固體廢物處理方法及資源化利用現(xiàn)狀

趙 潔，張曉佳，葉 紅，張新功

（青島惠城環(huán)保科技集團(tuán)股份有限公司，山東 青島 266555）

國家一系列關(guān)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)的法律法規(guī)等相關(guān)政策的出臺(tái)，足以看出環(huán)境保護(hù)問題尤為重要。固體廢物問題也是環(huán)境問題中最亮眼的問題之一。由于我國人口眾多，固體廢物產(chǎn)生量具大，但綜合利用率低。固體廢物會(huì)對(duì)環(huán)境、人類產(chǎn)生多方面影響。固體廢物處理已成為當(dāng)今社會(huì)最為重要的熱點(diǎn)問題之一。資源化利用是固體廢物處理的一種手段，通過固體廢物資源化技術(shù)等工藝，能夠解決固體廢物問題，起到減少環(huán)境污染，提高社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益作用［1-4］。

1 固體廢物的類型

固體廢物形式比較多樣化，成分、特征也相對(duì)復(fù)雜。根據(jù)固體廢物產(chǎn)生源的不同，國際和國內(nèi)對(duì)固體廢物的分類有所不同。國際上將固體廢物分為礦山固體廢物、工業(yè)固體廢物、城市固體廢物、農(nóng)業(yè)廢棄物，以及化工產(chǎn)業(yè)與放射工業(yè)廢棄物等五類。國內(nèi)將其分為三類，分別為工業(yè)固體廢物、城市垃圾、農(nóng)業(yè)廢物。工業(yè)固體廢物的種類多達(dá)16個(gè)，主要包括金屬材料、廢舊玻璃、管線等；城市垃圾種類同樣繁多，主要包括廚余垃圾、塑料包裝盒、廢紙、一次性餐具等；農(nóng)業(yè)廢物主要包括農(nóng)作物秸稈、果殼、人畜糞便等［5-9］。

2 固體廢物的危害

固體廢物種類繁多，許多固體廢物中夾雜著有毒有害的物質(zhì)，一旦處理不當(dāng)，會(huì)通過一些不同的傳播途徑對(duì)土壤、大氣、水體造成污染，影響環(huán)境衛(wèi)生，危害人體健康［1，10］。

2.1 土壤污染

工業(yè)固體廢物排放量大且很難充分的將其回收利用，個(gè)企業(yè)會(huì)將其掩埋至荒蕪的野外，這些廢物會(huì)對(duì)土壤造成直接或者間接污染；隨著時(shí)間的推移，一些有毒有害物質(zhì)下滲到土壤中，造成土壤的鹽堿化，影響植物的生長，同時(shí)還會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境；有些不易分解的工業(yè)固體廢物數(shù)百年甚至更長時(shí)間都不能降解，將會(huì)影響幾代人的生活環(huán)境。城市垃圾大量堆放的固體廢物不僅會(huì)占用大量土地面積，造成資源浪費(fèi)，而且還含有一些重金屬等有毒有害物質(zhì)，下滲到土壤中，會(huì)造成土壤中的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變。被污染的農(nóng)作物一旦被人們食用，將影響身體健康，我國是農(nóng)業(yè)大國，每年會(huì)產(chǎn)生大量的農(nóng)業(yè)廢物，畜禽的糞便利用率不高，導(dǎo)致過量的使用畜禽糞便加重了土壤的污染，影響農(nóng)作物的生長［3，5，12-16］。

2.2 大氣污染

工業(yè)固體廢物也會(huì)對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染。在工業(yè)排放過程中會(huì)產(chǎn)生大量的氮氧化物、硫氧化物以及粉塵。酸性氣體、粉塵被人體吸入后會(huì)對(duì)呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生傷害。酸性氣體與水蒸氣結(jié)合成酸雨，也會(huì)對(duì)建筑物、農(nóng)作物造成嚴(yán)重影響；城市垃圾在運(yùn)輸處理過程中，細(xì)小的粉末和粉塵隨風(fēng)吹散到空氣中，長時(shí)間堆積或者填埋的廢物會(huì)散發(fā)出有害氣體，以及在生活、垃圾焚燒時(shí)散發(fā)的酸氣等都能夠嚴(yán)重污染大氣環(huán)境；農(nóng)村廢物中秸稈的利用率低，區(qū)域發(fā)展不平衡，大量的秸稈焚燒或者廢舊的農(nóng)膜在露天焚燒時(shí)都會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣，污染大氣環(huán)境［12-16］。

2.3 水體污染

工業(yè)固體廢物同樣也會(huì)對(duì)水體造成嚴(yán)重污染。工業(yè)固體廢物排放到河流或者地下水，都會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生改變：影響水體pH值，打破應(yīng)有的酸堿平衡，影響水植物的生長發(fā)育。一些含有重金屬離子的有毒有害物質(zhì)，會(huì)同人們進(jìn)食的水生物聚集到人體，造成人體傷害；當(dāng)這些工業(yè)固體廢物滲入地下水系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致水體含有大量的重金屬離子，被人們飲入后同樣會(huì)對(duì)身體產(chǎn)生危害；城市垃圾流入河流或者露天垃圾被雨水沖刷進(jìn)入河流，造成水質(zhì)污染、水生物滅絕；由于我國各區(qū)域發(fā)展不平衡，大量的農(nóng)村生活垃圾沒有統(tǒng)一管理隨意倒入河流、堆積大量垃圾隨著雨水流入河流以及農(nóng)藥包裝殘余的農(nóng)藥也會(huì)滲入到河流造成污染，影響水質(zhì)［12-16］。

3 固體廢物的收集處理技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)

隨著近幾年國家和社會(huì)對(duì)環(huán)境的問題越來越重視，人們對(duì)保護(hù)環(huán)境的意識(shí)也在不斷提高。國內(nèi)外各企事業(yè)單位對(duì)固體廢物的收集處理方法更為關(guān)注。同時(shí)國內(nèi)外按照處理固體廢物的基本原則也在對(duì)固體廢物的處理方法等進(jìn)行不斷的探索，并根據(jù)固體廢物的種類、性質(zhì)的不同選擇合適的處理技術(shù)。目前工業(yè)固體廢物、城市垃圾、農(nóng)業(yè)廢物三類固體廢物中的工業(yè)固體廢物是傷害最大的，處理難度也是最大的。

3.1 工業(yè)固體廢物處理技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)

目前常用的工業(yè)固體廢物的處理方法有垃圾填埋處理技術(shù)、集中焚燒處理技術(shù)、壓實(shí)處理技術(shù)、破碎處理技術(shù)（沖擊法、擠壓法及混合法等）、分選處理技術(shù)（磁力分選法、重力分選法及光學(xué)分選法等）、固化處理技術(shù)（塑性固化處理方法、熔融固化處理方法及水泥固化處理方法等）、生物分解處理技術(shù)、熱分解處理技術(shù)、快速碳酸化技術(shù)、等離子氣化技術(shù)、超臨界水氧化。工業(yè)固體廢物的處理手段主要是垃圾填埋處理技術(shù)和集中焚燒處理技術(shù)［7，15］。

垃圾填埋處理技術(shù)是在坑洼的地帶對(duì)工業(yè)固體廢物進(jìn)行填埋。填埋處理技術(shù)主要分為傳統(tǒng)填埋處理技術(shù)、衛(wèi)生填埋處理技術(shù)和生態(tài)填埋處理技術(shù)。隨著科技的進(jìn)步，傳統(tǒng)填埋法技術(shù)已經(jīng)落后，目前主要采用生態(tài)填埋法。生態(tài)填埋法是衛(wèi)生填埋方法的一種改進(jìn)，也是垃圾填埋處理技術(shù)未來重要的發(fā)展方向。優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)工藝簡(jiǎn)易、具有安全性、能夠提高經(jīng)濟(jì)效益；缺點(diǎn)：需占用大量的土地，此種處理方法在發(fā)達(dá)的沿海城市會(huì)受到一定的限制［7，10］。

集中焚燒處理技術(shù)是將工業(yè)固體廢物集中焚燒，將一部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，達(dá)到廢物減量化、無害化和資源化［10，17］。優(yōu)點(diǎn)：此方法能夠節(jié)約用地，可以進(jìn)行供熱，提高使用效率；缺點(diǎn)：焚燒過程會(huì)產(chǎn)生大量廢氣、廢渣容易導(dǎo)致二次環(huán)境污染［10］。

3.2 城市垃圾處理技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)

目前常用的城市垃圾處理方法有：堆肥處理技術(shù)、填埋技術(shù)（衛(wèi)生填埋法、壓縮垃圾填埋法、破碎垃圾填埋法）、焚燒處理技術(shù)［18］。

堆肥處理技術(shù)是利用微生物將城市垃圾中的有機(jī)物進(jìn)行腐蝕、降解，形成有用的有機(jī)肥料，達(dá)到無害化的處理技術(shù)［10］。優(yōu)點(diǎn)：此方法技術(shù)比較可靠，資源化利用率高，能夠?qū)⒂袡C(jī)固廢的體積減少50～70%［3，10，19-20］。缺點(diǎn)：此方法技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，占用大量土地，處理量相對(duì)較小，處理周期長，衛(wèi)生條件差，會(huì)有輕微氣味，當(dāng)有機(jī)固廢中有毒有害物質(zhì)進(jìn)入土壤、地下水容易產(chǎn)生土壤、水質(zhì)的污染，最終影響到人體［1，3，10，19，21］。

衛(wèi)生填埋技術(shù)主要是采用一些工程技術(shù)手段，根據(jù)環(huán)境衛(wèi)生填埋標(biāo)準(zhǔn)將城市垃圾在山溝、廢坑進(jìn)行堆填、壓實(shí)［21］。優(yōu)點(diǎn)：具有處理量大且效率高，便于操作，投資少的特點(diǎn)［19，21］。缺點(diǎn)：衛(wèi)生填埋需占用大面積土地，還需要對(duì)城市垃圾進(jìn)行分類后才能填埋，垃圾填埋的自然穩(wěn)定化需要幾十年的時(shí)間。期間所產(chǎn)生的有毒有害等貴金屬嚴(yán)重破壞土壤，容易產(chǎn)生二次污染；在垃圾填埋場(chǎng)周圍產(chǎn)生的重大氣味，不僅會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成影響，還會(huì)影響人體健康［19，21，22］。

焚燒處理技術(shù)采用高溫?zé)崽幚砉に嚕鞘欣诜贌隣t內(nèi)經(jīng)過800～1000℃高溫燃燒，充分氧化具有化學(xué)活性成分的物質(zhì)使其排出含有無機(jī)成分的熔渣［21］。優(yōu)點(diǎn)：所需占地少、運(yùn)行周期相對(duì)較短，可回收焚燒余熱可以進(jìn)行再利用［3，19］。缺點(diǎn)：焚燒設(shè)備昂貴運(yùn)行成本高、工藝復(fù)雜，焚燒產(chǎn)生大量有害氣體導(dǎo)致大氣污染［3，19，21］。

3.3 農(nóng)業(yè)廢物處理技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)

目前常用的農(nóng)業(yè)廢物的處理方法有：焚燒處理技術(shù)、填埋處理技術(shù)、秸稈還田技術(shù)、秸稈固化與炭化技術(shù)、制備食用菌培養(yǎng)基技術(shù)、制備食用菌培養(yǎng)基技術(shù)、制備復(fù)合材料技術(shù)、畜禽糞便處理技術(shù)（堆肥法、快速干法、微波法、膨化法、充氧動(dòng)態(tài)發(fā)酵法）［22］。

焚燒處理技術(shù)是將固體廢棄物投放到焚燒爐中充分燃燒，焚燒過程產(chǎn)生的能量再利用［24］。優(yōu)點(diǎn)：流程方便，處理量大。缺點(diǎn)：直接燃燒會(huì)對(duì)大氣產(chǎn)生污染［24］。

堆肥處理技術(shù)是在合適的通風(fēng)、溫度和濕度條件下，通過細(xì)菌和真菌的發(fā)酵，完成有機(jī)廢物的分解［24］。優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)可靠，資源化利用率高。缺點(diǎn)：周期長，會(huì)產(chǎn)生異味。

填埋處理技術(shù)首先對(duì)農(nóng)業(yè)垃圾進(jìn)行分類，將能夠再次利用的保留下來，最后將處理好的廢物通過不同的機(jī)器進(jìn)行處理［24］。優(yōu)點(diǎn)：便于操作，投資小，處理量大。缺點(diǎn)：占用大量土地。

秸稈還田技術(shù)是利用能夠產(chǎn)生纖維素酶的快速堆肥劑，在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)將秸稈堆制成有機(jī)肥堆，腐解還田或者通過田間直接焚燒，燒灰還田［22］。

制備復(fù)合材料技術(shù)是利用廢棄物植物纖維性將其進(jìn)行加工生產(chǎn)紙板、人造纖維板、輕質(zhì)建材板等復(fù)合材料［22］。

4 固體廢物資源化利用

4.1 工業(yè)固體廢物資源化利用

隨著我國工業(yè)化的發(fā)展，工業(yè)固體廢物成為主要廢棄物，同時(shí)也是目前種類最多、資源化利用難度最大的固體廢物之一。焚燒、填埋等傳統(tǒng)的工業(yè)固廢處理技術(shù)很容易造成環(huán)境污染問題，甚至?xí){到人們的身體健康。其實(shí)，并不是所有的工業(yè)固廢都沒有用處，大部分工業(yè)固廢進(jìn)行相應(yīng)技術(shù)處理可將其進(jìn)行再利用［25］。

工業(yè)固體廢物資源化利用主要采取兩種手段，分別為原料回收利用和對(duì)廢物進(jìn)行循環(huán)再生，其目的是“變廢為寶”，使其具有最好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，能夠提高社會(huì)效益，使廢物資源化，還能起到保護(hù)環(huán)境的作用。

將工業(yè)固體廢棄物資源化利用的方法途徑很多，可以將工業(yè)廢物轉(zhuǎn)變成肥料和建筑材料，也可以提煉工業(yè)廢物中有價(jià)值的金屬和非金屬元素，充實(shí)我國的化工產(chǎn)品。可以將鋼鐵廢渣中鐵、錳等金屬和非金屬元素進(jìn)行回收再利用。廢渣中的有色金屬，可以進(jìn)行二次資源開發(fā)和利用。還可以將化工廢渣中沒有反應(yīng)的部分原料制成磚、水泥等［3，10，16，25］。

4.2 城市垃圾資源化利用

隨著我國城鎮(zhèn)人口的越來越多，會(huì)產(chǎn)生大量的城市垃圾。如果不能采用及時(shí)恰當(dāng)?shù)奶幚矸椒〞?huì)對(duì)人們的日常生活造成巨大影響。有些城市垃圾還是存在一定的價(jià)值，如果能夠采用合適的方法進(jìn)行加工處理，可以“變廢為寶”。

隨著垃圾的分類回收，可以將廢紙、塑料瓶等，進(jìn)行資源化利用。廢紙可以成為造紙的再生原料。廢棄食物可作為飼料的來源，能夠提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益［10，25］。

4.3 農(nóng)業(yè)廢物資源化利用

目前，大多數(shù)農(nóng)業(yè)廢物都能進(jìn)行再利用。例如，在養(yǎng)殖業(yè)方面，養(yǎng)殖戶可以建設(shè)沼氣池，來分解大量的糞便，還能制取沼氣。秸稈可以再利用，通過加工可以生產(chǎn)紙板、人造纖維板等；秸稈還可以利用堆肥法成為一種非常好的農(nóng)業(yè)肥料等［25-26］。

5 結(jié)語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢物，固體廢物不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，還會(huì)對(duì)人類健康產(chǎn)生傷害。填埋、焚燒、堆肥等傳統(tǒng)處理技術(shù)等級(jí)相對(duì)較低。城市垃圾分類回收、工業(yè)固體廢物的原料回收利用和循環(huán)再生、農(nóng)業(yè)廢物還田、加工飼料等較高等級(jí)處理技術(shù)，能夠有效節(jié)約資源。希望國家出臺(tái)相關(guān)激勵(lì)政策，讓高等級(jí)資源化利用技術(shù)在中國具有廣闊的發(fā)展前景，解決我國固體廢物問題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。