固體廢棄物收集、處理及資源化利用技術探究

吳寧　廖達秀　徐正權　吳蔭津

摘 要：基于工業化進程發展，越來越多的固體廢棄物產生了，其中包含了大量的有毒物質，既造成了大氣、水、土壤等污染，還影響了人類健康。同時，在該類固體廢棄物中，還存在一些有用物質，通過一些手段處理，即資源化利用技術，可以轉換為有用物質，實現廢棄物的循環使用。

關鍵詞：固體廢棄物;廢棄物收集處理;資源化利用技術;垃圾處理中心;再生技術

在經濟飛速發展的同時，國內各個地方產生了大量的固體廢棄物，其影響人們正常生活。根據統計，在全世界范圍內，年固廢產量約為100億t，我國年產為5億t;年城市垃圾產量為4.9億t，其中我國年產量為1.5億t[1]。同時，我國工業企業產生的危險、固體廢物越來越多，在農業固廢中，主要廢棄物為牲畜禽糞便。對此，相關人員采取了一系列措施，以收集、處理固廢，收效甚微，尤其在無害化處理方面，急需新的措施。

1 固體廢棄物的收集

1.1 生活固廢的收集

分類、收集垃圾是很復雜的工作，需要社會各界人士參與其中，包括居民、企業、政府、以及拾荒人員等，同時彼此間互相配合，以構成統一體系。在垃圾分類工作中，每個人都要做好分類源頭工作，要充分體現便民原則。對此，國內垃圾分類執行一定的管理標準：第一步，居民源頭粗分，將垃圾分為干、濕兩種。第二步，干垃圾送去拾荒者合作社，以進一步細分類，不可回收的送到垃圾處理中心，可回收的賣給廢品回收公司;濕垃圾送到垃圾處理中心[2]。同時，現階段還制定了新的生活垃圾分類標準，比如上海市執行的垃圾分類標準，其一可回收物，即可循環利用、回收的物品，比如廢金屬、廢塑料、廢紙張、廢織物等;其二有害垃圾，即現在危害、或者將來傷害自然環境、人體健康等物品，比如廢藥品、廢燈管、廢電池等;其三濕垃圾，即易腐垃圾，比如中藥藥渣、瓜皮、果核、過期食品、剩菜剩飯等;其四干垃圾，即其他垃圾，除了上述三種物質外的物品。

1.2 工業固廢的收集

在工業固廢中，擁有16個大類，包含廢油脂、化工下腳、機電五金、玻璃、人發、牲骨、化纖、棉、麻、紙張、塑料、有色金屬、黑色金屬、橡膠等，總共涉及1000多個品種[3]。在國內處理工業固廢時，一般遵循一個原則，即誰污染，誰治理。具體而言，對于大型企業，會分配一些人員、管理系統等，自己收集、運輸工業固廢;對于中型企業，一般采取劃片包干回收、定期回收等方式;對于小企業，一般借助回收部門，由其直接回收處理。

1.3 農業固廢的收集

農業固體廢棄物，一般屬于有機物，第一種收集方式為燃燒，將廢棄物轉變為草木灰，收集起來撒入田中，可以起到一定的肥田效果;第二種收集方式，將廢棄物制成畜牧飼料，送給牲畜食用，產生畜禽類糞便，之后送入沼氣池以產生沼氣，供農民日常使用;第三種收集方式，將農業固體廢棄物直接還田。

2 固體廢棄物的處理

2.1 傳統型處理技術

2.1.1 填埋

在眾多處理廢棄物的方式中，填埋既是主要方法，也是傳統方法。在國內，大部分固體廢棄物，沒有經過任何處理，就直接填埋處理了。在填埋的過程中，一般選擇低洼地帶，既處理了廢棄物，還可以制作簡易公路、覆蓋造地，也可以充作基坑、便道材料[4]。該種處理方法，處理花費較少，處理技術簡單，可以大面積使用，但是占用土地量大，資源化利用率低，處理效果不太好，同時廢棄物降解較慢，很容易影響自然環境。

2.1.2 焚燒

在使用焚燒方式時，當廢棄物焚燒后，其會轉化為熱能，即實現減量化。該種處理方法，可節省用地，且處理快捷，但是在焚燒后，會產生廢渣、廢氣等，污染環境。若想減小污染，需要加強后期治理，費用比較大。換而言之，焚燒造成的二次污染也是一種難題，在使用此種方式時，要綜合考慮多種因素。

2.1.3 堆肥

堆肥就是利用微生物將固體廢棄物中的有機材料部分進行腐蝕分解形成肥料。此種處理方法優點是技術較可靠，在國內堆肥技術已有相當經驗;缺點是堆肥技術僅針對建筑固體廢棄物中的有機材料部分，處理量不大，同時處理過程中有輕微氣味，對環境有一定程度影響。

2.2 直接型處理技術

回收利用方式，又被稱為直接型處理方式。在使用過程中，首先初步分類廢棄物;其次簡單處理廢棄物;最后直接利用。此種處理技術屬于再生利用技術，且操作簡易，環境影響較弱，還可以獲得一定回收利潤，但是此種方式利用率低，資源化價值較小，很容易造成浪費，劃分為粗資源化階段。

2.3 循環型處理技術

分析循環再生處理方式，可以發現其處于循環型技術領域。在實際使用過程中國，其要借助一些再生技術，接受一些處理操作后，用作產生其他材料，比如建筑垃圾經過處理后，可以轉變為再生骨料，可以制作再生混凝土、再生砌塊、再生磚等[5]。此種處理方法，主要采用重加工的方法，實現廢棄物的再一次使用，減少新資源的耗費，大幅度減少了生產、運輸能源等花費，屬于精資源化階段;但是再生處理技術使用起來比較復雜，且加工處理需要一定的費用，還有可能帶來二次污染。

對比上述5種處理技術，具體情況見表1。

通過分析表1內容可以得知，國內固廢處理措施有待提升，整體資源化利用率低，其中再生技術還處于研發初級階段。同時，堆肥、焚燒、填埋等方式使用較為廣泛，但是使用效率較低。此外，循環再生屬于較高級技術，環境影響程度較小。

3 固體廢棄物的資源化利用

3.1 分選技術

在資源化利用固體廢棄物中，固體廢物分選是很重要的一種手段，其可有效實現固廢減量化、資源化。使用這一技術，可以挑選出固廢中的有用資源，并將其與有害物質分離，以便之后再一次利用，期間，也可以參考粒度級別，實現物質分離工作。考慮物質性質的不同，可以制造專門的機械，分選技術可以分為光學分選、渦電流分選、磁力分選、重力分選、手工篩選等。通過調查可以發現，生活垃圾處于增長階段，速度為8%-10%/年，而分選技術可應用于該類垃圾處理中，同時其只是整體操作中一個環節，沒有辦法單獨完成固廢資源化。針對這一技術，張勇輝等[6]展開了相應研究，其發現結合有機物官能團，可以使用紅外吸收光譜分析技術，產生不同的光譜圖，從而實現物質分選工作;同時，借助圖像識別技術，可以分揀某一垃圾;此外，利用變重分選技術，可利用不同親水性差異，實現輕物質分選，屬于創新分選技術;另外，還可以使用溫度傳感技術，以分選物資。總之，基于科學技術發展，越來越多的新技術融入到垃圾分選工程中，可有效提升固廢資源化、無害化。

3.2 焚燒與熱解技術

在垃圾處理方法中，焚燒法綜合性比較高，其主要利用深度氧化、高溫分解等操作，有效分解有害廢料，將其轉變為無害物質。使用這一手段后，可以大幅度減少殘渣，體積一般降低90%以上，重量降低80%以上，即減量效果好，處理較為徹底。同時，建設、運行焚燒廠，要消耗大量費用，且毒性較高，容易發生二次污染。

此外，等離子體處理技術，也是一種焚燒與熱解技術。除了氣態、液態、固態外，物質一般以等離子體形態存在，該種物質內部包含大量活性粒子，比如激發態分子、自由基、正負離子、高能電子等。活性粒子中蘊含的能量，最高可達幾十eV，大大超過聚合材料中蘊含的結合能。在使用等離子體技術時，借助電弧放電這一操作，可以火大5000K等離子體，會大幅度提升垃圾溫度，最終摧毀廢物。其中，可燃有機成分，會充分裂解氣化，最終轉化成合成氣;其他物質，會成為熔渣，類似玻璃體。合成氣既可以生產一些物質，比如生物柴油、甲醇、乙醇等，還可以直接用于發電;而熔渣經過加工，可以生產建筑材料。謝紅等[7]針對生產問題，給出了一些有效分析，比如在控制二噁英產生過程中，可以使用兩種方法，其一、采用3T技術，停留時間超過2s;溫度超過850℃;采用二次風，保證空氣、燃燒物混合充分，以降低二噁英前驅物質。其二，利用等離子二級反應器，重整合成氣，保證處理后合成氣溫度處于900-1200℃間，此時二噁英物質可降低99.9999%;在再生時，急冷降溫煙氣，幫助其快速度過再生溫區，即200-500℃;減少煙氣停留時間，要保持在1s內，保證整套系統氣密性，嚴格控制空氣量，以防空氣滲入，同時焦油的產生，主要受停留時間、轉換溫度等因素影響，借助這一措施，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，也可以用堿液洗滌、噴淋，以提升合成氣品質。

3.3 生物處理技術

垃圾堆肥技術，也被稱為生物處理技術。在使用這一技術的過程中，主要利用微生物，以分解有機固體廢物，既可將其轉變為肥料、飼料、食品等物質，還可在其中提取金屬，其主要分為好氧、厭氧兩種堆肥處理方式。其中，在使用好氧堆肥技術時，溫度要保持在50-65℃，也叫作高溫堆肥技術。而厭氧發酵方式，多用于城市生活垃圾的處理中，其可以有效分解垃圾中蘊含的有機物，并產生大量甲烷、少量二氧化碳等物質，并支持微生物參與生命活動，屬于高新技術的一種，具備良好的生態、環保價值。楊林等[8]針對這一技術，給出了環保處理礦山固體廢棄物的想法，其在研究代謝營養元素、重金屬等的同時，還探究了該領域的未來發展，比如重金屬代謝研究、碳代謝研究等。

3.4 能源回收--RDF焚燒發電

垃圾衍生物燃料（RDF），其主要包括兩種，一種是干燥、粉碎可燃物，獲得的固體燃料;另一種是去除不可燃物后，以廢塑料、紙等為主的物質。相比直接焚燒垃圾，RDF焚燒技術帶來的污染較小，且燃燒穩定;RDF制造后，可減容除臭，且方便儲藏、運輸;同時，在RDF中加入煤、氧化鈣等，可提高熱值，降低燃燒時HCI排放、尾部煙道腐蝕等，并減少二噁英等物質的產生。孫新宗等[9]主要研究RDF流化床氣化特性，細致了解了該物質的組成、以及能量分布等，并分析了在氣化產物組成中進氣溫度的影響，還探究了飛灰、底渣等重金屬含量、焦油組分。隋文杰等[10]主要研究RDF氣化特性、熱解機理等模型，并探究了垃圾樣品的各項指標，比如活化能、燃盡點、著火點等，并給出高斯擬合模型，可定量分析組分間影響。

4 結束語

綜上所述，在我國范圍內，有關固體廢棄物收集、處理等方面，已經獲得大幅度進步，但是資源化利用方面，還有待提升。全面分析可以發現，在眾多處理固體廢棄物的技術中，只用資源化利用技術立足于問題根本，同時焚燒發電、資源化RDF、生物處理、分選技術等技術的出現，也為資源化利用提供了新技術，尤其是焚燒發電、等離子體處理等技術，為固廢資源化利用工程，開創了良好的工業化前景。

參考文獻：

[1]朱泓宇，趙海光.固體廢棄物收集、處理及資源化利用技術探究[J].環境與發展，2019（9）：100-102.

[2]呼斯冷，劉峻琿，賈挨兵，等.餐廚垃圾處理及資源化利用——以烏審旗餐廚垃圾處理廠為例[J].北方環境，2018， 030（001）：67-68.

[3]崔兵，貢恩偉.畜禽養殖廢棄物生態處理技術及資源化利用的研究[J].環境與發展，2018，30（06）：100-101.

[4]呂晶，樊靜，徐建玲，等.廢棄物凈化家庭生活污水的資源化利用探究[J].東北師大學報：自然科學版，2018， 050（001）：149-154.

[5]孟繁華，賈璇，吳雅楠.我國畜禽養殖廢棄物資源化利用技術及模式研究[J].再生資源與循環經濟，2018（009）：10-12.

[6]張勇輝，鄒文兵.農業廢棄物處理與資源化利用途徑探討[J].科學與財富，2018（006）：141-142.

[7]謝紅.固體廢棄物收集、處理及資源化利用技術進展[J].資源節約與環保，2018（001）：100，102.

[8]楊林.礦山固體廢棄物的危害及其環保治理技術研究[J].中國資源綜合利用，2020（001）：100+102.

[9]孫新宗，吳昕昊.工業固廢的收集、處理與資源化利用技術[J].化工管理，2019（009）：62-63.

[10]隋文杰，賈洪玉，敬佩，等.中國果品加工固體廢棄物資源化利用現狀與分類管理研究[J].農業工程學報，2018， 034（z1）：172-180.

作者簡介：

吳寧（1972- ），男，漢族，廣東省揭陽市人，工程碩士，職稱：高級工程師（電力電氣），研究方向：固體廢棄物資源化利用，生活垃圾焚燒發電技術，生態環境治理。