固体废物处理的方法及研究进展

-.z.我国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，进展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年到达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2021年固体废物产量将到达19.9亿吨〔县、县以上和乡镇企业〕。同时，由于认识比拟晚，处理投资大，技术不配套，管理不完善，仍然有大局部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兴旺国家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展再生产，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展总结。1.1城市生活垃圾在处理MSW时处理技术主要为燃烧、堆肥、填埋、固化处理等，其燃烧和堆肥是资源化的主要技术手段。1.1.1燃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燃烧后的产物有重金属〔Hg、Cd、Pb等〕，酸性气体〔HCl、HF、SO2、NO*〕，多环芳烃〔PCDD5、PCDF5等〕，二恶芙〔Dio*in〕等化学物质[2，8]。如果没经过处理，将产生二次污染，故形成单独的燃烧、气化、热解等技术。处理固体废物燃烧炉主要有固定床、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燃烧炉各项燃烧污染物排放指标均到达或优于国家标准。同时，**、**、**建成燃烧发电厂〔利用回收热能〕。在日本燃烧的固体垃圾量占总量的65%—80%。西欧在燃烧固体垃圾量站总量的35%—55%，美国也到达16%—20%[10]。而在我国开展比拟晚。马晓茜[11]通过对城市垃圾燃料特征分析说明：燃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缺乏条件下依靠局部垃圾燃烧，控制温度在600—800℃使垃圾不可分解的物质变成可燃气体，然后供应充足的空气，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]实验说明：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。堆肥法它特点吃渣量大、见效快、堆肥后的产物可用作改进剂、有机化肥。高温堆肥在兴旺国家缺乏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，一直得不到很好的开展。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。*远嵘[15]曾竭力推荐城市家庭、宾馆厨房进展分类后，高温堆肥处理以到达综合利用。李国学[16]报道在堆肥中参加接种剂，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、腐烂枯杆等样品别离、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。*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，将结实的成分构造翻开。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响罐，此罐为微生物提供最正确条件、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，开展堆肥法改善堆肥质量、提高堆肥效率将任重道远。填埋法它的特点技术成熟、费用低、机械化程度大。在兴旺国家卫生填埋比重比拟大，英国高达90%的MSW是通过填埋法来处理的。在我国卫生填埋开展迅速，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个填埋场平安状况进展调查，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univercityofWisconsin的一份报告说明*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。4cm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，其组分比拟稳定它主要包括[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〕。而且大局部废物被露天存放，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。但大局部的是将其资源化。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说明：粉煤灰能有效的去除湖表层水和间隙中的磷酸酶。*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。*瑞荣[30]等人通过对粉煤灰衬垫渗透系数进展分析，证明该灰可做防渗材料，在填埋防渗层将发挥重要作用。*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外表积，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。数据说明对铬离子的阻留效果到达94.53%。可见粉煤灰是一项具有开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，通过分析比拟优化其工艺。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。该水泥的质量等级到达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**省高速公路建立指挥部、东南大学完成的"煤矸石在高速公路工程中的应用研究"工程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、垃圾燃烧灰)烧制成环保陶瓷生态砖。其性能到达国外样品要求。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本钱低、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、平安填埋法、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。*桂珍[41]对水泥回转窖燃烧处理危险废物进展评价研究，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燃烧处理，结果说明水泥回转窖燃烧处理危险废物能有效懂得解决废物燃烧产生的二次污染。1.3.2平安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*延辉[42]采用效益费用分析法对实例分析(**)得出平安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展固化，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、石灰固化等综合回收该方法使危险废物资源化是一条可持续开展的途径。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完毕语我国正处于改革时期，工业、农业等得到了前所未有的开展。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，防止盲目性操作。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，走可持续开展的道路。[1]赵华林.中国工业固体废物的环境管理.环境科学进展[J].1997.5(1).37-42[2]夏岿然,夏淑梅.固体废物的处理有综合利用.**环境通报[J].2002.26(1)[3]*则民.城市固体废物〔MSW〕填埋场中单元覆盖层防治研究进展.中国地质灾害与防治学报[J].2002.14〔1〕[4]陈子林.加强MSW污染防治促进循环经济开展.城市环境与城市生态[J].2002.15〔3〕.14－16[5]李全惠,聂永丰.中国工业固体废物产量预测研究.环境科学学报[J].1999.19〔6〕.625－630[6]芈振明，高忠爱等固体废物的处理与处置[M].高等教育..2003.31－23[7]*帆,.杨静.固体废物的污染防治及其管理.中国建材科技[J].2001.0〔5〕.34－37[8]李爱民.固体废物在回定床式热解炉内热解产量特性的补给研究.环境污染治理技术与设备[J]2003.4〔4〕.[9]田洪海,海颖.工业固体废物的燃烧处理实例研究.环境科学研究[J].1998.11〔3〕.19－21[10]Pcttsjlncinesationasawastemanagentoptionln:HesterREHsrrisonRMMdswasteLncinemationandtheEwironmentBath.Bathpress.1994.[11]马晓茜.城市垃圾燃料特性与燃烧特征的分析.新能源[J].1998..20〔6〕.19[12]胡庆彩.热解气化燃烧民电－垃圾处理的清洁生产工艺.中国环保产业[J].2003.0〔6〕.36－37[13]葵九菊,罗光前等.城市垃圾高温热解试验研究.工业加工[J].2003.32〔3〕.5－7,10[14]祝学礼.我国固体废物污染与无害化处理技术.卫生研究[J]2002.3〔4〕331－332[15]*远嵘.高温污泥堆肥卫生效果的观察.卫生研究[J]1987.16〔3〕.157[16]李国学.李小春等.固体废物堆肥化及堆肥添加剂研究进展.农业环境科学学报[J]2003.22〔2〕252－256[17]汪玉花等.有机固体废物快速发酵剂的制备及其效果.**大学学报〔地球科学版〕[J].2003.33〔2〕[18]*爱军等.有机固体废物固态厌氧消化处理的研究现状与进展.环境科学研究[J].200215〔5〕52-54[20]郭立书.城市垃圾自然堆放对土壤污染的研究.环境污染与防治[J].1992.14〔6〕.38[21]邓舟,夏洲.复合粘土防渗材料在城市垃圾填埋场的应用.矿山环保[J].2003.0〔4〕.33－37[22]杨明.粘土固化注浆在固体废物填埋场防渗工程中的实际研究.**.中南工大资源环境工程学院.1999[23]邓飞跃,*可能等.粘土固化注浆中帷幕对有害物质的阻滞作用.中南工业大学学报.2000.31〔6〕524－527[24]周**.环境科学研究.1998.11〔3〕.1[25]***.工业固体废物综合利用的现状和开展.中国钢铁[J].2003.5〔1〕[26]奚新国,许钟梓.浅论粉煤灰资源化技术.粉煤灰[J].2003[27]董树军,何凤鸣.粉煤灰处理生活污水.华北电力大学学报[J]1997.24〔2〕.83－87[28]周易勇,周鑫玉.粉煤灰对湖泊和土壤磷酸酶的影响及其应用潜力研究.环境科学学报[J].200020〔1〕.42－47[29]*占民等.用粉煤灰煤矸石、硫酸渣综合烧制成水泥..粉煤灰综合利用[J].2002.0〔5〕.43－44[30]*瑞荣,候浩波.固体废物填埋场粉煤灰衬垫渗透系数的影响分析.粉煤灰的综合利用[J].20010〔4〕.44－4