城市固體廢棄物資源化利用分析與研究

趙玉海，魏顯珍，王鑫，張松

（中華全國供銷合作總社天津再生資源研究所，天津 300191）

在經(jīng)濟(jì)大發(fā)展及城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷推進(jìn)的今天，城市固體廢棄物處理問題逐漸引起社會公眾的廣泛關(guān)注[1-2]。城市固體廢棄物的存在與發(fā)展對于城市環(huán)境變化以及居民生活質(zhì)量提升都產(chǎn)生著極其不利的影響[3]。如何有效處置城市固體廢棄物成為城市環(huán)境治理環(huán)節(jié)的重要難題。目前，在可持續(xù)發(fā)展理念的指引之下，資源化處置的思路與方法得到全社會的認(rèn)可，并逐步應(yīng)用于城市固體廢棄物處置領(lǐng)域[4]。鑒于此，在對城市固體廢棄物分類及危害全面分析的基礎(chǔ)之上，重點(diǎn)分析了城市固體廢棄物資源化利用問題。

1 城市固體廢物分類及危害

1.1 固體廢棄物分類

當(dāng)前，城市固體廢棄物的分類方法較多，大致可以按照其性質(zhì)來進(jìn)行劃分[5]。按照固體廢棄物的燃燒性質(zhì)可以劃分為可燃性固體廢棄物和非可燃性固體廢棄物；按照固體廢棄物的堆肥特性可以劃分為可堆肥固體廢棄物和不可堆肥固體廢棄物；按照固體廢棄物的燃燒值可以劃分為高燃燒值固體廢棄物和低燃燒值固體廢棄物；根據(jù)固體廢物的資源化利用可能性可以劃分為有機(jī)廢物、無機(jī)廢物以及可回收廢物。

1.2 固體廢棄物的危害

1.2.1 固體廢棄物對水體的污染

固體廢棄物對于水體的影響較為廣泛[6]。伴隨著國民生活水平的不斷提升，國內(nèi)旅游業(yè)發(fā)展迅猛，越來越多的旅行人員進(jìn)入大自然，隨之而來的生活垃圾隨意丟棄、堆放，直接對大自然環(huán)境產(chǎn)生不利影響，其中，水環(huán)境的影響最為嚴(yán)重。例如各類生活垃圾遺留在河湖之中，并隨水流向下游漂流。城市中的雨水浸泡過垃圾之后，滲入地下，直接污染地下水資源，進(jìn)而對動植物生長及人類生活質(zhì)量與健康產(chǎn)生不利影響?？傊?，固體廢棄物中含有大量的病菌，而且重金屬及有毒物質(zhì)含量較高，嚴(yán)重威脅水質(zhì)的質(zhì)量與安全[7]。

1.2.2 固體廢棄物對大氣的污染

固體廢棄物的長時間堆積將直接對周圍空氣產(chǎn)生惡劣影響[8]。固體廢棄物在堆放的過程之中會產(chǎn)生刺鼻氣味，且揮發(fā)出的氣體中含有大量的有毒物質(zhì)，影響空氣質(zhì)量。同時，當(dāng)前建筑廢棄物中含有大量的甲醛、苯環(huán)類有毒物質(zhì)，其釋放出的有害氣體將直接影響空氣質(zhì)量指標(biāo)。此外，建筑廢棄物中的顆粒物質(zhì)同樣是影響人體呼吸系統(tǒng)的有害物質(zhì)。

1.2.3 固體廢棄物對土壤的污染

固體廢棄物在與土壤的接觸過程之中，會增加土壤中微生物的分解能力[9]。土壤中含有大量的微生物，其不但可以為植物生產(chǎn)提供充足的養(yǎng)分，促進(jìn)植物的健康成長，還可以實(shí)現(xiàn)對土壤中有害物質(zhì)的分解，提高土壤的肥力。但是，當(dāng)土壤中的有害物質(zhì)超過微生物的分解上限，則未被分解的有害物質(zhì)將影響植物生長，并隨植物進(jìn)入到人體內(nèi)，影響人體健康。比如重金屬污染帶來的植物重金屬含量超標(biāo)，人類一旦食用該植物，將引起重金屬中毒。

2 城市固體廢棄物處理技術(shù)

2.1 預(yù)處理技術(shù)

所謂的預(yù)處理技術(shù)指的是在垃圾進(jìn)行后期處理之前所采取的處理技術(shù)[10]。目前，城市固體廢棄物的預(yù)處理技術(shù)主要包括垃圾分類、垃圾壓實(shí)、垃圾破碎等。其中，垃圾分類近年來受到國家的重視，并在全社會逐步推廣，垃圾按照其屬性，分為紅、黃、綠3 種類型，其中紅色垃圾代表有毒垃圾；黃色垃圾代表不可回收垃圾；綠色垃圾代表可回收垃圾。垃圾壓實(shí)與破碎主要是方便垃圾運(yùn)輸、儲存以及后續(xù)焚燒、填埋等處理。

2.2 堆肥與厭氧發(fā)酵技術(shù)

堆肥與厭氧發(fā)酵技術(shù)充分利用了微生物分解有機(jī)物質(zhì)的原理，對有機(jī)固體廢棄物進(jìn)行物理化處置[11]。該技術(shù)已經(jīng)成為城市固體垃圾資源化與減量化的重要技術(shù)途徑。同時，為了提升處置效率，往往需要在處理過程之中增加調(diào)節(jié)劑以提升微生物分解的速度。完整且高效的堆肥與厭氧發(fā)酵技術(shù)需要滿足有機(jī)物、氧氣以及細(xì)菌3 者協(xié)同合作的條件。

2.3 化學(xué)法處理技術(shù)

固體廢棄物綜合處置方法中化學(xué)處理技術(shù)具有成本高、技術(shù)要求復(fù)雜等特點(diǎn)。但是，該技術(shù)可以從根本上實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的處置及環(huán)境修復(fù)[12]。例如，針對當(dāng)前化工園區(qū)普遍存在的酸污染、重金屬污染、油污染、氰化物污染等，可以借助中和、還原、氧化、沉析、電解、絮凝以及破乳等化學(xué)處理技術(shù)，從根本上解決固體廢棄物帶來的污染問題。

3 城市固體廢棄物資源化利用途徑

3.1 垃圾堆肥

雖然部分城市固體廢棄物可以通過自然界的微生物實(shí)現(xiàn)自然分解，但是，該處理過程較為緩慢，尤其是在城市快速發(fā)展的背景之下，城市中每天產(chǎn)生的固體廢棄物已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了自然界微生物的自然降解極限，造成未被分解的城市固體廢棄物在長時間的堆放過程之中產(chǎn)生有毒氣體，滋生蚊蠅、病原體，威脅居民健康。為此，借助生物分解技術(shù)，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物肥料化，最終實(shí)現(xiàn)資源化利用[13]。

3.2 固體廢棄物復(fù)合材料

城市固體廢棄物中含有大量的金屬類、硅酸鹽類廢棄物，借助相應(yīng)的復(fù)合加工技術(shù)，可以將固體廢棄物加工成為各類復(fù)合材料[14]。例如，針對易拉罐、牙膏筒、鋁合金等金屬廢棄物，可以通過增加相應(yīng)的玻璃纖維以及碎玻璃，加工成為剛性良好、韌性十足的新型復(fù)合材料，滿足生產(chǎn)需要，也實(shí)現(xiàn)了固體廢棄物的最大限度資源化。再比如，針對部分固體廢棄物中含有二氧化硅、三氧化鋁等硅酸鹽物質(zhì)，可以通過相應(yīng)添加劑的輔助，提煉出各類高強(qiáng)度材料，實(shí)現(xiàn)資源化利用。

3.3 生物環(huán)保磚塊

城市固體廢棄物中存在大量的渣土、水泥、廢磚、砂漿、沙子等物質(zhì)，此類物質(zhì)經(jīng)過簡單的處理，都可以制作成為磚塊[15]。例如，水泥和沙子經(jīng)過一定比例的混合，并在加溫加壓之后可以形成磚塊；廢棄的渣土經(jīng)過簡單破碎、成型，可以制作成為土磚等。但是，上述磚塊的強(qiáng)度較低，使用范圍較窄，無法達(dá)到廣泛應(yīng)用。目前，國內(nèi)外正在開展生物環(huán)保磚塊的研制，借助相應(yīng)的添加劑，實(shí)現(xiàn)磚塊強(qiáng)度的大幅提升。

3.4 制備生態(tài)水泥

城市固體廢棄物實(shí)現(xiàn)生態(tài)水泥化的主要工藝有兩種。

第一，借助脫水后的城市下水道污泥以及焚燒之后的燒灰為原材料，加入石灰石、赤泥等材料，填充固體廢棄物的不足成分，借助干法回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行燒制處理，最終制作成生態(tài)水泥熟料，之后，加入硬石膏與Na2SO4對生態(tài)水泥熟料進(jìn)行調(diào)凝，最終制作成為表面積450 m2/kg 的生態(tài)水泥。該工藝較為成熟，但是對于垃圾焚燒燒灰的成分要求較高，一般需要配建專門的垃圾焚燒廠，投資成本相對較高。

第二，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，溫度升至1 650 ℃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[16]。該工藝省略了焚燒爐，實(shí)現(xiàn)了垃圾的直接焚燒，焚燒溫度高，垃圾處理效果顯著，有害氣體的排放量大幅下降，且垃圾焚燒過程中釋放出大量的熱量，為生態(tài)水泥制備提供了一定的能源供應(yīng)，因此，該工藝的整體能效水平較高。但是，該工藝要求焚燒的垃圾需要具備較高的熱值，應(yīng)該在垃圾分類處理的過程中徹底將廚余垃圾、玻璃等物質(zhì)剔除。

3.5 堆肥厭氧發(fā)酵

第一步，放入底料，該環(huán)節(jié)的主要處理對象便是底料。底料包括秸稈、污泥、廢棄物等固態(tài)廢棄物，在相應(yīng)能源的調(diào)節(jié)之下，提升微生物的降解處理效率，此時，混合物的整體熱量會顯著增加。第二步，加快堆肥的熟化程度，該環(huán)節(jié)屬于好氧反應(yīng)階段，因此，該階段表現(xiàn)出較為顯著的高溫、臭味以及有機(jī)物質(zhì)降解加快等特點(diǎn)，操作方式也是多以機(jī)械化堆肥為主，但是，該環(huán)節(jié)也表現(xiàn)出堆肥規(guī)模大、占地空間大、肥效不顯著以及衛(wèi)生條件差等問題，這是堆肥厭氧發(fā)酵技術(shù)需要進(jìn)一步優(yōu)化與革新的重要方向之一[17]。

4 城市固體廢棄物資源化利用的保障措施

4.1 強(qiáng)化政府支撐力度

城市固體廢棄物資源化利用是一項(xiàng)十分復(fù)雜而艱巨的社會任務(wù)，需要社會資本的廣泛參與。由于城市固體廢棄物資源化利用在我國還處于發(fā)展初級階段，各項(xiàng)技術(shù)還不成熟，企業(yè)盈利模式與能力較弱，企業(yè)整體參與積極性不高。同時，相關(guān)的政策法規(guī)還處于空白水平，最終導(dǎo)致我國在該領(lǐng)域內(nèi)整體實(shí)力較弱[18]。為此，國家應(yīng)該切實(shí)提升對城市固體廢棄物資源化利用的認(rèn)識與支持力度，從法規(guī)政策到技術(shù)支持，給予該領(lǐng)域足夠的支撐。鑒于此，建議政府部門制定城市固體廢棄物資源化利用的規(guī)劃，對該領(lǐng)域的廣闊前景及社會價(jià)值進(jìn)行評估，并為相關(guān)企業(yè)量身定制金融扶植政策、技術(shù)幫扶政策、稅收優(yōu)惠政策，提升社會資本進(jìn)入該領(lǐng)域的積極性，并為其提供強(qiáng)有力的技術(shù)后盾和人才保障。

4.2 完善相關(guān)法律法規(guī)

城市固體廢棄物資源化利用的高效運(yùn)轉(zhuǎn)需要完善的法律法規(guī)體系作為保障。為此，針對該領(lǐng)域目前存在的法律空白，建議國家基于城市固體廢棄物資源化利用發(fā)展現(xiàn)狀與需求，以母法為基礎(chǔ)，從子法與條例方向入手，建立相應(yīng)的法律法規(guī)，以實(shí)現(xiàn)城市固體廢棄物資源化利用的過程有法可依，有法必依[19]。在具體的法律法規(guī)制定過程之中，建議重點(diǎn)做好城市固體廢棄物資源化利用的強(qiáng)制性約定，比如結(jié)合城市固體廢棄物的具體分類，強(qiáng)制性執(zhí)行資源化利用的具體方向與比例；以垃圾分類管理為基礎(chǔ)，強(qiáng)制對城市固體廢棄物進(jìn)行分類，便于后期資源化處理；以再生資源利用為基礎(chǔ)，制定相應(yīng)行業(yè)或者工序的再生資源使用規(guī)范，實(shí)現(xiàn)原始資源的低效利用。

4.3 提高城市固體廢棄物回收與再生利用率

為切實(shí)提升城市固體廢棄物回收與再生利用率，政府部門及相關(guān)企業(yè)應(yīng)該切實(shí)重視對再生資源的推廣意識與力度，提升全社會利用再生資源的積極性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)原始資源損耗的有效控制，避免浪費(fèi)問題加劇，最終從源頭上降低固體廢棄物的產(chǎn)生量[20]。例如，煤炭在各行各業(yè)中都有著廣泛的應(yīng)用，但是，不同行業(yè)對于煤炭的使用價(jià)值需求量不同，毫無差異地使用煤炭資源，不僅是對有限的煤炭資源的浪費(fèi)，也帶來了較為嚴(yán)重的固體廢棄物危機(jī)，加劇環(huán)境問題。通過添加相應(yīng)的輔助材料，比如粉煤灰與煤巖石混合，可以達(dá)到建筑領(lǐng)域的使用要求，進(jìn)而降低建筑領(lǐng)域?qū)γ禾康囊蕾囆?，從源頭上控制了煤炭固體廢棄物的產(chǎn)生量。

5 結(jié)論

綜上所述，城市發(fā)展中不斷產(chǎn)生固體廢棄物，如何科學(xué)處理以達(dá)到環(huán)保政策要求成為熱點(diǎn)課題。因此，新時期下應(yīng)提升城市固體廢棄物資源化利用，拓展城市固體廢棄物資源化利用途徑，實(shí)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。