一般工業固體廢物處理現狀研究與展望

唐映紅

（佛山市格美環保科技有限公司，廣東 佛山 528100）

1 一般工業固體廢物市場現狀

1.1 一般工業固體廢物產量大

一般工業固體廢棄物（以下簡稱一般固廢）是指從工業生產、交通、郵電通信等行業的生產、生活中產生的沒有危險性的固體廢物。如尾礦、矸石、廢舊輪胎、橡膠、廢紙、菌渣、酒渣、服裝加工邊角廢料、皮革等[1]。這些廢物如果不妥善處理，將對生態環境產生一定的污染和破壞。

隨著我國科技發展，一般工業產生的固體廢物產量也持續增長。根據2021 年10 月21 日在第十三屆全國人民代表大會常務委員會第三十一次會議上全國人大常委會副委員長沈躍躍作出的《〈中華人民共和國固體廢棄物污染環境防治法〉實施情況的報告》顯示，我國每年一般固體廢物產量約33 億t，如果算上電子廢物冶煉礦渣、粉煤灰等，我國一般固廢堆存量估計超過1 000 億t。

1.2 一般固廢處置需求量大

一般固廢對于土壤、水、大氣都會造成一定的污染[2]。我國可持續發展戰略要求一般固廢必須得到有效的處理，因此一般固廢處置類型企業的需求巨大。隨著環保行業的競爭加劇，產業升級、科技化提升，固廢處置業將持續增長，目前已經有5 000 家以上的大型企業進軍環保市場，固廢處置業市場空間將達2 000 億元以上。

1.3 一般固廢處置存在問題

1.3.1 處置技術有限

目前，一般固廢處置方式處置技術以焚燒、填埋為主，但綜合利用的較少。

1.3.2 投入成本高

一般固廢受行業來源不同導致其種類不同，成分也不固定，處理和利用困難，需要特殊設備以及專業技術人員，所以處置成本較高。

目前一般固廢常用填埋方式處置，容易造成臭氣、溫室效應、爆炸等污染及隱患，填埋需要大量的土地，產生的滲濾液處置成本較高，并且一般固廢中常有廢塑料、橡膠等難降解物質，嚴重制約了填埋業的發展。

1.3.3 處置能力滯后

雖然近年來我國一般固廢處理業快速推進，但是行業規模特點基本是散、小、弱，處置投資大，運營成本高，利潤低，且容易造成二次污染等問題，因此造成產廢量大于處置量、處置能力滯后的現狀。

1.4 原因分析

在固廢治理領域，國家不斷出臺各項政策，引導處置企業規范、健康和持續發展。一般固廢處置行業發展至今，處置能力雖然有一些提高，但隨著工業快速發展，仍顯不足，究其原因如下。

1.4.1 環保監管力度需要加強

國家新《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》的出臺，各級執法單位的嚴格執法，再到全民參與的環境監督，產廢單位在多重的監管中運行生產。但現實中仍出現環保監管不力的現象，這對一般固廢處置產業規范性和發展是不利的。

1.4.2 處置行業運作規范性和專業化有待提高

目前國內一般固廢處置行業魚龍混雜，既有技術和服務一流的環保公司，也有濫竽充數、摻雜造假的單位。并且業內人員水平參齊不齊，出現管理不到位、專業知識缺乏的現象，需要加大一般固廢從業單位及人員的職業技能及規范操作培訓。

1.4.3 技術交流封閉

近年來一般固廢從業人員業內交流和溝通相對封閉，對技術相對保密，但行業的發展需要提升技術和推廣，所以需要建立溝通平臺，加強業內的資源共享和技術交流，加大合作機遇，促進行業快速發展。

1.4.4 行業融資能力不足

目前一般固廢處置企業大多是中小企業的自然人投資建設，沒有采用社會融資方式來擴大企業發展規模，特別是一些無資產抵押的小企業，資金壓力較大，導致產業發展受限，行業面臨較大的壓力。

2 一般固廢處置技術現狀

2.1 一般固廢處置技術概況

一般固廢處理技術主要有物理法、化學法、生物法、固化法、熱解法等[1]。物理法一般是將一般固廢經過破碎、打包處理，便于貯存、運輸和利用。化學法一般是添加化學原料例如添加生石灰、石膏等將一般固廢進行無害化處理。生物法一般針對有機物含量高的一般固廢，利用微生物消解技術處理。固化法一般是用水泥材料將一般固廢包覆后進行安全處理。熱解法是利用高溫破壞一般固廢的組分從而達到無害化處理，熱解法有焚燒、濕式氧化、熱裂解等方式。

一般固廢不同的成分需要不同的處置技術，所以任何一種處置技術并非完全適用于所有的一般固廢。另外不同的處理技術對其處理結果也有差異。因此需要按一般固廢種類、主要成分、數量、來源、產生工藝條件等因素選擇合適的處理技術或者是多種技術的組合處理。

2.2 一般固廢的種類及主要成分

一般固廢是固廢的一種，是工業生產和經營活動產生的固態、半固態物質，對環境有一定危害[3]。但與危險廢物相比，其危險性較低，管理嚴格程度不一樣。一般固廢按其來源不同，產生的類別和成分也不一樣，見表1。

表1 不同行業產生的一般固廢種類

就一般固廢的來源而言，食品工業產生一般固廢主要以蛋白質和脂肪類的魚肉、糧食類和植物性纖維類的蔬菜、瓜果等為主要成分；紡織服裝、橡膠、皮革、塑料等工業產生一般固廢以廢橡膠、廢塑料、廢布、皮革邊角料、廢纖維等為主要成分；造紙、木材、印刷等工業產生一般固廢以植物性纖維等為主要成分；冶煉行業產生一般固廢主要以金屬、廢礦渣、粉煤灰等為主要成分；采礦、建筑、機械、交通、電器、儀器儀表等工業一般固廢主要以廢金屬、硅鈣鹽類廢石、尾礦、廢木、廢磚瓦、廢水泥制品、粘土、陶瓷等為主要成分。

3 不同的一般工業固廢的處置技術研究

3.1 以含硅鈣鹽類為主的一般固廢處置技術研究

對于陶瓷、水泥、砂、石、粉煤灰、電石渣等以氧化硅、氧化鈣、酸式鹽、堿式鹽為主的一般固廢大多是含硅酸鈣的鹽類物質，目前的處理技術有物理法、化學法、固化法、熱處理法等。其中物理法和固化法主要是將一般固廢經過破碎后與其他物料混合或包覆，制備成新的材料，實現資源回收與利用。彭寧等將粉煤灰、脫硫石膏、電石渣等一般固廢和水泥摻入到人工含鹽砂礫土進行加固用以制備成新的建筑材料[4]。化學法對陶瓷、水泥、砂、石等以氧化硅、氧化鈣、酸式鹽、堿式鹽等為主一般采用熱處理，使之轉化為其他物質，如經粉碎后按不同比例通過高溫燒結制備復合水泥、陶瓷或者玻璃等。連水瑕等以幾種富含SiO2的一般固廢（硫酸鋁廢渣、黃磷爐渣、赤泥、高爐渣、粉煤灰等）為原料制備白炭黑，為一般固廢的綜合利用及其可持續發展提供參考[5]。Belviso 等將赤泥和粉煤灰混合后，在600 ℃下堿熔處理，在連續4 d 保持溫度在25～40 ℃的熱水下合成了磁性沸石[6]。鄒正禹等以水泥和粉煤灰為原料，添加活性FeS，按照最優配比勻混造粒，經過高溫和自然養護后，制備出優級陶粒[7]。化學處理法、結合熱處理法能夠將含硅、鈣等硅酸鹽類的一般固廢進行資源化再利用，制備成為新的物料，既解決了此類一般固廢的處理，減少了污染風險，又充分利用了廢物，實現了資源化利用和可持續發展。

3.2 以有機物類為主的一般固廢處置技術研究

以蛋白質、脂肪、植物性纖維素等有機物為主的一般固廢大多是在食品加工過程中產生。國內外對該類廢物的處理技術主要參照廚余垃圾的處理技術，主要利用生物法處理，例如堆肥、微生物發酵等，此外也有以通過水解技術制備生物燃料。

李治陽等開發廚余垃圾好氧發酵新技術，實現廚余垃圾快速降解，有機質去除率達到90%以上；并利用污水處理系統、廢氣處理系統對降解產物實現就地無害化處理，還可以收集好氧發酵過程中的能量[8]。高婷等將廚余垃圾厭氧發酵后的沼渣（BR）經過干燥、破碎、篩分處理后，通過炭化熱解，結果確定沼渣炭的最佳制備條件[9]。

利用廚余垃圾制備生物燃料主要有2 種方法：一種是酯交換法生產，主要成分是脂肪酸甲酯類的燃料；另一種是加氫法催化法生產，此法生產的生物燃料基本與工業柴油相同，但性能更好[10-11]。

綜上，以蛋白質、脂肪、植物性纖維素等有機物為主要成分的一般固廢均可以通過生物發酵法或化學法處理等，將其轉化為有機肥、生物炭、燃料等物質，資源化利用率高，處理殘留低。

3.3 以高聚合物為主的一般固廢處置技術研究

對于廢塑膠、皮革邊角料等為主的一般固廢，一般采用焚燒、填埋等方法處理，對環境造成危害，與可持續發展相違背。而采用催化熱解、生物降解等技術目前取得了大量的研究進展。

催化熱解法可以將含廢塑膠、皮革等一般固廢轉化為燃油、烯烴等化學品，既實現了處理，又實現了資源轉化[12]。

引入催化熱解法常用的催化劑有SiO2/Al2O3、沸石分子篩、金屬氧化物、活性炭和FCC 等。黃明等研究用5 種分子篩：HZSM-5（25）、USY、HY、MCM-41、HZSM-5（85）對低密度聚乙烯（LDPE）催化熱解的影響，結果顯示HZSM-5（25）型催化劑裂解效果最好[13]。安杰研究PE、PP 大分子催化轉化反應過程，以微孔-介孔多級孔催化材料（包括介孔化ZSM-5、含ZSM-5 微孔結構單元的介孔MCM-41 等分子篩催化材料） 為基礎，提高廢塑料催化轉化過程低碳烯烴、BTX 芳烴等化工原料或高品質液體燃料的收率[14]。

對于廢塑膠、皮革類的一般固廢的生物降解技術，張彤從青島小澗西垃圾填埋場的廢塑料和土壤樣品中篩選出3 個具有聚氨酯降解能力的自然菌群，這3個自然菌群能夠降解水性聚氨酯和聚酯型聚氨酯薄膜，產生己二酸和1，4－丁二醇等在聚氨酯合成的單體[15]。劉先睿以垃圾填埋場土壤作為菌株來源，用低密度聚乙烯（LDPE）為唯一碳源，選擇性培養一個具有LDPE降解潛力的菌株C5 能在90 天將LDPE 厚度減少26%，有助于實現廢塑膠的生物降解，推動實現雙碳目標[16]。

此外，還有將廢塑膠、皮革等一般工業固廢轉化為其他產品的研究。孫業新等將5 種廢塑膠，即低壓聚乙烯（HDPE）、高壓聚乙烯（LDPE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）按不同的配比與煉焦煤進行共焦化，結果表明，添加廢塑料可使煤氣中的可燃成分（H2、CH4、CO）含量均有不同程度的增加，從而提高焦爐煤氣的熱值[17]。仇雪霞用舊電視機外殼為原料，利用磺化反應和溶脹-滲透法制備大孔型、強酸性陽離子交換樹脂（MCER），再將二乙醇胺（DEA）接枝到MCER的磺酸基官能團上，制備有機胺復合材料（MCERDEA），可以應用于煤電廠捕集煙道的CO2[18]。

4 結論與展望

一般固廢因其來源不同而導致種類不同，且成分復雜繁多。總結之前針對不同種類的一般固廢處理技術的研究成果，對于不同產業的一般固廢的處理，提供以下建議與展望。

4.1 對于以廢金屬、硅鈣類無機鹽類的一般固廢，可將廢金屬進行分類回收再利用；對無機物鹽類的一般固廢以燒結的方式制成陶瓷、水泥、玻璃、磚、瓦等建筑材料進行資源回收。

4.2 對于以廢塑膠、烴類、橡膠、纖維類等一般固廢，既可在源頭先分好類，重新加工利用，也可在后端通過熱解或者碳化方式回收聚合物單體，或制作燃料，或回收其熱能。

4.3 對于植物纖維素類的一般固廢，可采用熱解的方式制備小分子有機物或者碳化后回收能量。

4.4 對于食品工業的一般固廢，可參照廚余垃圾的處理方式，以利用微生物技術，采用堆肥、微生物發酵等實現資源綜合利用。

4.5 一般固廢的資源化綜合利用，關鍵在源頭分類，再按照不同的種類和成分選擇合適的處置技術和工藝。

4.6 一般固廢的資源綜合利用不僅可以減少對環境的危害，而且還能夠將一般固廢的價值還原，提高資源的利用率，降低生產成本，節能減排，對構建綠色宜居社會，推動國民經濟發展意義重大。