固体废弃物收集、处理及资源化利用技术探究

2020-07-31吴宁廖达秀徐正权吴荫津

中国化工贸易·中旬刊 2020年4期

吴宁　廖达秀　徐正权　吴荫津

摘要：基于工业化进程发展，越来越多的固体废弃物产生了，其中包含了大量的有毒物质，既造成了大气、水、土壤等污染，还影响了人类健康。同时，在该类固体废弃物中，还存在一些有用物质，通过一些手段处理，即资源化利用技术，可以转换为有用物质，实现废弃物的循环使用。

关键词：固体废弃物;废弃物收集处理;资源化利用技术;垃圾处理中心;再生技术

在经济飞速发展的同时，国内各个地方产生了大量的固体废弃物，其影响人们正常生活。根据统计，在全世界范围内，年固废产量约为100亿t，我国年产为5亿t;年城市垃圾产量为4.9亿t，其中我国年产量为1.5亿t[1]。同时，我国工业企业产生的危险、固体废物越来越多，在农业固废中，主要废弃物为牲畜禽粪便。对此，相关人员采取了一系列措施，以收集、处理固废，收效甚微，尤其在无害化处理方面，急需新的措施。

1 固体废弃物的收集

1.1 生活固废的收集

分类、收集垃圾是很复杂的工作，需要社会各界人士参与其中，包括居民、企业、政府、以及拾荒人员等，同时彼此间互相配合，以构成统一体系。在垃圾分类工作中，每个人都要做好分类源头工作，要充分体现便民原则。对此，国内垃圾分类执行一定的管理标准：第一步，居民源头粗分，将垃圾分为干、湿两种。第二步，干垃圾送去拾荒者合作社，以进一步细分类，不可回收的送到垃圾处理中心，可回收的卖给废品回收公司;湿垃圾送到垃圾处理中心[2]。同时，现阶段还制定了新的生活垃圾分类标准，比如上海市执行的垃圾分类标准，其一可回收物，即可循环利用、回收的物品，比如废金属、废塑料、废纸张、废织物等;其二有害垃圾，即现在危害、或者将来伤害自然环境、人体健康等物品，比如废药品、废灯管、废电池等;其三湿垃圾，即易腐垃圾，比如中药药渣、瓜皮、果核、过期食品、剩菜剩饭等;其四干垃圾，即其他垃圾，除了上述三种物质外的物品。

1.2 工业固废的收集

在工业固废中，拥有16个大类，包含废油脂、化工下脚、机电五金、玻璃、人发、牲骨、化纤、棉、麻、纸张、塑料、有色金属、黑色金属、橡胶等，总共涉及1000多个品种[3]。在国内处理工业固废时，一般遵循一个原则，即谁污染，谁治理。具体而言，对于大型企业，会分配一些人员、管理系统等，自己收集、运输工业固废;对于中型企业，一般采取划片包干回收、定期回收等方式;对于小企业，一般借助回收部门，由其直接回收处理。

1.3 农业固废的收集

农业固体废弃物，一般属于有机物，第一种收集方式为燃烧，将废弃物转变为草木灰，收集起来撒入田中，可以起到一定的肥田效果;第二种收集方式，将废弃物制成畜牧饲料，送给牲畜食用，产生畜禽类粪便，之后送入沼气池以产生沼气，供農民日常使用;第三种收集方式，将农业固体废弃物直接还田。

2 固体废弃物的处理

2.1 传统型处理技术

2.1.1 填埋

在众多处理废弃物的方式中，填埋既是主要方法，也是传统方法。在国内，大部分固体废弃物，没有经过任何处理，就直接填埋处理了。在填埋的过程中，一般选择低洼地带，既处理了废弃物，还可以制作简易公路、覆盖造地，也可以充作基坑、便道材料[4]。该种处理方法，处理花费较少，处理技术简单，可以大面积使用，但是占用土地量大，资源化利用率低，处理效果不太好，同时废弃物降解较慢，很容易影响自然环境。

2.1.2 焚烧

在使用焚烧方式时，当废弃物焚烧后，其会转化为热能，即实现减量化。该种处理方法，可节省用地，且处理快捷，但是在焚烧后，会产生废渣、废气等，污染环境。若想减小污染，需要加强后期治理，费用比较大。换而言之，焚烧造成的二次污染也是一种难题，在使用此种方式时，要综合考虑多种因素。

2.1.3 堆肥

堆肥就是利用微生物将固体废弃物中的有机材料部分进行腐蚀分解形成肥料。此种处理方法优点是技术较可靠，在国内堆肥技术已有相当经验;缺点是堆肥技术仅针对建筑固体废弃物中的有机材料部分，处理量不大，同时处理过程中有轻微气味，对环境有一定程度影响。

2.2 直接型处理技术

回收利用方式，又被称为直接型处理方式。在使用过程中，首先初步分类废弃物;其次简单处理废弃物;最后直接利用。此种处理技术属于再生利用技术，且操作简易，环境影响较弱，还可以获得一定回收利润，但是此种方式利用率低，资源化价值较小，很容易造成浪费，划分为粗资源化阶段。

2.3 循环型处理技术

分析循环再生处理方式，可以发现其处于循环型技术领域。在实际使用过程中国，其要借助一些再生技术，接受一些处理操作后，用作产生其他材料，比如建筑垃圾经过处理后，可以转变为再生骨料，可以制作再生混凝土、再生砌块、再生砖等[5]。此种处理方法，主要采用重加工的方法，实现废弃物的再一次使用，减少新资源的耗费，大幅度减少了生产、运输能源等花费，属于精资源化阶段;但是再生处理技术使用起来比较复杂，且加工处理需要一定的费用，还有可能带来二次污染。

对比上述5种处理技术，具体情况见表1。

通过分析表1内容可以得知，国内固废处理措施有待提升，整体资源化利用率低，其中再生技术还处于研发初级阶段。同时，堆肥、焚烧、填埋等方式使用较为广泛，但是使用效率较低。此外，循环再生属于较高级技术，环境影响程度较小。

3 固体废弃物的资源化利用

3.1 分选技术

在资源化利用固体废弃物中，固体废物分选是很重要的一种手段，其可有效实现固废减量化、资源化。使用这一技术，可以挑选出固废中的有用资源，并将其与有害物质分离，以便之后再一次利用，期间，也可以参考粒度级别，实现物质分离工作。考虑物质性质的不同，可以制造专门的机械，分选技术可以分为光学分选、涡电流分选、磁力分选、重力分选、手工筛选等。通过调查可以发现，生活垃圾处于增长阶段，速度为8%-10%/年，而分选技术可应用于该类垃圾处理中，同时其只是整体操作中一个环节，没有办法单独完成固废资源化。针对这一技术，张勇辉等[6]展开了相应研究，其发现结合有机物官能团，可以使用红外吸收光谱分析技术，产生不同的光谱图，从而实现物质分选工作;同时，借助图像识别技术，可以分拣某一垃圾;此外，利用变重分选技术，可利用不同亲水性差异，实现轻物质分选，属于创新分选技术;另外，还可以使用温度传感技术，以分选物资。总之，基于科学技术发展，越来越多的新技术融入到垃圾分选工程中，可有效提升固废资源化、无害化。

3.2 焚烧与热解技术

在垃圾处理方法中，焚烧法综合性比较高，其主要利用深度氧化、高温分解等操作，有效分解有害废料，将其转变为无害物质。使用这一手段后，可以大幅度减少残渣，体积一般降低90%以上，重量降低80%以上，即减量效果好，处理较为彻底。同时，建设、运行焚烧厂，要消耗大量费用，且毒性较高，容易发生二次污染。

此外，等离子体处理技术，也是一种焚烧与热解技术。除了气态、液态、固态外，物质一般以等离子体形态存在，该种物质内部包含大量活性粒子，比如激发态分子、自由基、正负离子、高能电子等。活性粒子中蕴含的能量，最高可达几十eV，大大超过聚合材料中蕴含的结合能。在使用等离子体技术时，借助电弧放电这一操作，可以火大5000K等离子体，会大幅度提升垃圾温度，最终摧毁废物。其中，可燃有机成分，会充分裂解气化，最终转化成合成气;其他物质，会成为熔渣，类似玻璃体。合成气既可以生产一些物质，比如生物柴油、甲醇、乙醇等，还可以直接用于发电;而熔渣经过加工，可以生产建筑材料。谢红等[7]针对生产问题，给出了一些有效分析，比如在控制二噁英产生过程中，可以使用两种方法，其一、采用3T技术，停留时间超过2s;温度超过850℃;采用二次风，保证空气、燃烧物混合充分，以降低二噁英前驱物质。其二，利用等离子二级反应器，重整合成气，保证处理后合成气温度处于900-1200℃间，此时二噁英物质可降低99.9999%;在再生时，急冷降温烟气，帮助其快速度过再生温区，即200-500℃;减少烟气停留时间，要保持在1s内，保证整套系统气密性，严格控制空气量，以防空气渗入，同时焦油的产生，主要受停留时间、转换温度等因素影响，借助这一措施，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，也可以用碱液洗涤、喷淋，以提升合成气品质。

3.3 生物处理技术

垃圾堆肥技术，也被称为生物处理技术。在使用这一技术的过程中，主要利用微生物，以分解有机固体废物，既可将其转变为肥料、饲料、食品等物质，还可在其中提取金属，其主要分为好氧、厌氧两种堆肥处理方式。其中，在使用好氧堆肥技术时，温度要保持在50-65℃，也叫作高温堆肥技术。而厌氧发酵方式，多用于城市生活垃圾的处理中，其可以有效分解垃圾中蕴含的有机物，并产生大量甲烷、少量二氧化碳等物质，并支持微生物参与生命活动，属于高新技术的一种，具备良好的生态、环保价值。杨林等[8]针对这一技术，给出了环保处理矿山固体废弃物的想法，其在研究代谢营养元素、重金属等的同时，还探究了该领域的未来发展，比如重金属代谢研究、碳代谢研究等。

3.4 能源回收--RDF焚烧发电

垃圾衍生物燃料（RDF），其主要包括两种，一种是干燥、粉碎可燃物，获得的固体燃料;另一种是去除不可燃物后，以废塑料、纸等为主的物质。相比直接焚烧垃圾，RDF焚烧技术带来的污染较小，且燃烧稳定;RDF制造后，可减容除臭，且方便储藏、运输;同时，在RDF中加入煤、氧化钙等，可提高热值，降低燃烧时HCI排放、尾部烟道腐蚀等，并减少二噁英等物质的产生。孙新宗等[9]主要研究RDF流化床气化特性，细致了解了该物质的组成、以及能量分布等，并分析了在气化产物组成中进气温度的影响，还探究了飞灰、底渣等重金属含量、焦油组分。隋文杰等[10]主要研究RDF气化特性、热解机理等模型，并探究了垃圾样品的各项指标，比如活化能、燃尽点、着火点等，并给出高斯拟合模型，可定量分析组分间影响。

4 结束语

综上所述，在我国范围内，有关固体废弃物收集、处理等方面，已经获得大幅度进步，但是资源化利用方面，还有待提升。全面分析可以发现，在众多处理固体废弃物的技术中，只用资源化利用技术立足于问题根本，同时焚烧发电、资源化RDF、生物处理、分选技术等技术的出现，也为资源化利用提供了新技术，尤其是焚烧发电、等离子体处理等技术，为固废资源化利用工程，开创了良好的工业化前景。

参考文献：

[1]朱泓宇，赵海光.固体废弃物收集、处理及资源化利用技术探究[J].环境与发展，2019（9）：100-102.

[2]呼斯冷，刘峻珲，贾挨兵，等.餐厨垃圾处理及资源化利用——以乌审旗餐厨垃圾处理厂为例[J].北方环境，2018， 030（001）：67-68.

[3]崔兵，贡恩伟.畜禽养殖废弃物生态处理技术及资源化利用的研究[J].环境与发展，2018，30（06）：100-101.

[4]吕晶，樊静，徐建玲，等.废弃物净化家庭生活污水的资源化利用探究[J].东北師大学报：自然科学版，2018， 050（001）：149-154.

[5]孟繁华，贾璇，吴雅楠.我国畜禽养殖废弃物资源化利用技术及模式研究[J].再生资源与循环经济，2018（009）：10-12.

[6]张勇辉，邹文兵.农业废弃物处理与资源化利用途径探讨[J].科学与财富，2018（006）：141-142.

[7]谢红.固体废弃物收集、处理及资源化利用技术进展[J].资源节约与环保，2018（001）：100，102.

[8]杨林.矿山固体废弃物的危害及其环保治理技术研究[J].中国资源综合利用，2020（001）：100+102.

[9]孙新宗，吴昕昊.工业固废的收集、处理与资源化利用技术[J].化工管理，2019（009）：62-63.

[10]隋文杰，贾洪玉，敬佩，等.中国果品加工固体废弃物资源化利用现状与分类管理研究[J].农业工程学报，2018， 034（z1）：172-180.

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