工業固廢收集、處理與資源化利用技術及應用研究

曾世強

（瀚藍（佛山）工業環境服務有限公司，廣東 佛山 528000）

引言

隨著全球工業化進程的不斷加快，工業固廢的產生量相應增多，這些工業固廢包括廢水、廢氣與固體廢物，其中包含大量的有毒有害物質，可能對環境和人類健康造成嚴重威脅。利用傳統方式處理這些工業固廢往往存在效率低、排放污染、資源浪費等問題，因此，亟需尋找一種高效、經濟、環境友好的處理與利用方法[1]。通過對工業固廢收集、處理與資源化利用技術及應用進行研究，可以最大程度地減少固廢對環境的危害，并將其轉化為能源或其他有價值的產品，從而推動固廢處理技術的創新與發展，并為實現清潔環境、可持續發展做出積極貢獻。

1 工業固廢收集技術

工業固廢收集技術主要根據固廢的性質、形態及產生過程進行選擇，不同收集技術的優缺點各不相同（見表1）。常見的工業固廢收集技術主要包括以下幾種：（1）排放口收集：通過在工業設備或生產流程的排放口安裝管道、排氣罩等裝置，直接收集廢氣、廢液或廢渣。（2）集中式收集系統：建立專門的收集系統，通過管道網絡連接不同產生源點，將固廢集中收集到一個中心處理區域。這種方式適用于大規模工業園區或廠區。（3）零散式收集：針對小規模或分散產生固廢的情況，采用手工或機械方式進行收集。（4）自動化收集：利用傳感器、控制系統和自動化設備，實現對固廢的智能化收集。

表1 不同工業固廢收集技術的優缺點對比

2 工業固廢處理技術

工業固廢處理技術多種多樣，具體的選擇方法取決于固廢的性質、種類和處理目標，而不同固廢處理技術的優缺點也不相同，其特點和優缺點的對比詳見表2。

表2 不同處理技術的特點與優缺點對比

2.1 物理處理技術

物理處理技術是指運用物理原理、機械手段來改變固廢的形態、大小、密度等性質，以達到分離、減量或改善處理效果的目的。常見的物理處理技術包括以下幾種：（1）分選法：分選技術是將固廢按不同的特性進行分類和分離的過程，常用方法有篩分、振動篩、氣流分選等。（2）破碎/粉碎法：是將固體廢棄物進行機械加工，使其變得更易處理或回收。通過破碎/粉碎可以有效降低固廢的體積，并改變固廢的形態。常見設備包括破碎機、粉碎機、切割機等。（3）干燥法：是通過蒸發、加熱或其他方法去除固廢中的水分。通過干燥技術可以減小固廢體積，改變其物理性質，便于后續處理和利用。常見的干燥方法包括自然晾干、熱風干燥、真空干燥等。

2.2 化學處理技術

化學處理技術是通過運用化學原理、化學反應來改變固廢的性質，以達到處理和凈化的目的。常見的化學處理技術有：（1）中和/調節pH值法：中和是指通過添加酸堿物質來中和固廢中的酸堿度，使其達到安全處理要求。（2）氧化/還原法：是指通過化學氧化劑或還原劑對固廢進行處理，以降解有害物質或改變其性質[2]。而在金屬廢料處理中，還原劑（如氫氣、亞硫酸鹽等）可被用于還原金屬離子，使其變成可回收利用的金屬。（3）化學沉淀法：是通過添加沉淀劑使廢水中的懸浮顆粒沉淀下來，從而實現懸浮物的分離與去除。（4）氣相處理法：主要用于處理廢氣中的有害氣體，常用的方法有吸附、催化、洗滌等方法。通過催化轉化法可以將廢氣中的有機物或無機物氧化為無害的物質；洗滌法則是通過加入適當的溶液使有害氣體溶解，從而達到凈化的效果。

2.3 生物處理技術

生物處理技術是利用微生物（如細菌、真菌）或其他生物體（如植物）來降解、轉化或吸附固廢中的有害物質，以達到處理、凈化的要求。常見的生物處理技術有：（1）堆肥：是將有機固廢進行厭氧或好氧堆肥處理的方法，通過微生物的作用使有機廢物發生降解并產生肥料或土壤改良劑。在堆肥過程中，微生物能夠分解有機物質并產生熱量，使溫度升高，促進有機物的分解、病原微生物的滅活。這種處理方式適用于農業廢棄物、食品廢棄物等有機固廢的處理。（2）生物反應器：是利用特定的微生物群落在一定條件下對廢水或廢氣中的有機物進行降解與凈化的設備，如生物濾池是一種常見的廢水處理設備，通過在濾層上生長的微生物群落對廢水中的有機物進行降解。生物脫硫、生物除氮也是采用生物反應器進行廢水處理的技術，通過利用特定的硫酸鹽還原菌和硝化/反硝化菌來去除廢氣中的硫化氫、氮氧化物[3]。（3）生物吸附：是利用植物或微生物對廢水中的有害物質進行吸附與富集的技術。（4）生物轉化：是利用微生物在特定條件下對固廢中的有機物進行降解或轉化的方法，如厭氧消化、厭氧發酵等。通過在特定的反應環境中控制溫度、pH值和進料比例等，利用特定的微生物群落進行有機物的降解與轉化。這種處理方式適用于有機廢物如污泥、農業廢棄物等的處理與能源回收。

2.4 熱處理技術

熱處理技術是利用高溫處理固廢，通過改變其物理、化學性質，達到處理與凈化的目的。常見的熱處理技術有：（1）焚燒：是固廢在高溫下進行氧化反應的過程。通過焚燒可以將有機物質完全氧化為無害的水蒸氣與二氧化碳，同時還可以將一些金屬離子轉化為固體殘渣。這種處理方法適用于含有有機物質、危險廢物或其他難以分解的固體廢物。然而，焚燒也會產生煙塵和有害氣體，故需要進行嚴格的氣體凈化及排放控制。（2）熱解/熱裂解：是在缺少氧氣或氧氣限制的條件下，使固廢發生熱分解反應的過程。通過熱解/熱裂解，固廢中的有機物質可以被分解成低分子化合物、油和氣體等。這種處理方法適用于塑料、橡膠等聚合廢棄物的處理。熱解產生的油、氣體可以用作能源或化工原料。（3）煅燒：是將固廢在高溫下進行加熱，使其發生物理或化學變化的過程。通過高溫下的煅燒，有機物質可以被完全分解，而無機成分則經過化學反應生成新的化合物，并固化于水泥熟料中。（4）水熱處理：是利用高壓、高溫水對固廢進行處理的方法。通過水熱處理，固廢中的有機物質可以被部分溶解、分解或轉化為其他物質。同時，水熱處理還可以消除固廢中的臭味、殺滅微生物和病原體。這種方法適用于對有機廢物、生活垃圾和農業廢棄物等的處理。由于水熱處理需要較高的壓力和溫度，因此對設備和操作的要求相對較高。

3 工業固廢的資源化利用技術及應用

3.1 工業固廢的資源化利用技術

工業固廢資源化利用技術是將廢棄物轉化為可再利用的資源，從而實現廢棄物減量化、循環利用和資源回收的過程。常見的工業固廢資源化利用技術包括以下幾種：（1）回收再利用：通過對廢棄物進行分揀、分類和處理，將其中具有再利用價值的物質進行回收和重新利用。這種技術可以減少對原材料的需求，并降低能源消耗、減少環境污染[4]。（2）倒退制造：倒退制造是將廢棄的工業產品進行修復、翻新和更新，使其恢復到與新產品相當的品質、性能，并重新投入使用。倒退制造既可以延長產品的使用壽命，又可以節約原材料和能源，減少廢物的產生。這種技術廣泛應用于汽車、電子設備和機械設備等領域。（3）能源回收：將廢棄物中的有機物質轉化為能源，如生物質燃料、沼氣、焦炭等。通過焚燒、生物發酵或熱解等方法，將有機廢棄物轉化為可再生的能源，并用于供熱、發電或工業生產過程。這種技術不僅可以減少對化石燃料的依賴，還可以減少廢物的體積及環境污染。（4）原材料回收：將廢棄物中的有用物質提取出來，作為新產品的原材料。這種技術可以有效回收原材料，降低對自然資源的需求，從而減少廢物對環境的影響。（5）生物轉化：利用微生物的生物合成能力，將有機廢棄物轉化為有用的化合物。這種技術具有高效、環保的特點，能夠實現有機廢棄物的資源化利用與循環利用。

3.2 工業固廢資源化利用技術的有效應用

3.2.1 廢紙回收再利用

在紙漿與紙張生產過程中，對廢紙進行回收和再利用是一種廣泛應用的資源化利用技術。廢紙可以通過分揀、破碎、漂白等處理步驟，再生產成新的紙張產品。這種方法不僅能減少對木材等原材料的需求，還可以大幅節約水和能源的消耗。

3.2.2 金屬廢棄物的回收利用

金屬廢棄物如廢鋼鐵、廢鋁、廢銅等，可以通過熔煉、精煉和冶煉等工藝進行回收和再利用。這些廢棄物經過處理后可以再制成新的金屬材料，用于制造汽車零部件、建筑結構、家電等產品。金屬回收不僅節約了自然資源，還減少了對環境的污染。

3.2.3 塑料廢棄物的再生利用

塑料廢棄物的資源化利用包括機械回收、化學回收和能源回收等多種方式。機械回收通過廢塑料破碎、洗滌和再造粒等工藝，將其制成可再生的塑料顆粒?；瘜W回收則是將廢塑料進行熱解或溶解，得到原始單體，用于再次合成塑料產品。能源回收是利用塑料廢棄物中的有機部分作為生物質燃料或燃料油。

3.2.4 生物質能源利用

將農業廢棄物、木材廢料、食品加工廢棄物等生物質轉化為能源也是一種有效的資源化利用技術。通過生物質燃燒、生物質氣化和生物質發酵等處理方式，可以獲得生物質能源如生物質燃料、沼氣等，并可以用于供熱、發電及工業生產。

4 結語

總之，工業固廢的收集、處理與資源化利用技術及其應用的研究具有重要的現實意義。在新環保法實施背景下，一些違法、產能落后的企業在各項強制性標準下必須要改進[5]，所以對固廢進行科學管理與高效利用，不僅有助于保護生態環境，促進生態文明建設，還能推動產業的升級和創新發展。在實際應用中，還應加強與企業、社會各界的合作，實現經濟發展與環境保護的雙贏，并為未來可持續發展創造更加清潔與健康的環境。