固體廢物的資源化和綜合利用技術(shù)研究

楊飛行，朱美麗，周 勇

（1.浙江天川環(huán)?？萍加邢薰荆贾?310015；2.紹興市環(huán)球環(huán)境保護(hù)科學(xué)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 紹興 312000）

1 固體廢物及資源化的界定

1.1 固體廢物的基本內(nèi)涵

資源開發(fā)與產(chǎn)品制造是人們生活生產(chǎn)的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)，產(chǎn)品制造過程中，一旦資源的應(yīng)用效率不高，就會(huì)導(dǎo)致廢品、垃圾的產(chǎn)生。同時(shí)，在有用產(chǎn)品消費(fèi)后，也會(huì)產(chǎn)生一定的固體廢物。目前，工業(yè)廢物、城市垃圾和農(nóng)業(yè)廢棄物是固體廢物的三種表現(xiàn)形態(tài)。根據(jù)廢棄物危害程度的不同，其又可分為危險(xiǎn)廢物和無毒無害廢物。

1.2 資源化的基本內(nèi)涵

資源化是對(duì)廢棄垃圾二次處理的過程，其將廢棄物中有用的材料和能量進(jìn)行回收，同時(shí)對(duì)其他有害位置進(jìn)行去除，降低有害部分對(duì)環(huán)境的污染。從應(yīng)用效果來看，資源化的應(yīng)用具有以下三個(gè)特征：其一，確?；A(chǔ)物質(zhì)應(yīng)用的最優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)資源利用效率提升；其二，注重固體廢物的污染控制，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保證；其三，從資源化結(jié)果來看，資源化有助于社會(huì)整體經(jīng)濟(jì)效益的提升。就目前而言，我國廢棄物質(zhì)資源化發(fā)展尚不成熟，其資源化技術(shù)應(yīng)用尚不完善，這就導(dǎo)致二次利用效率較多和資源消耗總量的增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國民生產(chǎn)建設(shè)中，我國基礎(chǔ)資源的消耗總量為發(fā)達(dá)國家的3 ～4 倍，然而在資源二次利用方面，其有效利用量?jī)H能達(dá)到發(fā)達(dá)國家的1/4 ～1/3。故而急需進(jìn)行二次資源利用技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化，確保其綜合利用效率的提升。

2 循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論下固體廢物資源化的價(jià)值

新經(jīng)濟(jì)形態(tài)下，綠色化、節(jié)能化、生態(tài)化的發(fā)展理念要求人們實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的循環(huán)可持續(xù)。固體廢物資源化是循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，從應(yīng)用過程來看，其有效地滿足了循環(huán)經(jīng)濟(jì)減量化、再利用、再循環(huán)的發(fā)展原則。

2.1 循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論的發(fā)展模式

循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論是基于傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而產(chǎn)生的一種現(xiàn)代發(fā)展模式。從本質(zhì)上講，傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以效益增收為根本目的，其經(jīng)濟(jì)增長模式忽略了經(jīng)濟(jì)和生態(tài)之間的統(tǒng)籌，整體的物質(zhì)循環(huán)關(guān)系較差，由此導(dǎo)致了污染嚴(yán)重、資源枯竭的全球性生態(tài)問題[1]。

與傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式相比，減量化、再利用和再循環(huán)是循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的基本原則，如圖1所示。其中，減量化原則是經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的事前控制，其在少量資源投入的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)化，確保了生產(chǎn)效率提升和廢棄物排量的控制。再利用注重事中運(yùn)行中的效率優(yōu)化，與實(shí)現(xiàn)控制相比，事中運(yùn)行在廢棄物排量控制的基礎(chǔ)上，更加注重新產(chǎn)品的生產(chǎn)，其是資源利用效率提升的關(guān)鍵所在。此外，再循環(huán)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的事后處理，其以產(chǎn)業(yè)鏈下游廢棄物為對(duì)象，進(jìn)行了廢棄物的循環(huán)應(yīng)用和技術(shù)處理。

圖1 循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式

2.2 固體廢物資源化的價(jià)值

循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念下，實(shí)現(xiàn)固體廢物的資源化處理是其基本的發(fā)展要求。就固體廢物資源化技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐而言，其價(jià)值體現(xiàn)在以下層面。

其一，從本質(zhì)上講，循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念是對(duì)當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式的優(yōu)化，其是我國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。就目前而言，固體廢物的不斷增加使得工業(yè)生產(chǎn)效率難以得到有效提升，一方面，產(chǎn)業(yè)前端不斷地進(jìn)行基礎(chǔ)資源開發(fā)，進(jìn)而滿足實(shí)際生產(chǎn)的應(yīng)用需要，另一方面,大量固體垃圾的排放使得資源應(yīng)用效率較低，直接阻礙了產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式科學(xué)性、合理性的提升。新時(shí)代，循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了固體廢物的二次利用，其有助于我國經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式的生態(tài)化發(fā)展和優(yōu)化。

其二，伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，環(huán)境污染和資源枯竭現(xiàn)象日益嚴(yán)峻。當(dāng)前環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染問題的有效治理已經(jīng)成為全球性的話題。循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念下，減量化、再利用和再循環(huán)的發(fā)展原則有助于這些問題的合理解決，從而確保生態(tài)與發(fā)展的系統(tǒng)協(xié)調(diào)。

其三，現(xiàn)階段，國際之間的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，資源應(yīng)用是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，同時(shí)也是國際競(jìng)爭(zhēng)的重要影響因素；通過循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的應(yīng)用，固體廢物被作為二次能源得以創(chuàng)新利用，其有效地緩解了國際經(jīng)濟(jì)中的資源短缺壓力，從而在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的統(tǒng)籌，提升國家的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

3 循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論下的固體廢物資源化應(yīng)用

生態(tài)化發(fā)展理念下，固體廢物資源化應(yīng)用的技術(shù)愈發(fā)成熟。就目前而言，衛(wèi)生填埋處理技術(shù)、堆肥技術(shù)和焚燒處理技術(shù)是其常見的三種應(yīng)用形態(tài)。

3.1 固體廢物的衛(wèi)生填埋

衛(wèi)生填埋是當(dāng)前固體廢物資源化應(yīng)用過程中最常見的技術(shù)。與其他處理技術(shù)相比，固體廢物的衛(wèi)生填埋具有以下應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：其一，填埋過程整體成本不高，然處理規(guī)模較大，其能實(shí)現(xiàn)固體廢物的批量化處理。其二，填埋過程的技術(shù)應(yīng)用較為成熟，通過該技術(shù)應(yīng)用，大部分的固體廢物能夠?qū)崿F(xiàn)無害化快速處理。

就目前而言，衛(wèi)生填埋技術(shù)在國外應(yīng)用較為廣泛，德國固體廢物的衛(wèi)生填埋率高達(dá)90%；而在我國固體垃圾處理中，以上海為代表的大中型城市都有衛(wèi)生填埋基地的建設(shè)。需要注意的是，為確保衛(wèi)生填埋技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范化，固體廢物處理人員還應(yīng)注重以下要點(diǎn)規(guī)范：其一，制定衛(wèi)生填埋標(biāo)準(zhǔn)，確保固體廢物的填埋處理具有嚴(yán)格、有效的支撐準(zhǔn)則，避免有毒有害廢物的混入而引發(fā)二次污染。其二，衛(wèi)生填埋過程中應(yīng)對(duì)填埋物質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)歸類，并且注重填埋基地的合理布置，避免其對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生較大影響。其三，注重填埋后的表層處理，在生態(tài)技術(shù)應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)填埋區(qū)的有效綠化和處理，避免填埋廢物散露現(xiàn)象發(fā)生。

3.2 固體廢物的堆肥應(yīng)用

固體廢物處理過程中，堆肥處理是將廢物進(jìn)行集中收集，然后在生物技術(shù)應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)廢物中有機(jī)物發(fā)酵和降解的過程。具體而言，固體廢物堆肥處理中，工作人員需要將堆腐的有機(jī)物和填充料按照一定比例進(jìn)行混合，并在水分、通風(fēng)條件控制的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)微生物的繁殖和有機(jī)質(zhì)降解。

通過堆肥技術(shù)應(yīng)用，廢物中的有機(jī)物均被轉(zhuǎn)化為有機(jī)質(zhì)，同時(shí)較高的溫度使得有害微生物得以高效清理，確保了固體廢物處理的無害化、標(biāo)準(zhǔn)化。目前，露天堆肥、快速堆肥和半快速堆肥是固體廢物的堆肥應(yīng)用的三種基本形態(tài)。其中，露天堆肥可以實(shí)現(xiàn)大量固體廢物的快速處理，因而應(yīng)用范圍較為廣泛。

3.3 固體廢物的焚燒處理

焚燒處理是基于填埋和堆肥而產(chǎn)生的一種新型廢物處理方式。其應(yīng)用過程包含了干燥階段、焚燒階段和燃盡階段三個(gè)基本環(huán)節(jié)，三個(gè)環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)，沒有明顯的節(jié)點(diǎn)區(qū)分。實(shí)踐過程中，固體垃圾規(guī)模不斷擴(kuò)大，垃圾種類也有所豐富，這就使得常規(guī)的方式很難實(shí)現(xiàn)這些垃圾的有效處理，對(duì)城市垃圾清理效率和質(zhì)量造成較大影響?；诖?，垃圾焚燒技術(shù)得以推廣和應(yīng)用。與渣土、泥沙、易腐物相比，紙、木、塑料等物質(zhì)具有較高的可燃物含量和熱值，對(duì)其進(jìn)行燃燒處理，可以實(shí)現(xiàn)固體垃圾占地面積的有效縮小。需要注意的是，垃圾焚燒會(huì)產(chǎn)生一定的尾氣污染，如一氧化碳、炭黑、烴、硫氧化物、氮氧化物等。

4 循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論下的固體廢物綜合利用技術(shù)應(yīng)用

新時(shí)期，人們對(duì)于固體廢物的利用提出了較高的質(zhì)量要求，在廢物填埋、堆肥和焚燒應(yīng)用的基礎(chǔ)上，熱裂解技術(shù)、厭氧消化處理技術(shù)、高溫熔融處理技術(shù)和非高爐煉鐵技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，其具體應(yīng)用過程如下。

4.1 固體廢物的熱裂解應(yīng)用

固體廢物熱裂解技術(shù)是目前廢物綜合應(yīng)用的主要形式之一，其在熱能的支撐下實(shí)現(xiàn)了大分子有機(jī)物的高效斬?cái)?，從而使其轉(zhuǎn)化為低分子量物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)污染物的高效處理。從本質(zhì)上講，熱裂解技術(shù)與廢物焚燒技術(shù)具有相似之處，其都是將碳?xì)浠衔锝到廪D(zhuǎn)化為少量碳分子。不同的是，焚燒處理技術(shù)容易對(duì)環(huán)境造成二次污染，而在熱裂解技術(shù)應(yīng)用過程中，缺氧環(huán)境的把控使得其氣體排放量較小，故而大氣污染危害較低。

4.2 固體廢物的厭氧消化處理

可降解性是有機(jī)物的主要特性，同時(shí)其也是固體廢物厭氧處理的基本前提。從處理過程來看，厭氧消化處理和好氧堆肥處理都屬于生物處理的范疇，所不同的是，厭氧消化不用消耗較多的能源，同時(shí)其還能生產(chǎn)一定容量的沼氣資源，提升固體廢物的二次利用效率。而在好氧堆肥處理中，充足的氧氣環(huán)境使得較多的能源被消耗，故而利用效率較低?，F(xiàn)階段，通過厭氧消化處理技術(shù)的應(yīng)用，僅一噸的有機(jī)固體廢物就可產(chǎn)生130 m3的沼氣，從而為人們生產(chǎn)生活提供清潔、有效的動(dòng)力支持。需要注意的是，與好氧堆肥處理相比，厭氧消化處理效率較低，故而急需對(duì)該工藝進(jìn)行優(yōu)化。

4.3 固體廢物高溫熔融處理

高溫熔融處理是重金屬和有毒害固體廢物處理的有效方式。從應(yīng)用過程來看，固體廢物高溫熔融處理具有以下應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：一方面，高溫熔融具有較高的處理效率，其能實(shí)現(xiàn)固體廢物的快速化減量處理。另一方面，高溫熔融技術(shù)擁有潛在的再生資源化功能。具體而言，在固體廢物處理過程中，部分有毒有害物質(zhì)得以凈化處理，并轉(zhuǎn)化為無毒無害物質(zhì)，其為資源的高效率應(yīng)用提供了有效途徑。就目前而言，固體廢物高溫熔融處理的應(yīng)用尚不規(guī)范，要進(jìn)一步提升其整體應(yīng)用效率。

4.4 固體廢物的非高爐煉鐵應(yīng)用

非高爐煉鐵技術(shù)又被稱為熔融還原煉鐵，其是固體金屬廢物處理的一種有效方式。與傳統(tǒng)廢物處理方式相比，這種處理工藝在污染控制和處理效率上具有較為突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，其是我國傳統(tǒng)企業(yè)向環(huán)境友好型企業(yè)轉(zhuǎn)變的有效途徑。具體而言，非高爐煉鐵應(yīng)用中，固體廢物的無害化和資源化目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，其有效地確保了固體廢物的減量化循環(huán)利用，對(duì)于生態(tài)化建設(shè)具有重大影響。實(shí)踐過程中，實(shí)現(xiàn)其處理規(guī)模的擴(kuò)大是廢物處理技術(shù)水平提升的關(guān)鍵所在。

5 結(jié)論

固體廢物的資源化綜合應(yīng)用對(duì)環(huán)境污染控制和資源節(jié)約具有重大影響。實(shí)踐過程中，環(huán)境工作人員只有充分認(rèn)識(shí)到固體廢物的資源化應(yīng)用的必要性，在經(jīng)濟(jì)循環(huán)理念的指導(dǎo)下，進(jìn)行熱裂解技術(shù)、厭氧消化處理技術(shù)、高溫熔融處理技術(shù)和非高爐煉鐵技術(shù)的規(guī)范應(yīng)用，并在固體廢物填埋、堆肥和焚燒過程中注重減量化、再利用和再循環(huán)原則的充分把控，才能確保固體廢物二次利用效率的提升，進(jìn)而在解決環(huán)境污染和資源短缺問題的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代生產(chǎn)生活的可持續(xù)發(fā)展。