一般工業(yè)固體廢物處理現(xiàn)狀研究與展望

唐映紅

（佛山市格美環(huán)?？萍加邢薰?，廣東 佛山 528100）

1 一般工業(yè)固體廢物市場(chǎng)現(xiàn)狀

1.1 一般工業(yè)固體廢物產(chǎn)量大

一般工業(yè)固體廢棄物（以下簡(jiǎn)稱一般固廢）是指從工業(yè)生產(chǎn)、交通、郵電通信等行業(yè)的生產(chǎn)、生活中產(chǎn)生的沒有危險(xiǎn)性的固體廢物。如尾礦、矸石、廢舊輪胎、橡膠、廢紙、菌渣、酒渣、服裝加工邊角廢料、皮革等[1]。這些廢物如果不妥善處理，將對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的污染和破壞。

隨著我國(guó)科技發(fā)展，一般工業(yè)產(chǎn)生的固體廢物產(chǎn)量也持續(xù)增長(zhǎng)。根據(jù)2021 年10 月21 日在第十三屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第三十一次會(huì)議上全國(guó)人大常委會(huì)副委員長(zhǎng)沈躍躍作出的《〈中華人民共和國(guó)固體廢棄物污染環(huán)境防治法〉實(shí)施情況的報(bào)告》顯示，我國(guó)每年一般固體廢物產(chǎn)量約33 億t，如果算上電子廢物冶煉礦渣、粉煤灰等，我國(guó)一般固廢堆存量估計(jì)超過1 000 億t。

1.2 一般固廢處置需求量大

一般固廢對(duì)于土壤、水、大氣都會(huì)造成一定的污染[2]。我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求一般固廢必須得到有效的處理，因此一般固廢處置類型企業(yè)的需求巨大。隨著環(huán)保行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)加劇，產(chǎn)業(yè)升級(jí)、科技化提升，固廢處置業(yè)將持續(xù)增長(zhǎng)，目前已經(jīng)有5 000 家以上的大型企業(yè)進(jìn)軍環(huán)保市場(chǎng)，固廢處置業(yè)市場(chǎng)空間將達(dá)2 000 億元以上。

1.3 一般固廢處置存在問題

1.3.1 處置技術(shù)有限

目前，一般固廢處置方式處置技術(shù)以焚燒、填埋為主，但綜合利用的較少。

1.3.2 投入成本高

一般固廢受行業(yè)來源不同導(dǎo)致其種類不同，成分也不固定，處理和利用困難，需要特殊設(shè)備以及專業(yè)技術(shù)人員，所以處置成本較高。

目前一般固廢常用填埋方式處置，容易造成臭氣、溫室效應(yīng)、爆炸等污染及隱患，填埋需要大量的土地，產(chǎn)生的滲濾液處置成本較高，并且一般固廢中常有廢塑料、橡膠等難降解物質(zhì)，嚴(yán)重制約了填埋業(yè)的發(fā)展。

1.3.3 處置能力滯后

雖然近年來我國(guó)一般固廢處理業(yè)快速推進(jìn)，但是行業(yè)規(guī)模特點(diǎn)基本是散、小、弱，處置投資大，運(yùn)營(yíng)成本高，利潤(rùn)低，且容易造成二次污染等問題，因此造成產(chǎn)廢量大于處置量、處置能力滯后的現(xiàn)狀。

1.4 原因分析

在固廢治理領(lǐng)域，國(guó)家不斷出臺(tái)各項(xiàng)政策，引導(dǎo)處置企業(yè)規(guī)范、健康和持續(xù)發(fā)展。一般固廢處置行業(yè)發(fā)展至今，處置能力雖然有一些提高，但隨著工業(yè)快速發(fā)展，仍顯不足，究其原因如下。

1.4.1 環(huán)保監(jiān)管力度需要加強(qiáng)

國(guó)家新《中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法》的出臺(tái)，各級(jí)執(zhí)法單位的嚴(yán)格執(zhí)法，再到全民參與的環(huán)境監(jiān)督，產(chǎn)廢單位在多重的監(jiān)管中運(yùn)行生產(chǎn)。但現(xiàn)實(shí)中仍出現(xiàn)環(huán)保監(jiān)管不力的現(xiàn)象，這對(duì)一般固廢處置產(chǎn)業(yè)規(guī)范性和發(fā)展是不利的。

1.4.2 處置行業(yè)運(yùn)作規(guī)范性和專業(yè)化有待提高

目前國(guó)內(nèi)一般固廢處置行業(yè)魚龍混雜，既有技術(shù)和服務(wù)一流的環(huán)保公司，也有濫竽充數(shù)、摻雜造假的單位。并且業(yè)內(nèi)人員水平參齊不齊，出現(xiàn)管理不到位、專業(yè)知識(shí)缺乏的現(xiàn)象，需要加大一般固廢從業(yè)單位及人員的職業(yè)技能及規(guī)范操作培訓(xùn)。

1.4.3 技術(shù)交流封閉

近年來一般固廢從業(yè)人員業(yè)內(nèi)交流和溝通相對(duì)封閉，對(duì)技術(shù)相對(duì)保密，但行業(yè)的發(fā)展需要提升技術(shù)和推廣，所以需要建立溝通平臺(tái)，加強(qiáng)業(yè)內(nèi)的資源共享和技術(shù)交流，加大合作機(jī)遇，促進(jìn)行業(yè)快速發(fā)展。

1.4.4 行業(yè)融資能力不足

目前一般固廢處置企業(yè)大多是中小企業(yè)的自然人投資建設(shè)，沒有采用社會(huì)融資方式來擴(kuò)大企業(yè)發(fā)展規(guī)模，特別是一些無資產(chǎn)抵押的小企業(yè)，資金壓力較大，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)發(fā)展受限，行業(yè)面臨較大的壓力。

2 一般固廢處置技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 一般固廢處置技術(shù)概況

一般固廢處理技術(shù)主要有物理法、化學(xué)法、生物法、固化法、熱解法等[1]。物理法一般是將一般固廢經(jīng)過破碎、打包處理，便于貯存、運(yùn)輸和利用。化學(xué)法一般是添加化學(xué)原料例如添加生石灰、石膏等將一般固廢進(jìn)行無害化處理。生物法一般針對(duì)有機(jī)物含量高的一般固廢，利用微生物消解技術(shù)處理。固化法一般是用水泥材料將一般固廢包覆后進(jìn)行安全處理。熱解法是利用高溫破壞一般固廢的組分從而達(dá)到無害化處理，熱解法有焚燒、濕式氧化、熱裂解等方式。

一般固廢不同的成分需要不同的處置技術(shù)，所以任何一種處置技術(shù)并非完全適用于所有的一般固廢。另外不同的處理技術(shù)對(duì)其處理結(jié)果也有差異。因此需要按一般固廢種類、主要成分、數(shù)量、來源、產(chǎn)生工藝條件等因素選擇合適的處理技術(shù)或者是多種技術(shù)的組合處理。

2.2 一般固廢的種類及主要成分

一般固廢是固廢的一種，是工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)活動(dòng)產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)物質(zhì)，對(duì)環(huán)境有一定危害[3]。但與危險(xiǎn)廢物相比，其危險(xiǎn)性較低，管理嚴(yán)格程度不一樣。一般固廢按其來源不同，產(chǎn)生的類別和成分也不一樣，見表1。

表1 不同行業(yè)產(chǎn)生的一般固廢種類

就一般固廢的來源而言，食品工業(yè)產(chǎn)生一般固廢主要以蛋白質(zhì)和脂肪類的魚肉、糧食類和植物性纖維類的蔬菜、瓜果等為主要成分；紡織服裝、橡膠、皮革、塑料等工業(yè)產(chǎn)生一般固廢以廢橡膠、廢塑料、廢布、皮革邊角料、廢纖維等為主要成分；造紙、木材、印刷等工業(yè)產(chǎn)生一般固廢以植物性纖維等為主要成分；冶煉行業(yè)產(chǎn)生一般固廢主要以金屬、廢礦渣、粉煤灰等為主要成分；采礦、建筑、機(jī)械、交通、電器、儀器儀表等工業(yè)一般固廢主要以廢金屬、硅鈣鹽類廢石、尾礦、廢木、廢磚瓦、廢水泥制品、粘土、陶瓷等為主要成分。

3 不同的一般工業(yè)固廢的處置技術(shù)研究

3.1 以含硅鈣鹽類為主的一般固廢處置技術(shù)研究

對(duì)于陶瓷、水泥、砂、石、粉煤灰、電石渣等以氧化硅、氧化鈣、酸式鹽、堿式鹽為主的一般固廢大多是含硅酸鈣的鹽類物質(zhì)，目前的處理技術(shù)有物理法、化學(xué)法、固化法、熱處理法等。其中物理法和固化法主要是將一般固廢經(jīng)過破碎后與其他物料混合或包覆，制備成新的材料，實(shí)現(xiàn)資源回收與利用。彭寧等將粉煤灰、脫硫石膏、電石渣等一般固廢和水泥摻入到人工含鹽砂礫土進(jìn)行加固用以制備成新的建筑材料[4]?；瘜W(xué)法對(duì)陶瓷、水泥、砂、石等以氧化硅、氧化鈣、酸式鹽、堿式鹽等為主一般采用熱處理，使之轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，如經(jīng)粉碎后按不同比例通過高溫?zé)Y(jié)制備復(fù)合水泥、陶瓷或者玻璃等。連水瑕等以幾種富含SiO2的一般固廢（硫酸鋁廢渣、黃磷爐渣、赤泥、高爐渣、粉煤灰等）為原料制備白炭黑，為一般固廢的綜合利用及其可持續(xù)發(fā)展提供參考[5]。Belviso 等將赤泥和粉煤灰混合后，在600 ℃下堿熔處理，在連續(xù)4 d 保持溫度在25～40 ℃的熱水下合成了磁性沸石[6]。鄒正禹等以水泥和粉煤灰為原料，添加活性FeS，按照最優(yōu)配比勻混造粒，經(jīng)過高溫和自然養(yǎng)護(hù)后，制備出優(yōu)級(jí)陶粒[7]。化學(xué)處理法、結(jié)合熱處理法能夠?qū)⒑琛⑩}等硅酸鹽類的一般固廢進(jìn)行資源化再利用，制備成為新的物料，既解決了此類一般固廢的處理，減少了污染風(fēng)險(xiǎn)，又充分利用了廢物，實(shí)現(xiàn)了資源化利用和可持續(xù)發(fā)展。

3.2 以有機(jī)物類為主的一般固廢處置技術(shù)研究

以蛋白質(zhì)、脂肪、植物性纖維素等有機(jī)物為主的一般固廢大多是在食品加工過程中產(chǎn)生。國(guó)內(nèi)外對(duì)該類廢物的處理技術(shù)主要參照廚余垃圾的處理技術(shù)，主要利用生物法處理，例如堆肥、微生物發(fā)酵等，此外也有以通過水解技術(shù)制備生物燃料。

李治陽等開發(fā)廚余垃圾好氧發(fā)酵新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廚余垃圾快速降解，有機(jī)質(zhì)去除率達(dá)到90%以上；并利用污水處理系統(tǒng)、廢氣處理系統(tǒng)對(duì)降解產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)就地?zé)o害化處理，還可以收集好氧發(fā)酵過程中的能量[8]。高婷等將廚余垃圾厭氧發(fā)酵后的沼渣（BR）經(jīng)過干燥、破碎、篩分處理后，通過炭化熱解，結(jié)果確定沼渣炭的最佳制備條件[9]。

利用廚余垃圾制備生物燃料主要有2 種方法：一種是酯交換法生產(chǎn)，主要成分是脂肪酸甲酯類的燃料；另一種是加氫法催化法生產(chǎn)，此法生產(chǎn)的生物燃料基本與工業(yè)柴油相同，但性能更好[10-11]。

綜上，以蛋白質(zhì)、脂肪、植物性纖維素等有機(jī)物為主要成分的一般固廢均可以通過生物發(fā)酵法或化學(xué)法處理等，將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥、生物炭、燃料等物質(zhì)，資源化利用率高，處理殘留低。

3.3 以高聚合物為主的一般固廢處置技術(shù)研究

對(duì)于廢塑膠、皮革邊角料等為主的一般固廢，一般采用焚燒、填埋等方法處理，對(duì)環(huán)境造成危害，與可持續(xù)發(fā)展相違背。而采用催化熱解、生物降解等技術(shù)目前取得了大量的研究進(jìn)展。

催化熱解法可以將含廢塑膠、皮革等一般固廢轉(zhuǎn)化為燃油、烯烴等化學(xué)品，既實(shí)現(xiàn)了處理，又實(shí)現(xiàn)了資源轉(zhuǎn)化[12]。

引入催化熱解法常用的催化劑有SiO2/Al2O3、沸石分子篩、金屬氧化物、活性炭和FCC 等。黃明等研究用5 種分子篩：HZSM-5（25）、USY、HY、MCM-41、HZSM-5（85）對(duì)低密度聚乙烯（LDPE）催化熱解的影響，結(jié)果顯示HZSM-5（25）型催化劑裂解效果最好[13]。安杰研究PE、PP 大分子催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程，以微孔-介孔多級(jí)孔催化材料（包括介孔化ZSM-5、含ZSM-5 微孔結(jié)構(gòu)單元的介孔MCM-41 等分子篩催化材料） 為基礎(chǔ)，提高廢塑料催化轉(zhuǎn)化過程低碳烯烴、BTX 芳烴等化工原料或高品質(zhì)液體燃料的收率[14]。

對(duì)于廢塑膠、皮革類的一般固廢的生物降解技術(shù)，張彤從青島小澗西垃圾填埋場(chǎng)的廢塑料和土壤樣品中篩選出3 個(gè)具有聚氨酯降解能力的自然菌群，這3個(gè)自然菌群能夠降解水性聚氨酯和聚酯型聚氨酯薄膜，產(chǎn)生己二酸和1，4－丁二醇等在聚氨酯合成的單體[15]。劉先睿以垃圾填埋場(chǎng)土壤作為菌株來源，用低密度聚乙烯（LDPE）為唯一碳源，選擇性培養(yǎng)一個(gè)具有LDPE降解潛力的菌株C5 能在90 天將LDPE 厚度減少26%，有助于實(shí)現(xiàn)廢塑膠的生物降解，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)[16]。

此外，還有將廢塑膠、皮革等一般工業(yè)固廢轉(zhuǎn)化為其他產(chǎn)品的研究。孫業(yè)新等將5 種廢塑膠，即低壓聚乙烯（HDPE）、高壓聚乙烯（LDPE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）按不同的配比與煉焦煤進(jìn)行共焦化，結(jié)果表明，添加廢塑料可使煤氣中的可燃成分（H2、CH4、CO）含量均有不同程度的增加，從而提高焦?fàn)t煤氣的熱值[17]。仇雪霞用舊電視機(jī)外殼為原料，利用磺化反應(yīng)和溶脹-滲透法制備大孔型、強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂（MCER），再將二乙醇胺（DEA）接枝到MCER的磺酸基官能團(tuán)上，制備有機(jī)胺復(fù)合材料（MCERDEA），可以應(yīng)用于煤電廠捕集煙道的CO2[18]。

4 結(jié)論與展望

一般固廢因其來源不同而導(dǎo)致種類不同，且成分復(fù)雜繁多?？偨Y(jié)之前針對(duì)不同種類的一般固廢處理技術(shù)的研究成果，對(duì)于不同產(chǎn)業(yè)的一般固廢的處理，提供以下建議與展望。

4.1 對(duì)于以廢金屬、硅鈣類無機(jī)鹽類的一般固廢，可將廢金屬進(jìn)行分類回收再利用；對(duì)無機(jī)物鹽類的一般固廢以燒結(jié)的方式制成陶瓷、水泥、玻璃、磚、瓦等建筑材料進(jìn)行資源回收。

4.2 對(duì)于以廢塑膠、烴類、橡膠、纖維類等一般固廢，既可在源頭先分好類，重新加工利用，也可在后端通過熱解或者碳化方式回收聚合物單體，或制作燃料，或回收其熱能。

4.3 對(duì)于植物纖維素類的一般固廢，可采用熱解的方式制備小分子有機(jī)物或者碳化后回收能量。

4.4 對(duì)于食品工業(yè)的一般固廢，可參照廚余垃圾的處理方式，以利用微生物技術(shù)，采用堆肥、微生物發(fā)酵等實(shí)現(xiàn)資源綜合利用。

4.5 一般固廢的資源化綜合利用，關(guān)鍵在源頭分類，再按照不同的種類和成分選擇合適的處置技術(shù)和工藝。

4.6 一般固廢的資源綜合利用不僅可以減少對(duì)環(huán)境的危害，而且還能夠?qū)⒁话愎虖U的價(jià)值還原，提高資源的利用率，降低生產(chǎn)成本，節(jié)能減排，對(duì)構(gòu)建綠色宜居社會(huì)，推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。