幾種固體廢物處理處置技術(shù)比較

1、幾種固體廢物處理處置技術(shù)比較固體廢物是指日常生產(chǎn)、生活中所產(chǎn)生的固體與泥狀物質(zhì)以及源自廢水、廢氣的固體顆粒物，按照理化性質(zhì)可將固體廢物劃分為工業(yè)固體廢物、生活垃圾以及伴有毒害的危險(xiǎn)固體廢物1。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于生活垃圾、工業(yè)垃圾等固廢的治理主要采用傳統(tǒng)的“末端治理”方法，主要方式有填埋、焚燒、堆肥等，這些處置方式雖然比較簡(jiǎn)單，但都存在著二次污染的問題，已不滿足我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)安全的要求。如何有效的防治固體廢物造成的污染，無(wú)害化處置固體廢物成為亟待解決的重要問題。該文分析并比較目前幾種固廢處理處置技術(shù)的優(yōu)劣，積極探尋清潔處理處置固體廢物的新工藝及新技術(shù)，以此緩解固廢污染與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源循環(huán)利用、環(huán)境

2、保護(hù)之間的多重壓力，進(jìn)而全面落實(shí)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。1 國(guó)內(nèi)固體廢物現(xiàn)狀隨著我國(guó)城市現(xiàn)代化進(jìn)程的加速，城市固體廢物總量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，其中尤以生活固體廢物和工業(yè)固體廢物的堆存量增長(zhǎng)顯著，曾造成“固廢圍城”的困境。固體廢物的產(chǎn)量日益增多，種類愈加復(fù)雜，污染事件逐年增加，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，已成為社會(huì)公眾關(guān)注的焦點(diǎn)問題2，3。目前我國(guó)平均每人每天產(chǎn)生0.91.2kg垃圾，而且每年以9%的速度增長(zhǎng)，全國(guó)主要城市年產(chǎn)生活垃圾1.9億t4，產(chǎn)生量驚人，已成為破壞環(huán)境、危害公眾身心健康的重要污染源。據(jù)全國(guó)大、中城市固體廢物污染環(huán)境防治年報(bào)統(tǒng)計(jì)，僅2015年，工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量達(dá)19.1億t,較2005年激增5.8

3、億t,綜合利用率不足62%，還處于利用率相對(duì)較低的階段5。為實(shí)現(xiàn)固廢無(wú)害化、減量化、資源化的目標(biāo),解決當(dāng)前固體廢物污染環(huán)境問題,研究合適的固體廢物處理處置技術(shù)已迫在眉睫。2 固廢處理處置傳統(tǒng)技術(shù)我國(guó)通過多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)以及不斷借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的固體廢物管理經(jīng)驗(yàn)和治理技術(shù),對(duì)固體廢物實(shí)施全過程管理,以逐步實(shí)現(xiàn)其“三化”的目標(biāo)。固體廢物無(wú)害化處理處置技術(shù)是固體廢物最終處置的技術(shù)6。固體廢物經(jīng)過分選,破碎,壓實(shí)和固化等預(yù)處理工藝,進(jìn)行填埋、焚燒和堆肥等最終處置措施,實(shí)現(xiàn)有用資源回收,降低固體廢物對(duì)環(huán)境的污染。2.1 土地填埋土地填埋法是大量消納固體廢物的有效方法,也是最終的處理辦法7。它是將固體廢棄物

4、存儲(chǔ)在相對(duì)封閉的設(shè)施內(nèi),且該設(shè)施經(jīng)過防滲處理操作,通常設(shè)置在陸地上面。土地填埋法處理量大、管理方便易行、處理成本低及適應(yīng)性強(qiáng),對(duì)于經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后且土地資源寬裕的地區(qū)而言優(yōu)勢(shì)顯著。在我國(guó)城市固體廢物處理中一直占最主要的地位,處理的固體廢物占總量的60%以上8。但由于固體廢物中?；煊薪饘佟⑺芰虾推渌袡C(jī)廢物,在填埋過程中將會(huì)產(chǎn)生重金屬和其他污染物質(zhì)9。同時(shí)，固體廢物滲濾液也是一個(gè)嚴(yán)重的污染源，其中有機(jī)污染物及重金屬含量較高，嚴(yán)重威脅著土壤環(huán)境及人體健康10。2.2 固廢焚燒在我國(guó)，焚燒是一種應(yīng)用范圍最廣的固體廢物高溫處置技術(shù)，也是處理固體有機(jī)廢物最有效、最徹底的方法。它是將固體廢物置于高溫爐中，使其

5、中可燃成分充分氧化，最終轉(zhuǎn)換成水與二氧化碳，經(jīng)由凈化操作后直接排入大氣。該技術(shù)常采用全封閉模式，以規(guī)避污染物泄露，全面控制生活垃圾的氣味與滲濾液，這與填埋與堆肥法相比具有一定優(yōu)勢(shì)。焚燒技術(shù)可使固廢減容85%以上，不僅節(jié)約土地資源，而且焚燒熱量可回收用于發(fā)電和供暖等11，適用于人口密集、土地資源緊張的區(qū)域。但對(duì)焚燒技術(shù)水平、人員素質(zhì)和技術(shù)管理有較高的要求，經(jīng)濟(jì)成本較大;垃圾預(yù)分選困難;焚燒的過程中不僅會(huì)產(chǎn)生焚燒殘?jiān)?，還有硫氧化物、氮氧化物等大氣污染物，而且產(chǎn)生的飛灰中還攜帶了Hg,Pb等重金屬和多環(huán)芳烴等污染物，這些都極大地威脅著環(huán)境安全和居民健康12，13。2.3 固廢堆肥堆肥是指生物質(zhì)有機(jī)物

6、在微生物的作用下，進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)，最終形成一種類似腐殖質(zhì)的過程。產(chǎn)物可用作肥料或土壤改良劑14堆肥技術(shù)處理成本小、操作簡(jiǎn)單、能實(shí)現(xiàn)廢物資源化利用。堆肥用于農(nóng)田，改善土壤中微量營(yíng)養(yǎng)元素構(gòu)成，同時(shí)增強(qiáng)土壤涵水能力和離子交換能力15。該方法主要適用于固廢中可腐有機(jī)物含量高以及待處理生活垃圾產(chǎn)品的消納能力強(qiáng)的地區(qū)。但是由固廢處理而來(lái)的肥料仍存在一些問題，如在堆肥過程中重金屬的累積和污染，這些重金屬可在土壤中長(zhǎng)期存在并通過食物鏈逐級(jí)富集進(jìn)入人體，危害人類健康16。簡(jiǎn)而言之，固廢堆肥技術(shù)雖能實(shí)現(xiàn)“資源化、減量化”目標(biāo)，但長(zhǎng)期嚴(yán)重的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)仍不可避免。3 固廢處理處置新技術(shù)我國(guó)對(duì)固體廢物污染控制起步較晚，

7、近些年在固體廢物的治理與利用方面雖然取得一定進(jìn)展，但與歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，固體廢物治理整體水平偏低，處理處置技術(shù)還遠(yuǎn)不能滿足公眾對(duì)良好生態(tài)環(huán)境的需求17。為此，研究并開發(fā)費(fèi)用低、處理徹底、無(wú)二次污染的新型清潔固廢處理處置技術(shù)成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的重要課題。在固體廢物的處理處置技術(shù)研究中，已經(jīng)涌現(xiàn)出許多高新技術(shù)如：熱解法、厭氧沼氣工程技術(shù)、共處置法、等離子體技術(shù)等。3.1熱解法有機(jī)固體廢物具有熱不穩(wěn)定性，熱解法正是利用這一特點(diǎn)使有機(jī)固體廢物在無(wú)氧或缺氧的條件下受熱分解。因其溫度較焚燒法低很多所以可以從有機(jī)固體廢物分解產(chǎn)物中直接回收燃料油和燃料氣等18。熱解法主要適用于處理有機(jī)廢渣、油泥、有機(jī)污泥等

8、有機(jī)物，雖然對(duì)設(shè)備要求較高，但熱解可以產(chǎn)生無(wú)菌廢渣，且熱解后的氣體能與煤氣混合使用;熱解原料可以是固態(tài)廢物、液態(tài)廢物、油或含塑料垃圾等;熱解工藝不易發(fā)生機(jī)械故障，與焚燒技術(shù)相比，具有處理范圍更廣、針對(duì)性更強(qiáng)、更環(huán)保以及可以得到更具有價(jià)值的副產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)。固廢熱解技術(shù)的研究開始于20世紀(jì)60年代，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在積極地進(jìn)行研究，且已形成許多成熟的工藝和操作方法18。目前國(guó)內(nèi)已有對(duì)廢舊塑料、有機(jī)污泥、廢輪胎等固廢采用流化床熱解工藝制取燃?xì)饧叭剂嫌偷难芯?9，20。3.2厭氧沼氣工程技術(shù)厭氧沼氣工程是在溫和條件下利用厭氧微生物對(duì)生物質(zhì)有機(jī)組分進(jìn)行分解，消化后的殘?jiān)驼右菏莾?yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料，可用于農(nóng)田土壤的

9、改良，尤其是同步產(chǎn)生大量高熱值含甲烷的沼氣，能明顯降低溫室氣體排放量，是最有前景的生物質(zhì)能源利用技術(shù)之一21。20世紀(jì)90年代，厭氧沼氣工程技術(shù)應(yīng)用日益成熟，開始在德國(guó)及整個(gè)歐洲大規(guī)模投入使用22。目前國(guó)內(nèi)對(duì)厭氧沼氣工程技術(shù)的研究還處于起步階段，主要集中在對(duì)餐廚垃圾的厭氧消化處置上，但投入實(shí)際運(yùn)行的餐廚垃圾厭氧處置工程較少23。厭氧消化技術(shù)具有能耗低、二次污染少、可產(chǎn)生清潔能源等優(yōu)點(diǎn)，因此與其它處理技術(shù)相比，具有明顯的環(huán)境優(yōu)勢(shì)和更高的投入產(chǎn)出效益。隨著高效預(yù)處理技術(shù)、特效菌種的研發(fā)以及過程控制技術(shù)的提高，傳統(tǒng)過程存在的技術(shù)問題逐步被克服24-26，其優(yōu)勢(shì)和潛能將會(huì)越來(lái)越明顯，厭氧沼氣技術(shù)在我國(guó)

10、餐廚垃圾處理方面推廣應(yīng)用的潛力巨大。3.3 共處置法固體廢物共處置是指在工業(yè)生產(chǎn)過程中使用固體廢物，通過固廢來(lái)替代一次燃料和原料，從固廢中再生能量和材料。尤其在建筑材料領(lǐng)域，共處置技術(shù)是解決大宗工業(yè)固體廢物難題最有效的方法27。共處置技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家已有三十多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯28。國(guó)內(nèi)水泥企業(yè)目前正在大力嘗試用工業(yè)廢渣、有機(jī)廢物代替原料及燃料，即廢物的水泥原料化和燃料化。例如，水泥窯協(xié)同處置城市固廢技術(shù)替代部分燃煤及原料正實(shí)踐于固廢處理29;采用“一磨多用”技術(shù)粉磨工業(yè)固體廢物作為水泥替代原料30;采用磷石膏制備硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥等31。除建材外，很多行業(yè)也開展固廢處理技

11、術(shù)研究，如利用煉鐵高爐處理金屬尾渣及礦砂、廢塑料和煤焦油等32，利用電廠鍋爐處理污水廠污泥33，已經(jīng)取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。處理各種固體廢物將成為各企業(yè)“十三五”期間維持生存的重要法寶，甚至成為發(fā)展新行業(yè)的切入點(diǎn)。充分開發(fā)工業(yè)窯爐進(jìn)行工業(yè)固體廢物、危險(xiǎn)廢物和有機(jī)廢物協(xié)同處置技術(shù)，將固廢處置與本行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈相結(jié)合，是未來(lái)固體廢物處置的一個(gè)重要發(fā)展方向。3.4 等離子體技術(shù)采用等離子體技術(shù)處理固體廢物的設(shè)備是等離子氣化爐34。它是在高溫條件(10001700C)下將固體廢物徹底分解，再重新組合，有害物質(zhì)、重金屬被分離開來(lái)，其余部分熔融固化后形成玻璃體。采用該技術(shù)可有效地摧毀二噁英和呋喃等有

12、害物質(zhì);金屬可回收使用;形成的玻璃體材料可用于生產(chǎn)耐用陶瓷等建材，從而基本上實(shí)現(xiàn)污染物“零排放”35。國(guó)外首先將等離子體技術(shù)應(yīng)用在固化放射性廢物上，該處理技術(shù)已較為成熟，在歐洲、亞洲一些國(guó)家核電站已投入工業(yè)化使用36，37。我國(guó)在等離子體用于核廢料處理領(lǐng)域起步較晚，國(guó)內(nèi)的研究主要集中在工藝嘗試、探索和實(shí)驗(yàn)室小試、中試階段38-40。國(guó)內(nèi)不少學(xué)者將等離子體技術(shù)用于城市固廢處理，主要集中在處理電子垃圾生化污泥、垃圾飛灰、醫(yī)療廢物等領(lǐng)域41-44，為應(yīng)用于工程實(shí)踐積累了經(jīng)驗(yàn)。等離子體技術(shù)在固廢處理上以其高效率、安全、無(wú)二次污染的特點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用推廣前景。4 結(jié)論及展望固體廢物成分愈加復(fù)雜，為實(shí)現(xiàn)熱解、厭氧沼氣堆肥、共處置等清潔處理方式提供了物質(zhì)條件。與傳統(tǒng)的固廢處理方式相比，新型清潔處理技術(shù)效率高、環(huán)境友