青島市“十四五”規劃下的工業固體廢物管理與利用研究

摘要：青島市的工業固體廢物主要有冶煉廢渣、粉煤灰、爐渣和尾礦等，其有效管理和利用具有顯著的環境效益和經濟效益，可以助力城市可持續發展。結合青島市“十四五”規劃，評估工業固體廢物管理現狀，分析資源化利用技術的創新應用，展望工業固體廢物資源化利用前景。研究表明，目前，青島市在工業固體廢物管理和利用方面取得顯著成效。未來，青島市要合理規劃工業固體廢物管理與利用路徑，優化高溫熔煉技術，發展智能化分選技術，加強政策支持和法規建設，將大數據與人工智能相結合，最終實現工業固體廢物的高效管理和資源化利用。

關鍵詞：工業固體廢物；高效管理；資源化利用；青島市

中圖分類號：X705 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）12-0-0329

Study on the Management and Utilization of Industrial Solid Waste under the 14th Five-Year Plan of Qingdao City

KONG Xiangwen

（Pingdu Branch of Qingdao Ecological Environment Bureau， Pingdu 266700， China）

Abstract： The industrial solid waste in Qingdao city mainly includes smelting waste residue， fly ash， slag， and tailings， and effective management and utilization of these wastes have significant environmental and economic benefits， and can help promote sustainable urban development. Based on the 14th Five-Year Plan of Qingdao city， the current situation of industrial solid waste management is evaluated， the innovative application of resource utilization technology is analyzed， and the prospects of industrial solid waste resource utilization are discussed. Research has shown that Qingdao city has achieved significant results in the management and utilization of industrial solid waste. In the future， Qingdao city should plan a reasonable path for the management and utilization of industrial solid waste， optimize high-temperature melting technology， develop intelligent sorting technology， strengthen policy support and regulatory construction， combine big data with artificial intelligence， thus ultimately achieving efficient management and resource utilization of industrial solid waste.

Keywords： industrial solid waste; efficient management; resource utilization; Qingdao city

工業固體廢物管理已成為實現城市可持續發展的關鍵。作為我國“十四五”規劃的重點示范區之一，青島市采用先進的技術手段和科學管理模式，提高工業固體廢物的處理和資源化利用水平。青島市的工業固體廢物主要包括冶煉廢渣、粉煤灰、爐渣和尾礦等，其有效管理和利用對環境保護具有重要意義[1]。近年來，青島市通過先進算法優化工藝參數，工業固體廢物處理和利用技術研究取得顯著進展。以山東省青島市為研究區，系統評估現有管理措施和技術應用效果，為未來技術創新和政策制定提供科學依據，促進資源循環利用與生態環境保護的協同發展。

1 青島市工業固體廢物管理現狀

根據我國“十四五”規劃，工業企業應加強工業固體廢物的分類管理、綜合利用及安全處置，推動廢物資源化、減量化和無害化，促進綠色低碳循環發展。青島市政府積極響應，出臺青島市“十四五”規劃，推動工業固體廢物管理與利用，取得一定成效。然而，近年來，隨著工業化進程的加快，青島市的工業企業在生產過程中依舊產生大量固體廢物，包括冶煉廢渣、粉煤灰、脫硫石膏和尾礦等，給環境帶來巨大壓力。2020—2022年，青島市工業固體廢物產生情況如表1所示。2020年，青島市的工業固體廢物總產生量為716.95 kt，2021年，數據呈上升趨勢，工業固體廢物總產生量達到828.46 kt，2022年，該趨勢仍在繼續，總產生量進一步增加，達到935.34 kt。

2 青島市工業固體廢物資源化利用技術創新應用

在青島市“十四五”規劃中，技術創新被視為推動工業固體廢物管理與利用的核心動力。為實現工業固體廢物的資源化利用，提高環境效益和經濟效益，青島市著重研發和應用涵蓋冶煉廢渣、粉煤灰、爐渣和尾礦等主要工業廢物的處理技術。目前，青島市工業固體廢物的資源化利用已取得顯著進展。

2.1 冶煉廢渣資源化利用技術

青島特殊鋼鐵有限公司在冶煉廢渣資源化利用方面進行大量的技術研發和應用。該公司采用高溫熔煉技術處理冶煉廢渣，使其中的鐵、鋁和鋅等金屬元素得以回收利用。同時，利用多變量回歸分析，優化熔煉過程的溫度和時間參數[2]。其中，多變量回歸分析用于建立溫度、時間等工藝參數與金屬回收率的關系模型。采用多元線性回歸模型，建立溫度、時間與金屬回收率的關系，如式（1）所示。通過多變量回歸分析，青島特殊鋼鐵有限公司成功優化熔煉過程的溫度和時間參數，提高資源回收率和經濟效益，實現冶煉廢渣中金屬元素的高效回收。

Y=β0+β1X1+β2X2+β3X3+ε（1）

式中：Y為金屬回收率；X1、X2、X3分別為溫度、時間和廢渣成分；β0為截距項；β1、β2、β3為回歸系數；ε為誤差項。

2.2 粉煤灰綜合利用技術

青島市在粉煤灰綜合利用方面進行大量的技術研發和應用，包括粉煤灰分選與提純技術、粉煤灰煅燒技術、粉煤灰微粉化技術以及粉煤灰地質聚合物技術。其中，粉煤灰分選與提純技術利用物理和化學方法，對粉煤灰中的有害成分進行分離和去除，提高其純度和利用價值。粉煤灰微粉化技術將粉煤灰顆粒進一步細化，以增加其比表面積和反應活性。針對粉煤灰分選與提純技術，華電青島發電有限公司采用旋風分離器和靜電分選技術，分離出粉煤灰中的未燃炭顆粒和重金屬離子，使其更適合用于高附加值產品的生產[3]。針對粉煤灰微粉化技術，青島特殊鋼鐵有限公司通過機械粉碎和氣流磨設備，將粉煤灰顆粒細化到微米級，提高其在水泥和混凝土中的摻雜效果。

2.3 爐渣源頭減量化技術

在爐渣源頭減量化技術的研發與應用中，青島市企業采用多種先進的分析和優化技術，其中機器學習算法被廣泛應用于復雜參數的優化和預測。例如，隨機森林算法可用于預測不同燃燒條件下爐渣的產生量，通過對大量試驗數據的訓練建立燃燒條件與爐渣產生量的非線性關系模型[4]。隨機森林算法的目標函數算法如式（2）所示。在此基礎上，采用粒子群優化調整生產過程參數，尋找最低爐渣生成的最優生產方案[5]。隨機森林算法的應用使得燃燒和改性工藝參數得到進一步優化，顯著提高爐渣處理效果和資源化利用率，幫助青島市企業實現燃料的完全燃燒和爐渣的高效利用。

（2）

式中：z為偏差最小值；θ為模型參數；yi為實際爐渣產生量，i為企業編號，取值為1，2，3，…，n；yi為爐渣產生量預測值。

2.4 尾礦處理與資源化利用技術

“十四五”時期，青島市積極推動尾礦處理與資源化利用技術的研發和應用，包括尾礦減量化技術和尾礦資源化利用技術。其中，尾礦減量化技術通過優化礦石的破碎、磨礦、分級和選礦工藝，提高有價成分的回收率，從而減少尾礦的生成。尾礦資源化利用技術側重于尾礦的再利用。礦物加工技術可以從尾礦中提取有價金屬和非金屬元素，如銅、鉛、鋅、金、銀以及石英、長石等。同時，尾礦可以作為建筑材料的原料，用于制磚、制水泥或制混凝土摻合料，實現資源的多元化利用。尾礦減量化技術和尾礦資源化利用技術為青島市工業固體廢物的可持續利用提供強有力的支持，有效提高青島市企業的工藝參數優化精度和效率。

2.5 應用結果分析

“十四五”時期，青島市積極開展創新技術的研發和應用，工業固體廢物的管理和利用取得顯著成效。青島市在冶煉廢渣資源化利用方面進行深入的技術探索和應用，如表2所示。總體來看，青島市在工業固體廢物管理與利用技術創新方面取得顯著成效。一系列先進技術和算法的應用不僅提高各類工業固體廢物的綜合利用率，還顯著減少環境污染。例如，多變量回歸分析、機器學習算法在不同工藝中的應用提高工藝參數優化的精度和效率，為青島市工業固體廢物的可持續管理提供強有力的技術支持。

3 工業固體廢物資源化利用前景

在“十四五”規劃的指導下，青島市在工業固體廢物管理方面取得顯著成效。未來，應進一步推進資源化利用技術的發展，以應對不斷增加的固體廢物處置需求和日益嚴格的環境保護要求，為全國其他城市提供示范和借鑒。青島市應繼續優化高溫熔煉技術，通過調整熔煉溫度和時間，提高金屬元素的回收率。智能化分選技術是實現固體廢物高效處理的重要手段。青島市應加強對智能化分選技術的研發和應用，利用傳感器技術、圖像識別技術和自動控制系統，實現對不同種類廢物的高精度分選。通過構建智能化分選平臺，實現對廢物成分、形態和物理特性的實時檢測與分離，提高廢物資源化利用率。

政策支持和法規建設是實現高效固體廢物管理的關鍵。政府應出臺針對性政策和法規，鼓勵企業進行技術研發和創新，提供資金和稅收優惠，推動先進技術的推廣與應用，并加強對固體廢物的監管，制定嚴格的環境標準和處罰措施，確保企業依法依規進行廢物處理。建立完善的廢物追溯和管理體系，實現對固體廢物從產生到最終處置的全生命周期監管，防止非法傾倒和環境污染。

青島市還可結合大數據和人工智能技術，實現廢物處理的精確優化。通過構建大數據平臺，收集和分析工業固體廢物的產生、處理和利用數據，為廢物管理決策提供科學依據。利用機器學習和深度學習算法，優化廢物處理工藝，預測和控制處理過程的關鍵參數，提升廢物處理效率和資源化利用率。

4 結論

研究表明，采用多變量回歸分析和隨機森林等先進算法優化工藝參數，能夠顯著提升冶煉廢渣、粉煤灰、爐渣和尾礦等主要廢物的綜合利用率和經濟效益。青島市在工業固體廢物管理和利用技術上取得顯著進展，不僅實現資源的高效回收和環境污染的減少，還為未來技術創新和政策制定提供科學依據。未來，在政策支持、技術創新和社會參與的綜合推動下，青島市將會有效實現工業固體廢物的高效管理與資源化利用。

參考文獻

1 王雪雪，祁詩月，胡 俊，等.“無廢城市”建設期間工業固體廢物管理體系構建[J].環境工程學報，2023（12）：3811-3816.

2 崔亞豐，王 岳，韓秉諝，等.基于“無廢城市”建設背景下陽江市工業固體廢物管理探究[J].再生資源與循環經濟，2023（9）：24-29.

3 方永來.工業固體廢物綜合利用對策研究[J].節能與環保，2023（4）：56-58.

4 蘭 英.關于工業固體廢物處置及綜合利用措施探析[J].清洗世界，2023（2）：160-162.

5 歐 杰.工業固體廢物處理問題及環境保護措施[J].皮革制作與環保科技，2022（22）：16-18.

作者簡介：孔祥文（1989—），男，山東鄒城人，碩士，工程師。研究方向：固體廢物環境管理、土壤污染防治。