率更高，卻增加了利用成本，需借助微生物將有機(jī)成分分解，生化反應(yīng)下有機(jī)物、氧氣、細(xì)菌等物質(zhì)共同作用，可生成腐殖質(zhì)、熱量、二氧化碳等物質(zhì)。堆肥過程如下：一是放入底料，底料為主要處理對象，包含廢棄物、秸稈、污泥等固廢，以能源為調(diào)理劑，增加生化降解效率，提高總體混合物熱量；二是加快堆肥熟化，堆肥屬于好氧反應(yīng)過程，具有降解有機(jī)物速度快、臭味顯著、溫度高的特點，通常采取機(jī)械化堆肥操作方式，但是，該堆肥模式占地面積較大，肥效有限，衛(wèi)生條件仍待提高，需結(jié)合其他基礎(chǔ)處理方式方能滿足預(yù)期處理效果。

4 城市固體廢棄物處理與資源化利用的管理措施

4.1 制定法律制度

城市固廢資源化利用中，為推動資源化發(fā)展，應(yīng)當(dāng)制定法律制度，包含行政強(qiáng)制措施、激勵手段及自發(fā)性民間行動措施，設(shè)置配套制度規(guī)范體系，以資源綜合利用和回收再利用為主要內(nèi)容，涵蓋容器包裝、家電、建筑、廚余等固廢。

具體如下：

（1）規(guī)定固廢資源化利用規(guī)劃制度，明確以社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展為基本戰(zhàn)略，做好地方全面規(guī)劃工作，推行資源化利用責(zé)任制，限制阻礙城市固廢利用的行政行為，對于產(chǎn)品回收利用、責(zé)任制度等，確保企業(yè)生產(chǎn)、設(shè)計產(chǎn)品中能夠以產(chǎn)品再利用率為重要指標(biāo)，為回收商品提供支持。

（2）規(guī)定固廢科技支撐制度，鼓勵利用先進(jìn)科技實現(xiàn)固廢資源利用，加強(qiáng)各領(lǐng)域技術(shù)、工藝創(chuàng)新，特別是產(chǎn)業(yè)的開發(fā)和創(chuàng)新，政府需加強(qiáng)科技投入，組織研發(fā)固廢資源利用技術(shù)，推廣高資源化的技術(shù)與工藝，減少固廢排放與產(chǎn)生。

（3）建立資源化激勵制度，執(zhí)行回收資源獎勵制度，提高公眾物資回收積極性，引導(dǎo)建設(shè)固廢再生利用與回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展，做到產(chǎn)品商品化，改進(jìn)財政、信貸、稅收政策，予以再生資源加工企業(yè)稅收優(yōu)惠，還可增設(shè)垃圾填埋稅、新鮮材料稅、碳稅、生態(tài)稅等引導(dǎo)企業(yè)減少使用原生物料，多用再生物品。

4.2 建立回收體系

城市發(fā)展中可建立細(xì)分回收網(wǎng)絡(luò)，按照不同廢棄物、資源種類，確定主體責(zé)任，采取線下、線上回收資源模式，構(gòu)建回收利用循環(huán)體系，提高回收資源率，突破固廢利用困境。具體如下：

（1）生活垃圾居民自行分類，仍有再制造、再使用價值物品，可通過舊貨市場再利用，各城市在終端垃圾處理設(shè)施構(gòu)建若干回收再生資源分揀中心，街道社區(qū)收集固體垃圾后，運(yùn)輸至區(qū)域內(nèi)分揀中心，完成預(yù)處理與再次分揀。

（2）廢有色金屬、廢鋼等邊角料及報廢汽車、機(jī)械設(shè)備等居民無法丟棄，或是自行處理的資源，生產(chǎn)者應(yīng)負(fù)責(zé)回收，構(gòu)建生產(chǎn)、應(yīng)用、回收、資源化利用的循環(huán)體系。而建筑類固廢由拆除施工的建筑單位或房地產(chǎn)企業(yè)清運(yùn)處理。

（3）餐廚廢棄物由對應(yīng)的食堂、酒店、參觀等單位統(tǒng)一回收，運(yùn)輸至回收餐廚垃圾點，居民分類廚余垃圾后放在垃圾回收箱，街道社區(qū)定點收集運(yùn)輸至回收點，統(tǒng)一轉(zhuǎn)移餐廚垃圾至企業(yè)，進(jìn)行填埋或堆肥處理。

通過以上方式，實現(xiàn)回收利用創(chuàng)新，還要合理使用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，特別是有價值物品，如電子產(chǎn)品、快遞箱、紡織品等，以“互聯(lián)網(wǎng)+實體回收”模式，創(chuàng)新回收體系，鼓勵下游對回收固廢綜合利用，延伸企業(yè)回收服務(wù)。

4.3 加大宣傳力度

在城市固廢利用中，采取新媒體、輿論監(jiān)督等方式，加強(qiáng)宣傳固廢處理力度，樹立城市居民環(huán)保意識，使得民眾能夠明確合理處理和利用固廢降低對城市環(huán)境的影響，保證居民能夠配合政策及垃圾回收體系，科學(xué)、規(guī)范的處理生產(chǎn)、生活固廢。并且，鼓勵企業(yè)生產(chǎn)中，多用可再生資源，減少排放廢棄物，提高自然資源利用率。例如，煤炭作為生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要能源，也是常見自然資源，每年約產(chǎn)生數(shù)以萬計煤矸石，合理利用可做到變廢為寶，降低環(huán)境負(fù)擔(dān)，推動城市實現(xiàn)可持續(xù)化發(fā)展?？蓪⒚喉肥糜诮ㄖ牧现?，替代實心黏土磚，提高固廢利用率。

結(jié)語

綜上所述，城市發(fā)展中不斷產(chǎn)生固體廢棄物，怎樣科學(xué)處理、落實環(huán)保政策要求成為熱點課題。因此，新時期下應(yīng)當(dāng)對城市固體廢棄物資源化利用，采取垃圾堆肥利用、生產(chǎn)復(fù)合材料、生物環(huán)保磚塊、制備生態(tài)水泥、堆肥厭氧發(fā)酵的方式，實現(xiàn)固體廢棄物再利用，避免固體廢棄物對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成影響，促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展。