城市固體廢棄物處理及資源化利用途徑

羅寶芳

（呂梁市市政設施維護中心 山西呂梁 033000）

引言

我國城市化進程加快，城市基礎設施、水利水電、軌道交通等行業的興起，使得行業建設中會受到人為影響，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，不僅會壓毀農田、侵占土地，還會破壞環境、污染水資源，影響市容市貌，不符合現代生態文明建設要求。因此，城市固廢處理中，應當落實節約資源和生態文明建設的基本國策，實現固廢資源化利用，發展循環經濟，推動社會實現可持續發展。

1 城市固體廢棄物概述

固體廢棄物是指人們日常生產、生活中生成的固體、半固體廢棄物，分布較為分散，每個地方均會產生，城市固廢包含生活垃圾、工業垃圾及危險固廢等，對社會環境威脅較大，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、普通垃圾等需結合當地氣候、工業、廢物管理等情況，明確其對環境的污染。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，甚至會隨水流滲透至地下層，影響地下水，降低水資源利用價值。而污染物質以有機污染物、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，殺死土壤微生物，破壞土壤生態平衡，改變了土壤土質及結構，還會影響其他生物活動，特別是作為耕地的土壤，濾液也會被農作物吸收，進入食物鏈中損害人體健康。

1.3 大氣污染

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

2 城市固體廢棄物處理技術

固廢處理是利用生物、化學、物理等方式，轉變固廢為便于利用、運輸、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物分解，實現綜合利用或無害化處理，固廢經過生物處理后，其容積、形態、組成均產生較大變化，便于貯存、運輸、處置及利用[2]。該方式相較于化學處理，投入成本更為合理，處理時間較長，處理效率不穩定，包含好氧處理（堆肥）、厭氧處理（厭氧發酵制沼氣）、纖維素糖化、兼性厭氧處理、細菌浸出。

2.2 化學處理法

固廢化學處理是采取化學試劑破壞固廢有害結構，實現無害化處理，或是轉化為便于后續處理的形態。化學反應過程由于較為復雜，影響因素多，多用于成分單一，或化學性質類似的固廢處理中，混合固廢難以利用化學處理法達到預期效果。該方法包含還原、氧化、化學溶出、中和、化學沉淀等，化學處理固廢后可能產生有害殘渣，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構與組成，包含熱分解、焚燒、燒結、濕法氧化等。通過此種固廢處理方式，能夠達成綜合利用、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變固廢狀態及形態，便于利用、存儲或運輸，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。

2.5 固化處理法

固廢固化處理是采取化學-物理方法，在惰性密實基材中包容、摻和有害廢物，使其穩定化，將有害物引入穩定晶格中，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，可減小固廢對環境危害，便于安全處置運輸。

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，回收固廢能源與資源，加快物質循環，創造更多經濟效益，特別是世界面臨著資源開發、消耗迅速，部分資源瀕臨枯竭的現狀，面對越來越大的自然資源壓力，必須實現固廢資源化利用，不僅可節省投資，還能減少污染環境，維護生態平衡。

3.1 垃圾堆肥利用

城市生活垃圾大部分對自然環境無害，經過長時間后能夠自然降解，卻由于城市逐漸擴大規模，過多的生活垃圾超過自然負荷，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，可采取生物技術處理方式，實現資源化利用[4]。以蚯蚓生物技術為例，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，能夠吞食泥土與有機物，生活垃圾含有機物量較高，可為蚯蚓繁殖提供營養。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物為脂肪、碳水化合物等，結合土壤礦物質可生成有機-無機復合體，以糞肥方式排出，改善垃圾水氣交換循環，改善土壤環境。在此過程中，先做好好氧堆肥發酵工作，控制溫度55-70℃，持續3 天殺死垃圾多數寄生蟲卵、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℃，倒入蚯蚓處理池內處理，延續好氧堆肥發酵，堆肥發酵中未分解有機物通過微生物、蚯蚓協同作用分解，利用蚯蚓堆肥僅需5 天左右，整體處理周期為13 天左右，有效克服傳統堆肥方法的弊端。通過此種方式，能夠改善土壤理化性質，蚯蚓糞含有氮、磷、鉀量較高，對農作物具有神奇肥效，使得植物百分百吸收營養，還能減輕污染，用于西紅柿、黃瓜等作物中，可增產25%，增強植物免疫力。

3.2 固廢復合材料

（1）金屬基復合材料

針對過程控制儀表應用能力的培養需求，增設高級PLC技術、現代測控系統兩門選修課程；改進電氣控制與PLC技術、控制儀表及裝置等專業課程的教學模式，如電氣控制與PLC技術增加大量的工程案例教學及利用實驗室設備進行現場編程調試等形式的技能測試環節，控制儀表及裝置利用實驗室現有儀器設備以及實驗教學平臺實施現場儀表教學，并增加平時預留查閱作業以及儀表技能測試內容；工業控制網絡課程也逐步采取考試方法改革，提高學生儀表通信與控制方面的實時設計能力。

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，基質添加玻璃纖維、碎玻璃等，生產成剛度好、硬度高的復合材料，微調工藝各種參數，可獲得多種類型不同的復合材料，以滿足生產需求[5]。此種新型材料能夠保留金屬韌性，也保留硬質廢棄物高硬度優點，做到揚長避短，提高廢舊材料價值。

（2）硅酸鹽基復合材料

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

（3）聚合物基復合材料

城市生產中的工業廢棄物下腳料、尾礦、玻璃纖維、爐渣、廢砂等材料，根據表面粒度、活化度特點采取差異化處理，生成材料強度良好，可將舊農膜、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，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含量差異，使用配方和工藝也不同，能夠生成不同復合材料，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品，常見代塑、代木等產品。此類原材料源于日常生產、生活中，較為常見，價格較低。

3.3 生物環保磚塊

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磚塊[6]。但是，此類固廢制作磚塊難以達到天然材料磚塊效果，自身保溫性與抗壓強度不足，存在使用閑置。國內外正在研究新技術，添加輔助材料的方式，生產環保型磚塊，降低固廢利用成本，仍然需人進一步探索。

3.4 制備生態水泥

城市固廢原料制作生態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、石灰石等補充固廢不足成分，制作為生料后，利用干法回轉窯煅燒生成生態水泥熟料，添加Na2SO4與硬石膏作為調凝劑，共同粉磨至表面積450m2/kg，生成生態水泥[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生態水泥，由于需要穩定成分的垃圾焚燒灰，需構建配套垃圾焚燒廠，加大了投資規模，年產10 萬噸生態水泥線需配套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窯，提高溫度至1650℃進行高溫煅燒，高溫下水泥及垃圾灰能夠通過固液相反應生成水泥熟料，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，排除有害氣體少，熱量可作為煅燒熱源，節約能源，省去焚燒爐體系，成本較低。但是，工藝對于垃圾質量要求較高，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 堆肥厭氧發酵

城市垃圾堆肥主要是采取生物發酵方式將廢棄物降解，按照垃圾狀態，可分為靜態堆肥與動態堆肥方式，相應發酵設備則是封閉式堆肥設施與敞開式堆肥設施。高溫堆肥中，動態堆肥效率更高，卻增加了利用成本，需借助微生物將有機成分分解，生化反應下有機物、氧氣、細菌等物質共同作用，可生成腐殖質、熱量、二氧化碳等物質。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，堆肥屬于好氧反應過程，具有降解有機物速度快、臭味顯著、溫度高的特點，通常采取機械化堆肥操作方式，但是，該堆肥模式占地面積較大，肥效有限，衛生條件仍待提高，需結合其他基礎處理方式方能滿足預期處理效果。

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，為推動資源化發展，應當制定法律制度，包含行政強制措施、激勵手段及自發性民間行動措施，設置配套制度規范體系，以資源綜合利用和回收再利用為主要內容，涵蓋容器包裝、家電、建筑、廚余等固廢。

具體如下：

（1）規定固廢資源化利用規劃制度，明確以社會和經濟發展為基本戰略，做好地方全面規劃工作，推行資源化利用責任制，限制阻礙城市固廢利用的行政行為，對于產品回收利用、責任制度等，確保企業生產、設計產品中能夠以產品再利用率為重要指標，為回收商品提供支持。

（2）規定固廢科技支撐制度，鼓勵利用先進科技實現固廢資源利用，加強各領域技術、工藝創新，特別是產業的開發和創新，政府需加強科技投入，組織研發固廢資源利用技術，推廣高資源化的技術與工藝，減少固廢排放與產生。

（3）建立資源化激勵制度，執行回收資源獎勵制度，提高公眾物資回收積極性，引導建設固廢再生利用與回收產業發展，做到產品商品化，改進財政、信貸、稅收政策，予以再生資源加工企業稅收優惠，還可增設垃圾填埋稅、新鮮材料稅、碳稅、生態稅等引導企業減少使用原生物料，多用再生物品。

4.2 建立回收體系

城市發展中可建立細分回收網絡，按照不同廢棄物、資源種類，確定主體責任，采取線下、線上回收資源模式，構建回收利用循環體系，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施構建若干回收再生資源分揀中心，街道社區收集固體垃圾后，運輸至區域內分揀中心，完成預處理與再次分揀。

（2）廢有色金屬、廢鋼等邊角料及報廢汽車、機械設備等居民無法丟棄，或是自行處理的資源，生產者應負責回收，構建生產、應用、回收、資源化利用的循環體系。而建筑類固廢由拆除施工的建筑單位或房地產企業清運處理。

（3）餐廚廢棄物由對應的食堂、酒店、參觀等單位統一回收，運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，街道社區定點收集運輸至回收點，統一轉移餐廚垃圾至企業，進行填埋或堆肥處理。

通過以上方式，實現回收利用創新，還要合理使用互聯網、大數據等技術，特別是有價值物品，如電子產品、快遞箱、紡織品等，以“互聯網+實體回收”模式，創新回收體系，鼓勵下游對回收固廢綜合利用，延伸企業回收服務。

4.3 加大宣傳力度

在城市固廢利用中，采取新媒體、輿論監督等方式，加強宣傳固廢處理力度，樹立城市居民環保意識，使得民眾能夠明確合理處理和利用固廢降低對城市環境的影響，保證居民能夠配合政策及垃圾回收體系，科學、規范的處理生產、生活固廢。并且，鼓勵企業生產中，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，煤炭作為生產及經濟發展重要能源，也是常見自然資源，每年約產生數以萬計煤矸石，合理利用可做到變廢為寶，降低環境負擔，推動城市實現可持續化發展。可將煤矸石用于建筑材料中，替代實心黏土磚，提高固廢利用率。

結語

綜上所述，城市發展中不斷產生固體廢棄物，怎樣科學處理、落實環保政策要求成為熱點課題。因此，新時期下應當對城市固體廢棄物資源化利用，采取垃圾堆肥利用、生產復合材料、生物環保磚塊、制備生態水泥、堆肥厭氧發酵的方式，實現固體廢棄物再利用，避免固體廢棄物對生態環境和人體健康造成影響，促進城市可持續發展。