固体废物处理的方法及研究进展

摘要 本文从固体废物处理方法出发收集相关资料。对固体废物处理和综合利用加以总结。通过总结我国在处理固体废物时应立足于国情，进行合理的开发和科学研究。

关键词 固体废物 城市生活垃圾（MSW） 工业固体废物 有毒有害固体废物

据统计[1]全世界每年排放的固体废物约为80—100亿吨。我国1993年的工业固体废物产量约6.2亿吨，历年堆存量达59.7亿吨，堆存占地5.2平方千米，到2000年我国的工业固体产量达19.8亿吨[2]。1997年我国MSW累计堆存量60×106吨，2001年达到1.3×108吨，占世界总量的1/4，并且以每年8%—10%的增长率增加[3，4]。李全惠等[5]采用幂指数平滑时间序列分析法，预测我国在2010年固体废物产量将达到19.9亿吨（县、县以上和乡镇企业）。同时，由于认识比较晚，处理投资大，技术不配套，管理不完善，仍然有大部分的废物未经无害化处理而被直接排入环境，造成了严重的环境污染，使得对固体废物的控制成为环境治理的突出问题。

1．固体废物[6]通常指社会生产、流通、消费等一系列活动中产生的一般不再具有原使用价值而被丢弃的以固态和泥状赋存的物质。它是多种固体废物的终态。在我国资源的利用率仅相当于发达国家1/4

—1/3，大量废弃物未能得到综合利用，在堆积或直接进入环境。当排入环境后，其中一些有害成分转入大气、水体、土壤，通过食物链参与生态系统的物质循环，长期潜在危害性。由于固体废弃物在另一条件下可转变成另类原料进行再生产，因此它推动和促进固体废物的处理、开发和利用。

根据固体废物理化性质可划分[7]为MSW，工业固体废物和有毒有害固体废物。它们各自具有其特征。在处理和综合利用过程中，处理技术具有各自的特点。本文就它们处理技术研究和成果进行总结。 1.1城市生活垃圾 在处理MSW时处理技术主要为焚烧、堆肥、填埋、固化处理等，其焚烧和堆肥是资源化的主要技术手段。 1.1.1焚烧法 它的特点处理量大，减量化大，无害化较彻底，且有热能回收。MSW焚烧后的产物有重金属（Hg、Cd、Pb等），酸性气体（HCl、HF、SO2、NOx），多环芳烃（PCDD5、PCDF5等），二恶芙（ DioXin）等化学物质[2，8]。如果没经过处理，将产生二次污染，故形成单独的焚烧、气化、热解等技术。处理固体废物焚烧炉主要有固定床、流化库、炉排炉、回转窑[9]。由清华大学研制的150t/d循环流化床生活垃圾焚烧炉各项焚烧污染物排放指标均达到或优于国家标准。同时，深圳、珠海、宁波建成焚烧发电厂（利用回收热能）。在日本焚烧的固体垃圾量占总量的65%—80%。西欧在焚烧固体垃圾量站总量的35%—55%，美国也达到16%—20%[10]。而在我国发展比较晚。马晓茜[11]通过对城市垃圾燃料特征分析表明：焚烧是一项可取的处理垃圾途径。胡庆新[12]报道热解气指首先在供氧不足条件下

依靠部分垃圾燃烧，控制温度在600—800℃使垃圾不可分解的物质变成可燃气体，然后供给充足的空气，使可燃气体完全燃烧，且是有毒有害物质完全分解，实现无害化处理。它能有效抑制二恶芙的产生。蔡九菊、罗光前等[13]实验表明：热解作为一种垃圾处理技术具有无害化彻底化、减量化大、二次污染小的特点。

1.1.2堆肥法 它特点吃渣量大、见效快、堆肥后的产物可用作改良剂、有机化肥。高温堆肥在发达国家不足20%，甚至1%—2%。主要原因是MSW需要分类、且堆肥时间长、占地面积大，一直得不到很好的发展。但是农村建造一大批卫生户厕、粪便无害化逐年上升[14]。在农村、小城镇堆肥非常可取。刘远嵘[15]曾极力推荐城市家庭、宾馆厨房进行分类后，高温堆肥处理以达到综合利用。李国学[16]报道在堆肥中加入接种剂，有促发酵速度，促进堆肥化进展。缩短堆肥周期提高堆肥质量。同时汪玉花[17]为了提高堆肥的发酵速度，从发酵垃圾、淀粉厂污泥、腐烂枯杆等样品分离、纯化、诱变、筛选出对分解纤维素、淀粉能力较强的菌种。按最优比例配合出发酵剂，实验效果显著。张爱军[18]等人报道厌氧消化堆肥优于好氧堆肥发。它不仅不需要补充能源而且产生新能源（沼气），而对于废物中含大量的纤维素、木质素等难分解成分时，可以利用沉爆技术，将牢固的成分结构打开。美国CBS公司开发的CBS系统，也有利于堆肥化处理。该系统的核心是微生物反应罐，此罐为微生物提供最佳条件、最适温度、湿度和通风状况，使得微生物对MSW剧烈分解。在我国高温堆肥占20%[19]的情况下，发展堆肥法改善堆肥质量、提高堆肥效率将任重道远。

1.1.3填埋法 它的特点技术成熟、费用低、机械化程度大。在发达国家卫生填埋比重比较大，英国高达90%的MSW是通过填埋法来处理的。在我国卫生填埋发展迅速，现在占固体废物总处理量的70%。由于管理体制等原因，一些有毒特殊垃圾混入一起填埋，极易造成二次污染[7，20]。1997年美国 EPA对全美具有代表性的50个填埋场安全状况进行调查，结果显示，43个填埋场已经污染边界以外的地下水。1991年，来自univercity of Wisconsin 的一份报告表明某些常规物质稀溶液（二甲苯、甲苯）在1—3d内就能穿透HDPE（高密度聚乙烯）。渗透液的产生和处理增大了处理量和难度系数。由此MSW填埋场设计的终极目标是切断废物与周围环境的联系，特别是与地下水之间的联系。使此最终设计目标转到如何防渗。邓周等人[21]阐述复合粘土防渗材料（GCL）在填埋场的应用。GCL具有低渗透系数、易于铺设、同时当防渗面破裂或渗漏时能够自动修复。杨明、邓飞跃等人[22，23]采用粘土固化注浆制成结石体研究对有害物质的阻滞作用。4 cm厚的结石体在高浓度、高水头梯度的条件下，对重金属离子的阻滞效率达99%以上，对有机物的阻滞效率在85%以上。

1.2固体工业废物 在固体工业废物中，其组分比较稳定它主要包括

[24，25]

尾矿13%、 化工废渣14%、煤 石19%、炉渣

12%、粉煤灰14—18%、冶炼废渣10—11%、其他约为6%。我国工业固体废物综合利用率仅为44.7%，各组分的资源利用率都不是很高（除粉煤灰外）。而且大部分废物被露天存放，占用土地和污染环境。不同的工业固体废物有不同的处理方法。但大部分的是将其资源化。

典型的有粉煤灰、煤矸石、尾矿等的综合利用。

1.2.1 粉煤灰的综合利用 它被资源化主要用于建材、回填、筑路、农业、化工、环保、高性能陶瓷。在这些领域中综合利用所含的总利用的百分数为[26]建材35%、建工10%、道路20%、农业15%、填筑15%、提取有用成分5%。对它综合利用的研究也走向成熟和技术边沿。董树军[27]用粉煤灰作为吸附剂，以生活污水处理为对象，通过间隙吸附实验研究污水中COD的吸附规律。周易勇、周鑫[28]利用粉煤灰去除富营养型湖泊水体磷酸酶的可行性与适宜条件表明：粉煤灰能有效的去除湖表层水和间隙中的磷酸酶。张占民等人[29]利用粉煤灰、煤矸石、硫酸渣综合配制成水泥，并处得成功。它既提高了工业固体废物的综合利用，又也减轻了环境的压力，是值得我们开发的路子。张瑞荣[30]等人通过对粉煤灰衬垫渗透系数进行分析，证明该灰可做防渗材料，在填埋防渗层将发挥重要作用。吴向阳[31，32]利用粉煤灰制备混凝剂用于废水处理。该混凝剂中粉煤灰具有一定的表面积，同时存在大量的铝、硅等活性物，所以具有较强的吸附作用。在混凝剂中含有硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、硅酸和未溶的颗粒，而铁盐、铝盐在溶液中发生水解和聚合，使其多种产物能被胶粒强烈吸附，与粉煤灰颗粒一起沉淀。还有人研究[33]当铬渣与粉煤灰成一定比例混合后能起固定六价铬的作用。数据表明对铬离子的阻留效果达到94.53%。可见粉煤灰是一项具有发展潜力和可被广泛综合利用的工业固体废物。 1.2.2 煤矸石的综合利用 它被资源化的方向主要有用作燃料、作建筑材料、提取及制备化工原料、用做有机肥。尽管综合利用方向多，

但目前我国只有利用20%左右，历年堆下来的近30亿吨。如何合理的开发和处理成为重中之重。在处理煤矸石烧渣鞠春华[33]报道该渣可制成结晶氯化铝，通过分析比较优化其工艺。周宏成[34]利用煤矸石、粉煤灰、电厂炉渣、硫酸渣、磷石膏的特点，优化配制比例，生产出粉煤灰水泥。该水泥的质量等级达到42.5级，且水泥中含工业固体废渣量50%，具有较强的综合经济效益和环境效益。而江苏省高速公路建设指挥部、东南大学完成的《煤矸石在高速公路工程中的应用研究》项目中总结和试验出以煤矸石作为填筑材料的设计、施工工艺和质量控制方法的应用技术体系。其成果经鉴定的处于国际先进水平。还有人利用工业固废物(煤矸石、废瓷砖、石墨尾矿、垃圾焚烧灰)烧制成环保陶瓷生态砖。其性能达到国外样品要求。

1.2.3 尾矿的综合利用 目前我国尾矿的利率为7%左右[35]大量的尾矿被堆放在尾矿库内或者直接排入环境中。其主要利用是从尾矿中提取有用元素、用作磁肥、制微晶玻璃花岗、用作建材等。周元林[36]根据硅酸盐水泥熟料锻炼成分特点，将重晶石尾矿、铅锌尾矿、硅钙渣等工业固体废物复合成添加剂与工业原料一起配料，烧制硅酸盐水泥熟料增强了水泥的早期强度，1d抗压度可达20Mpa以上。杨中喜

[37]

通过实验采用四种固化剂固化石墨尾矿研制新型墙体材料，结果分

析使用该尾矿制墙体材料成本低、耗能少，且其性能优越。李其荣[38]用石膏尾矿生产高强石膏粉，其产品质量大大超过国标，填补了国内高强石膏生产由尾矿合理利用的空白，且形成规模生产。

1.3 有毒有害固体废物(包括放射性固体废物) 我国每年产生大量

的危险废物，它占总固体废物量的5%-7%[39] 。它的处理方式主要有热解法、安全填埋法、综合回收等。

1.3.1 热解法 由于该方法的特点就是无害化、彻底化和二次污染小，被广泛用于处理危险废物，特别在橡胶、电铬板、医疗废物等方面。柴琳[40]阐述了轮胎热解技术通过分析，该技术不仅消除了废轮胎而且可以回收燃料气、衍生油、粗品等化学品。使危险固体废物得再利用。朱桂珍[41]对水泥回转窖焚烧处理危险废物进行评价研究，分析三种危险废物（油漆渣、丙烯酸树脂渣和有机废液）掺入到水泥生料中一起焚烧处理，结果表明水泥回转窖焚烧处理危险废物能有效懂得解决废物焚烧产生的二次污染。

1.3.2安全填埋法 填埋在现阶段技术较成熟，机械化程度高，是处理危险废物的首选。同时张延辉[42]采用效益费用分析法对实例分析(长春)得出安全填埋有毒有害固体废物是可行的，这为固体的填埋提供了有利的科学理论。在填埋中，需要将有毒有害废物掺合并包容在密实的惰性材料中进行固化，然后填埋。固化的技术主要有水泥固化、沥青固化、塑料固化、玻璃固化、石灰固化等

1.3.3综合回收 该方法使危险废物资源化是一条可持续发展的途径。像纳米技术就是一种新兴的可处理危险固体废物的方法。据袁昊等报道[43]纳米可以将废弃橡胶制品、塑料制品、废印刷电路板等制成超微粉末，除去其中异物成为再生原料被回收。我国在电池的回收也是走资源化道路。 2 结束语

我国正处于改革时期，工业、农业等得到了前所未有的发展。资源的消耗量加快，环境压力越来越大。注重环境保护和资源再利用显得尤为重要。然而在环保和资源化中必须以技术为指导，避免盲目性操作。在处理固体垃圾方法上走符合我国国情的道路，由于资金以及人的素质等原因使得我国除少数大城市外都显得不太成功。这就要求我国在处理环境问题和资源利用时，应合理的开发和研究相结合原则，走可持续发展的道路。

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