關于城市固廢處理與資源化利用措施的思考

張慶梅，張 兵，齊星娜

（山東同濟環境工程設計院有限公司，山東 淄博 255000）

引言

隨著全球城市化進程的急劇加速，城市固廢的處理和資源化利用問題成為亟待解決的挑戰之一。城市固廢不僅在數量上呈現爆發式增長，而且其復雜的組成和多樣的來源使其處理變得尤為棘手。城市固廢處理不當，不僅對環境產生負面影響，而且可能對人類健康、生態系統和社會可持續發展構成長期威脅。為了更好地應對城市固廢問題，我們需要轉變傳統觀念，將固廢視為潛在的資源而非簡單的廢物。固廢資源化利用成為擺在我們面前的迫切任務，通過技術創新和全社會的共同努力，將城市固廢轉化為可再生資源，可以使其成為實現循環經濟和城市可持續發展的有效途徑。本文旨在深入探討城市固廢的處置與資源化利用措施，剖析現有方法的局限性，并提出一系列創新性的解決方案。通過深入研究和案例分析，為城市固廢管理提供全面而系統的參考，為構建綠色、健康、可持續的城市環境貢獻新的理念和實踐。

1 城市固廢的組成與來源

1.1 城市固廢的組成

1.1.1 生活垃圾

生活垃圾是城市固廢中最常見和數量龐大的組成部分之一，主要來源于居民生活、商業活動和公共服務等領域。生活垃圾的成分復雜多樣，包括有機廢物、塑料、紙張、玻璃、金屬等。這些廢棄物在數量上占據了城市廢棄物的主導地位，處理不當會對環境和人類健康構成嚴重威脅。

1.1.2 建筑垃圾

隨著城市化的快速發展和建筑業的繁榮，產生了大量的建筑垃圾，主要包括拆除工程、建筑施工過程中產生的廢棄物，如混凝土、磚塊、木材、金屬等。這些廢棄物數量龐大，長期堆積會造成風化、揚塵等環境污染問題。

1.1.3 工業廢棄物

工業廢棄物是各類生產活動產生的固體廢棄物。不同行業的工業廢棄物組成各異，包括有毒廢物、金屬廢棄物、化學廢物等。工業廢棄物的特點是其復雜的化學成分和可能對環境產生的嚴重影響[1]。隨著工業生產的發展，工業廢棄物的數量和種類正在不斷增加。

1.2 城市固廢對環境的潛在影響

1.2.1 空間浪費和土地污染

城市固廢的不當處理導致了空間的浪費，特別是傳統的填埋方法。填埋場占用大量土地，限制了城市的可持續發展。此外，填埋過程中可能發生的有毒廢物滲漏，會導致土地污染，對生態系統和地下水質量造成潛在威脅。

1.2.2 水源和大氣污染

城市固廢中的化學物質、有機物質和其他有害物質可能通過雨水淋溶或風化揚塵，在大氣和水源中傳播。這些污染物可能對大氣質量和水質產生負面影響，危及周邊大氣和和水環境質量。

1.2.3 人類健康和生態系統風險

生活垃圾中存在的有毒有害物質、化學物質和微生物污染可能對人類健康造成危害。此外，固廢的不當處理還可能影響附近的生態系統，破壞野生動植物的棲息地，導致生物多樣性的喪失。

2 傳統固廢處理方法的局限性

傳統的固廢處理方法，如填埋和焚燒，雖然在一定程度上能夠緩解城市固廢問題，但隨之而來的環境問題不容忽視。

2.1 填埋存在的問題與挑戰

2.1.1 土地資源浪費

填埋是最常見的固廢處理方式之一，但其最顯著的問題是造成土地資源的浪費。填埋場的建設需要大量土地，而隨著城市化的不斷推進，土地變得越來越寶貴。填埋導致的土地資源浪費限制了城市的可持續發展，而且填埋場被廢棄后，這些土地很難再有效利用。

2.1.2 土地沉降和地下水污染

填埋過程中，垃圾在地下逐漸分解，產生有機質和氣體，導致填埋場地下結構逐漸沉降。這不僅影響周圍地區的地勢，還可能對地下水質產生不可逆轉的影響。有機廢物分解過程中生成的滲濾液中可能包含有害物質，通過滲透作用進入地下水，會引起地下水污染，對生態系統和人類的用水安全構成潛在威脅。

2.2 焚燒的環境風險

2.2.1 二氧化碳排放與氣候變化

固廢焚燒是另一種傳統的處理方法，然而這一過程產生的二氧化碳排放卻對氣候變化造成負面影響。垃圾燃燒釋放的二氧化碳是溫室氣體的主要來源之一，會加劇全球氣候變暖，還加劇了極端天氣事件、海平面上升等氣候變化帶來的問題，對人類和生態系統都構成了重大威脅。

2.2.2 有害氣體和顆粒物排放

固廢焚燒不僅釋放二氧化碳，還產生有害氣體和顆粒物。這些有害氣體包括二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳等，顆粒物則包括細顆粒物和可吸入顆粒物。這些排放物對空氣質量產生直接影響，引發人體呼吸系統疾病、心血管疾病等健康問題，同時也對生態系統和大氣環境構成潛在風險。

3 資源化利用的概念與重要性

面對日益嚴重的城市固廢問題，傳統的處理方法已經顯現出明顯的局限性，迫使我們尋求更為可持續、環保的解決方案。固廢資源化利用作為一種全新的理念和方法，提供了轉變固廢處理方式的可能性。其危險廢物處置路徑如圖1所示。

圖1 危險廢物處置路徑

3.1 循環經濟的理念

3.1.1 從線性到循環的轉變

傳統的經濟模式被認為是線性的，即從資源的開采、生產、使用到廢棄物的處理呈現一條直線。這一線性模式導致了資源的過度消耗和環境污染，難以維持長期的可持續性。循環經濟的理念旨在打破這一線性模式，將資源循環利用，實現資源價值的最大化。循環經濟的核心理念是在資源生命周期內實現閉環，通過循環再生利用資源，減少浪費和對環境的不良影響。這一轉變需要政府、企業和社會各界的共同努力，從簡單的“使用和丟棄”向“使用和再生”過渡[2]。

3.1.2 資源化利用的關鍵概念

資源化利用是循環經濟理念的具體體現，其關鍵概念包括降解、再利用、回收和能源回收。通過這些手段，我們可以有效減少固廢的產生，最大限度地發揮資源效益。降解是指通過生物降解或化學降解，將有機廢物分解為更簡單的物質，減少對環境的負擔；再利用是指將廢棄物重新應用于生產過程，延長其使用壽命；回收是指將固廢中的有用材料分離并加以再利用，以減少對原始資源的需求；能源回收是將廢棄物中的能源轉化為可再生能源，實現廢棄物的資源再利用。

3.2 廢棄物轉化為資源的價值

3.2.1 能源回收

能源回收是資源化利用的重要方面之一，通過有效利用廢棄物中的能源，可以減少對傳統能源的依賴，降低碳排放量。生活垃圾中包含大量的有機物，例如食物殘渣和廢棄植物，通過生物降解或其他技術手段，可以將這些有機物轉化為生物燃料或沼氣。通過燃燒或發酵，廢棄物中的有機物釋放出的能量可以用于發電、供暖或用于其他能源需求，從而實現能源的可持續循環利用。

3.2.2 物質循環利用

物質循環利用是通過回收和再利用固體廢棄物中的物質，減少對原始資源的需求。這不僅有助于降低資源的開采壓力，還減少了廢棄物對環境的負面影響。例如，通過廢紙回收再制造紙張，可以減少森林砍伐的壓力；金屬、塑料等材料的回收可以降低對礦產資源的依賴。物質循環利用不僅有助于減少固廢的數量，而且在經濟層面上也創造了新的產值和就業機會。

4 資源化利用技術及其研究進展

4.1 國內外城市固廢資源化利用的最新研究成果

在全球范圍內，為了更好地應對城市固廢問題，許多國家和地區都在不斷探索和研究資源化利用的新技術和新方法。在國內，一些城市開展了廢棄物分類試點，推動了固廢資源的有效利用。在國外，一些先進國家通過技術創新和政策支持，取得了顯著成果。研究表明，通過引入智能化、信息化手段，可以更加精準地進行廢棄物分類，提高資源回收率。一些國際先進城市的垃圾處理廠采用了智能化設備，通過傳感器和人工智能技術實現廢棄物的自動分類和分揀，從而提高了回收效率，減少了對環境的污染。此外，生物處理技術在國際上也取得了一些突破性進展。一些研究表明，采用生物降解技術，可以將有機廢物轉化為有機肥料或生物能源，實現有機廢物的高效利用。這對于降低填埋場的壓力，同時提升農業的可持續性具有積極意義。

4.2 先進技術的優缺點比較

4.2.1 生物處理技術

生物處理技術是通過微生物、酶或其他生物學手段，將有機廢物分解為更簡單的有機物或轉化為其他有用的產物。這項技術的優點包括：生物處理過程中通常不涉及高溫或高壓等對環境有害的條件，降低了能源消耗和環境污染的風險。生物處理產生的有機物可以用于制造有機肥料，促進農業的可持續發展。通過將有機廢物轉化為可用于土壤改良的有機肥料，可以減少填埋場的使用，減緩土地資源的浪費。

然而，生物處理技術也存在一些挑戰：不同類型的有機廢物需要不同的微生物或處理條件，使得生物處理技術的操作相對復雜。生物處理可能需要較長的時間來完成，這可能影響廢物處理效率。部分有機廢物可能不適合進行生物處理，因為有些物質對微生物的生存有不利影響。

4.2.2 能源回收技術

能源回收技術旨在將廢棄物中的能源轉化為可再生能源，以減少對傳統能源的依賴。通過燃燒或發酵廢棄物，可以高效獲取能量，并用于發電、供暖等用途。相較于傳統的焚燒方法，能源回收技術可以更為精確地控制廢棄物的燃燒過程，減少二氧化碳的排放。利用廢棄物中的能源不僅有助于固廢處理，還能夠減緩對煤炭、石油等傳統能源的過度開采。

然而，能源回收技術也存在一些不足：建設和維護能源回收設施需要較大的資金投入，這可能限制其在一些地區的推廣及應用。能源回收技術依賴于廢棄物中的可燃成分，因此其可行性受到可再生能源的可用性和比例的限制。

4.2.3 物質循環利用技術

物質循環利用技術旨在通過回收和再利用固體廢棄物中的物質，減少對原始資源的需求。這項技術的優點包括：通過物質循環利用，可以最大限度地保護自然資源，減緩礦產資源的過度開采[3]。通過回收和再利用，廢棄物中的有用物質可以用于生產，創造經濟價值。物質循環利用有助于減少填埋場的使用，減輕土地資源的壓力。

然而，物質循環利用技術也面臨一些挑戰：不同類型的廢棄物中包含的物質各異，需要采用不同的技術手段進行有效分離和回收。建設和維護回收設施需要投入較多的資金，而且一些地區可能存在回收效益不足以覆蓋成本的問題。一些回收的再生物質可能與原始資源在性能和質量上存在差異，這可能限制其應用領域。

5 城市固廢處理成功案例分析

5.1 國內外城市資源化利用的案例

5.1.1 東京

東京是一個擁有龐大人口和經濟高度發達的城市，面臨著嚴重的固廢管理壓力。然而，東京成功實施了一系列資源化利用舉措。該城市實行強制性的垃圾分類制度，通過智能垃圾箱和信息技術實現對廢棄物的準確分類。此外，東京還推動了廢棄物的再生利用，通過回收再生塑料和金屬，有效減少了對原始資源的需求。

5.1.2 新加坡

新加坡是一個資源匱乏的城市國家，通過創新性的廢棄物管理策略實現了成功的資源化利用。新加坡采用能源回收技術，將廢棄物燃燒轉化為電能。同時，他們還引入了生物處理技術，將有機廢物轉化為肥料。通過這些手段，新加坡不僅實現了固廢資源的最大化利用，還減緩了對有限資源的依賴。

5.1.3 上海

上海作為中國的大都市，近年來通過不懈努力在城市固廢管理方面取得了顯著進展。上海市實施了廢棄物分類處理制度，引導居民將垃圾分類投放。通過智能化技術和大數據分析，上海能夠有效監控垃圾分類的執行情況。同時，上海還推動了廢棄物的資源回收和再生利用，通過建設現代化的垃圾處理設施，實現了對廢棄物的高效處理和資源回收[4]。

5.2 成功案例的關鍵因素

5.2.1 政府引導和政策支持

成功的城市固廢管理案例中，政府的引導和政策支持是關鍵因素之一。政府可以通過頒布垃圾分類和資源化利用的相關法規，鼓勵居民和企業積極參與相關工作。有效的政策措施包括獎勵制度、罰款機制以及對新技術的資金支持，以推動資源化利用的實施。

5.2.2 運用先進技術

成功案例往往采用了先進的廢棄物處理技術，包括智能分類設備、生物處理技術、能源回收技術等。這些技術的引入提高了廢棄物的處理效率和資源回收率。城市可以通過引進新技術，提升固廢管理水平，更好地適應當代社會的需求。

5.2.3 社會參與和居民教育

社會參與和居民教育是城市固廢管理成功的關鍵環節。在成功案例中，某些城市的相關部門通過開展廢棄物分類教育、推廣廢棄物處理知識，增強了居民的環保意識和參與度。社會組織、學校等也可以通過舉辦相關活動，加強廢棄物管理的宣傳與教育。

5.3 面臨的挑戰和解決策略

5.3.1 文化和習慣的改變

城市固廢管理在一定程度上依賴于居民的文化和生活習慣。一些地區存在對廢棄物分類的不理解或抵觸情緒，這使得廢棄物管理變得更加復雜[5]。解決這一問題需要通過長期的宣傳教育，改變人們的觀念，培養良好的廢棄物處理習慣。

5.3.2 技術投資和設施建設壓力

引入先進的固廢管理技術需要大量的資金投入，而一些城市可能面臨投資有限的困境。在解決這一問題時，城市相關部門可以考慮引入公私合作模式，吸引企業參與固廢管理項目，共同分擔投資壓力。政府還可以通過制定激勵政策，吸引民間資本投入。

5.3.3 制度和法規的完善

一些城市固廢管理的成功得益于健全的法規體系和管理制度。但在一些地區，相關法規不夠完善，執行力度不夠，導致管理困難。城市可以通過不斷完善法規、加強執法力度，確保廢棄物管理制度的科學性和有效性。

6 結語

綜上所述，城市固廢的處理與資源化利用技術越來越成熟，發展前景廣闊，成為城市可持續發展不可或缺的一環。在全社會的共同努力下，我們只有通過合理規劃、科技創新和社會參與等方式，不斷探索，開發新技術、新工藝，建立更加環保以及經濟和社會效益共贏的城市固廢管理體系，才能更好地應對城市化進程帶來的固廢處置挑戰，為后代創造更為宜居、清潔和可持續的城市環境。