城市固體廢棄物資源化利用分析與研究

趙玉海，魏顯珍，王鑫，張松

（中華全國供銷合作總社天津再生資源研究所，天津 300191）

在經濟大發展及城鎮化進程不斷推進的今天，城市固體廢棄物處理問題逐漸引起社會公眾的廣泛關注[1-2]。城市固體廢棄物的存在與發展對于城市環境變化以及居民生活質量提升都產生著極其不利的影響[3]。如何有效處置城市固體廢棄物成為城市環境治理環節的重要難題。目前，在可持續發展理念的指引之下，資源化處置的思路與方法得到全社會的認可，并逐步應用于城市固體廢棄物處置領域[4]。鑒于此，在對城市固體廢棄物分類及危害全面分析的基礎之上，重點分析了城市固體廢棄物資源化利用問題。

1 城市固體廢物分類及危害

1.1 固體廢棄物分類

當前，城市固體廢棄物的分類方法較多，大致可以按照其性質來進行劃分[5]。按照固體廢棄物的燃燒性質可以劃分為可燃性固體廢棄物和非可燃性固體廢棄物；按照固體廢棄物的堆肥特性可以劃分為可堆肥固體廢棄物和不可堆肥固體廢棄物；按照固體廢棄物的燃燒值可以劃分為高燃燒值固體廢棄物和低燃燒值固體廢棄物；根據固體廢物的資源化利用可能性可以劃分為有機廢物、無機廢物以及可回收廢物。

1.2 固體廢棄物的危害

1.2.1 固體廢棄物對水體的污染

固體廢棄物對于水體的影響較為廣泛[6]。伴隨著國民生活水平的不斷提升，國內旅游業發展迅猛，越來越多的旅行人員進入大自然，隨之而來的生活垃圾隨意丟棄、堆放，直接對大自然環境產生不利影響，其中，水環境的影響最為嚴重。例如各類生活垃圾遺留在河湖之中，并隨水流向下游漂流。城市中的雨水浸泡過垃圾之后，滲入地下，直接污染地下水資源，進而對動植物生長及人類生活質量與健康產生不利影響。總之，固體廢棄物中含有大量的病菌，而且重金屬及有毒物質含量較高，嚴重威脅水質的質量與安全[7]。

1.2.2 固體廢棄物對大氣的污染

固體廢棄物的長時間堆積將直接對周圍空氣產生惡劣影響[8]。固體廢棄物在堆放的過程之中會產生刺鼻氣味，且揮發出的氣體中含有大量的有毒物質，影響空氣質量。同時，當前建筑廢棄物中含有大量的甲醛、苯環類有毒物質，其釋放出的有害氣體將直接影響空氣質量指標。此外，建筑廢棄物中的顆粒物質同樣是影響人體呼吸系統的有害物質。

1.2.3 固體廢棄物對土壤的污染

固體廢棄物在與土壤的接觸過程之中，會增加土壤中微生物的分解能力[9]。土壤中含有大量的微生物，其不但可以為植物生產提供充足的養分，促進植物的健康成長，還可以實現對土壤中有害物質的分解，提高土壤的肥力。但是，當土壤中的有害物質超過微生物的分解上限，則未被分解的有害物質將影響植物生長，并隨植物進入到人體內，影響人體健康。比如重金屬污染帶來的植物重金屬含量超標，人類一旦食用該植物，將引起重金屬中毒。

2 城市固體廢棄物處理技術

2.1 預處理技術

所謂的預處理技術指的是在垃圾進行后期處理之前所采取的處理技術[10]。目前，城市固體廢棄物的預處理技術主要包括垃圾分類、垃圾壓實、垃圾破碎等。其中，垃圾分類近年來受到國家的重視，并在全社會逐步推廣，垃圾按照其屬性，分為紅、黃、綠3 種類型，其中紅色垃圾代表有毒垃圾；黃色垃圾代表不可回收垃圾；綠色垃圾代表可回收垃圾。垃圾壓實與破碎主要是方便垃圾運輸、儲存以及后續焚燒、填埋等處理。

2.2 堆肥與厭氧發酵技術

堆肥與厭氧發酵技術充分利用了微生物分解有機物質的原理，對有機固體廢棄物進行物理化處置[11]。該技術已經成為城市固體垃圾資源化與減量化的重要技術途徑。同時，為了提升處置效率，往往需要在處理過程之中增加調節劑以提升微生物分解的速度。完整且高效的堆肥與厭氧發酵技術需要滿足有機物、氧氣以及細菌3 者協同合作的條件。

2.3 化學法處理技術

固體廢棄物綜合處置方法中化學處理技術具有成本高、技術要求復雜等特點。但是，該技術可以從根本上實現固體廢棄物的處置及環境修復[12]。例如，針對當前化工園區普遍存在的酸污染、重金屬污染、油污染、氰化物污染等，可以借助中和、還原、氧化、沉析、電解、絮凝以及破乳等化學處理技術，從根本上解決固體廢棄物帶來的污染問題。

3 城市固體廢棄物資源化利用途徑

3.1 垃圾堆肥

雖然部分城市固體廢棄物可以通過自然界的微生物實現自然分解，但是，該處理過程較為緩慢，尤其是在城市快速發展的背景之下，城市中每天產生的固體廢棄物已經遠遠超過了自然界微生物的自然降解極限，造成未被分解的城市固體廢棄物在長時間的堆放過程之中產生有毒氣體，滋生蚊蠅、病原體，威脅居民健康。為此，借助生物分解技術，實現固體廢棄物肥料化，最終實現資源化利用[13]。

3.2 固體廢棄物復合材料

城市固體廢棄物中含有大量的金屬類、硅酸鹽類廢棄物，借助相應的復合加工技術，可以將固體廢棄物加工成為各類復合材料[14]。例如，針對易拉罐、牙膏筒、鋁合金等金屬廢棄物，可以通過增加相應的玻璃纖維以及碎玻璃，加工成為剛性良好、韌性十足的新型復合材料，滿足生產需要，也實現了固體廢棄物的最大限度資源化。再比如，針對部分固體廢棄物中含有二氧化硅、三氧化鋁等硅酸鹽物質，可以通過相應添加劑的輔助，提煉出各類高強度材料，實現資源化利用。

3.3 生物環保磚塊

城市固體廢棄物中存在大量的渣土、水泥、廢磚、砂漿、沙子等物質，此類物質經過簡單的處理，都可以制作成為磚塊[15]。例如，水泥和沙子經過一定比例的混合，并在加溫加壓之后可以形成磚塊；廢棄的渣土經過簡單破碎、成型，可以制作成為土磚等。但是，上述磚塊的強度較低，使用范圍較窄，無法達到廣泛應用。目前，國內外正在開展生物環保磚塊的研制，借助相應的添加劑，實現磚塊強度的大幅提升。

3.4 制備生態水泥

城市固體廢棄物實現生態水泥化的主要工藝有兩種。

第一，借助脫水后的城市下水道污泥以及焚燒之后的燒灰為原材料，加入石灰石、赤泥等材料，填充固體廢棄物的不足成分，借助干法回轉窯進行燒制處理，最終制作成生態水泥熟料，之后，加入硬石膏與Na2SO4對生態水泥熟料進行調凝，最終制作成為表面積450 m2/kg 的生態水泥。該工藝較為成熟，但是對于垃圾焚燒燒灰的成分要求較高，一般需要配建專門的垃圾焚燒廠，投資成本相對較高。

第二，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，溫度升至1 650 ℃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[16]。該工藝省略了焚燒爐，實現了垃圾的直接焚燒，焚燒溫度高，垃圾處理效果顯著，有害氣體的排放量大幅下降，且垃圾焚燒過程中釋放出大量的熱量，為生態水泥制備提供了一定的能源供應，因此，該工藝的整體能效水平較高。但是，該工藝要求焚燒的垃圾需要具備較高的熱值，應該在垃圾分類處理的過程中徹底將廚余垃圾、玻璃等物質剔除。

3.5 堆肥厭氧發酵

第一步，放入底料，該環節的主要處理對象便是底料。底料包括秸稈、污泥、廢棄物等固態廢棄物，在相應能源的調節之下，提升微生物的降解處理效率，此時，混合物的整體熱量會顯著增加。第二步，加快堆肥的熟化程度，該環節屬于好氧反應階段，因此，該階段表現出較為顯著的高溫、臭味以及有機物質降解加快等特點，操作方式也是多以機械化堆肥為主，但是，該環節也表現出堆肥規模大、占地空間大、肥效不顯著以及衛生條件差等問題，這是堆肥厭氧發酵技術需要進一步優化與革新的重要方向之一[17]。

4 城市固體廢棄物資源化利用的保障措施

4.1 強化政府支撐力度

城市固體廢棄物資源化利用是一項十分復雜而艱巨的社會任務，需要社會資本的廣泛參與。由于城市固體廢棄物資源化利用在我國還處于發展初級階段，各項技術還不成熟，企業盈利模式與能力較弱，企業整體參與積極性不高。同時，相關的政策法規還處于空白水平，最終導致我國在該領域內整體實力較弱[18]。為此，國家應該切實提升對城市固體廢棄物資源化利用的認識與支持力度，從法規政策到技術支持，給予該領域足夠的支撐。鑒于此，建議政府部門制定城市固體廢棄物資源化利用的規劃，對該領域的廣闊前景及社會價值進行評估，并為相關企業量身定制金融扶植政策、技術幫扶政策、稅收優惠政策，提升社會資本進入該領域的積極性，并為其提供強有力的技術后盾和人才保障。

4.2 完善相關法律法規

城市固體廢棄物資源化利用的高效運轉需要完善的法律法規體系作為保障。為此，針對該領域目前存在的法律空白，建議國家基于城市固體廢棄物資源化利用發展現狀與需求，以母法為基礎，從子法與條例方向入手，建立相應的法律法規，以實現城市固體廢棄物資源化利用的過程有法可依，有法必依[19]。在具體的法律法規制定過程之中，建議重點做好城市固體廢棄物資源化利用的強制性約定，比如結合城市固體廢棄物的具體分類，強制性執行資源化利用的具體方向與比例；以垃圾分類管理為基礎，強制對城市固體廢棄物進行分類，便于后期資源化處理；以再生資源利用為基礎，制定相應行業或者工序的再生資源使用規范，實現原始資源的低效利用。

4.3 提高城市固體廢棄物回收與再生利用率

為切實提升城市固體廢棄物回收與再生利用率，政府部門及相關企業應該切實重視對再生資源的推廣意識與力度，提升全社會利用再生資源的積極性，進而實現原始資源損耗的有效控制，避免浪費問題加劇，最終從源頭上降低固體廢棄物的產生量[20]。例如，煤炭在各行各業中都有著廣泛的應用，但是，不同行業對于煤炭的使用價值需求量不同，毫無差異地使用煤炭資源，不僅是對有限的煤炭資源的浪費，也帶來了較為嚴重的固體廢棄物危機，加劇環境問題。通過添加相應的輔助材料，比如粉煤灰與煤巖石混合，可以達到建筑領域的使用要求，進而降低建筑領域對煤炭的依賴性，從源頭上控制了煤炭固體廢棄物的產生量。

5 結論

綜上所述，城市發展中不斷產生固體廢棄物，如何科學處理以達到環保政策要求成為熱點課題。因此，新時期下應提升城市固體廢棄物資源化利用，拓展城市固體廢棄物資源化利用途徑，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。