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固體廢物污染控制工程固體廢物的資源化

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11   固體廢物的資源化
1．概述
1.1 固體廢物的資源化
固體廢物的處理處置技術(shù)自80年代以來已有很大發(fā)展，處理處置的固體廢物的量也在不斷增加。但是，由于固體廢物排放量的急劇增長，人們雖已投入了巨大的人力、物力和財力，仍沒有從根本上解決問題。實際上，我們所說的“廢物”中含有許多可利用的資源，如能將它們分離出來并加以充分利用，實現(xiàn)固體廢物的資源化，才是解決固體廢物污染環(huán)境的根本途徑。

固體廢物的資源化是指對固體廢物進行綜合利用，使之成為可利用的二次資源。不少國家都通過經(jīng)濟杠桿和行政強制性政策來鼓勵和支持固體廢物資源化技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，從消極的污染治理轉(zhuǎn)為回收利用，向廢物索取資源，使之成為固體廢物處理的替代技術(shù)措施。例如美國已建立了廢物交換中心，服務(wù)于5000多個企業(yè)，使固體廢物的綜合利用率得到提高。許多國家固體廢物管理法規(guī)中也都強調(diào)了廢物中有用資源和能源的回收利用，并且作為保護環(huán)境、保護自然資源的重要技術(shù)手段和政策。

1.2 資源化系統(tǒng)
資源化系統(tǒng)的構(gòu)成如圖12-1所示，根據(jù)循環(huán)經(jīng)濟的思想，整個系統(tǒng)可以分為兩大類。第一類叫做前端系統(tǒng)，被應(yīng)用于該系統(tǒng)內(nèi)的有關(guān)技術(shù)如分選、破碎等物理方法稱為前端技術(shù)或前處理技術(shù)；第二類叫后端系統(tǒng)，被應(yīng)用在后端系統(tǒng)的有關(guān)技術(shù)如燃燒、熱解、堆肥等化學(xué)和生物方法稱為后端技術(shù)或后端處理技術(shù)。
圖12-1 資源化系統(tǒng)圖
1.2.1前端系統(tǒng)：
在資源化處理過程中，物質(zhì)的性質(zhì)不發(fā)生改變，是利用物理的方法，對廢物中的有用物質(zhì)進行分離提取型的回收。這一系統(tǒng)又可分兩類，一類是保持廢物的原形和成份不變的回收利用。例如，對空瓶、空罐、設(shè)備的零部件等只需經(jīng)分選、清洗及簡單的修補即可直接再利用。另一類是破壞廢物原型，從中提取有用成份加以利用。例如從固體廢物中回收金屬、玻璃、廢紙、塑料等基本原材料。
1.2.2 后端系統(tǒng)：
它是把前端系統(tǒng)回收后的殘余物質(zhì)用化學(xué)的或生物學(xué)的方法，使廢物的物性發(fā)生改變而加以回收利用。這一系統(tǒng)顯然比前端系統(tǒng)復(fù)雜，實現(xiàn)資源化較為困難，成本也比較高。其中的生物學(xué)方法使廢物原材料化、產(chǎn)品化而再生利用；另一類是以回收能源為目的，包括制得燃料氣、油、微粒狀燃料、發(fā)電等可貯存或遷移型的能源回收和燃燒、發(fā)電、水蒸汽、熱水等不能貯存或隨即使用型的能源回收。對于物質(zhì)回收和能源回收有時不能截然區(qū)分，應(yīng)用某一技術(shù)處理廢物時，有時既能回收物質(zhì)，又可回收能源，則應(yīng)視其主要作用而分類。
在固體廢物的資源化過程中，可處理和利用的固體廢物的種類很多，本章將根據(jù)我國的實際情況，將排放量較大、綜合利用程度較高、技術(shù)上較為成熟的幾類固體廢物的綜合處理利用的情況作一介紹。

2．城市固體廢物的資源化
2.1 城市固體廢物資源化途徑
2.1.1 資源化途徑概述
城市固體廢物通過其所具有的可溶性、揮發(fā)性、遷移性進入環(huán)境，它們侵占土地，污染大氣、水體和土壤，傳播疾病，影響環(huán)境衛(wèi)生。
我國的垃圾治理政策是：“減量化”、“無害化”和“資源化”。《城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策》中明確指出“應(yīng)按照減量化、資源化、無害化的原則，加強對垃圾產(chǎn)生的全過程管理，從源頭減少垃圾的產(chǎn)生量；對已經(jīng)產(chǎn)生的垃圾，要積極進行無害化處理和回收利用，防止污染環(huán)境。”這充分體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟的理念。對已經(jīng)產(chǎn)生的垃圾，則“無害化”是垃圾處理的基礎(chǔ)，在實現(xiàn)“無害化”的同時，實現(xiàn)垃圾的“減量化”和“資源化”是我們追求的目標(biāo)。
垃圾資源化方法有許多，從利用方式可公分為兩類，即循環(huán)再利用和通過工程手段利用，而通過工程手段回收利用又可分為加工再利用和轉(zhuǎn)換利用，圖1-2列出了一些常用的資源化方法。
（1）循環(huán)再利用：是指對垃圾中的有用物質(zhì)的利用，如啤酒瓶的回收再利用；
（2）加工再利用：是指對垃圾中的某些物質(zhì)經(jīng)過加壓、加溫等物理方法處理，其化學(xué)性質(zhì)未發(fā)生改變的利用，如廢塑料的熔融再生，用廢塑料、廢紙生產(chǎn)復(fù)合板材等；
（3）轉(zhuǎn)換再利用：是指利用垃圾中某些物質(zhì)的化學(xué)和生物性質(zhì)，經(jīng)過一系列的化學(xué)或生物反應(yīng)，其物理、化學(xué)和生物性質(zhì)發(fā)生了改變的利用，如垃圾的焚燒、堆肥等。
顯然，在上述垃圾資源化方式中以“循環(huán)再利用”最為簡便易行，只需增加很少的設(shè)備和人力，但其對再利用物的單一性有要求，一般只能通過多源頭回收獲得；“加工再利用”次之，它需要增加一定的設(shè)備，加工再利用物可以是一種物質(zhì)也可以是幾種物質(zhì)的混合物，可以通過源頭回收獲得也可以通過一些分選設(shè)備獲得；“轉(zhuǎn)換利用”要經(jīng)過化學(xué)或生物反應(yīng)，其工藝過程較難控制，設(shè)備較為復(fù)雜，二次污染控制措施較難實現(xiàn)，但由于垃圾的特殊性決定了垃圾完全的分類是不可能的，最終仍會有大量的混合垃圾，而“轉(zhuǎn)換利用”中的大部分技術(shù)可適用于混合垃圾，因而被廣泛采用。
從垃圾產(chǎn)生的源頭最大限度地分類回收垃圾是垃圾資源化最有效的方法，也是其它資源化方法能夠順利實施的基礎(chǔ)。在垃圾產(chǎn)生的源頭通過分類回收，將可直接回收利用的物質(zhì)通過一定的回收渠道回收，作為再生產(chǎn)原料而不進入垃圾，如丟棄的大量的塑料可以再生利用，廢舊報紙、廢棄辦公用紙可送往造紙廠直接制漿造紙，這樣既減少了垃圾處理總量，又由于沒有進入垃圾，污染小、再利用成本低，在選擇資源化的方法時，通過源頭分類回收實現(xiàn)垃圾的“循環(huán)再利用”是最經(jīng)濟、污染最小、最簡便的方法，是首選方案。
表12-1列出了幾種典型垃圾資源化方法對垃圾的物性要求。
表12-1  垃圾資源化處理技術(shù)對垃圾的物性條件要求
項目

垃圾物性條件

相應(yīng)政策和標(biāo)準(zhǔn)

垃圾堆肥

垃圾堆肥適用于可生物降解的有機物含量需大于40%

城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策

堆肥原料符合：含水率40%~60%；有機物含量20%~60%；碳氮比（20：1）~（30：1）；重金屬含量符合GB8172-87

CJJ/T3059-93

適宜堆肥原料特性：密度一般為350~650kg/m3；組成成分（濕重）其中有機物含量不少于20%；含水率40%~60%；碳氮比(20：1)~(30：1)

CJ/T3059-1996

垃圾焚燒

適用于進爐垃圾平均低位熱值高于5000kJ/kg

城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策

危險廢物不得進入生活垃圾焚燒廠處理

GWKB3-2000

垃圾填埋

對填埋物要求：含水量、有機成分、處形尺寸應(yīng)符合當(dāng)?shù)鼐唧w填埋工藝要求

CJJ17-2001

進入生活垃圾填埋場的填埋物應(yīng)是生活垃圾

GB16889-1997，CJ17-2001

2.1.2  城市固體廢物資源化途徑
從上面分析可見，實現(xiàn)城市固體廢物資源化途徑主要有3大類：以廢物回收利用為代表的物理法和以廢物轉(zhuǎn)換利用為代表的化學(xué)、生物法。
2.1.2.1 廢物回收利用
回收垃圾中廢品的方法包括：垃圾分類收集與廢品回收以及混合垃圾分選回收。
1．垃圾分類收集和廢品回收
（1）垃圾分類收集
（2）廢品回收
2．混合垃圾分選回收
2.1.2.2  廢物轉(zhuǎn)換利用
（1）廢物轉(zhuǎn)化資源
（2）廢物轉(zhuǎn)化能源
資源化實例：
焚燒：深圳（85年三菱）、廣州李坑（1000噸/天，上網(wǎng)電量1.4億kWh—Onyx ） 、珠海、上海（1200t/d —Onyx ）、佛山、東莞（1200噸/天）
這是在澳門營運的垃圾焚燒發(fā)電廠
（860 噸/日）—— Onyx
這是目前世界上最大的垃圾焚燒發(fā)電廠
（3000 噸/日，產(chǎn)電600 度/噸，美國佛羅里達州）
以下是2個典型垃圾焚燒發(fā)電廠的工藝流程
填埋氣利用：沼氣發(fā)電：翠谷、大田山、興豐（4500~6000t/d）
在香港建設(shè)和營運的翠谷垃圾填埋場
（5000 ~ 8000 噸/日） Onyx
固體廢物的資源化
這是在廣州營運的興豐垃圾衛(wèi)生填埋場
（2500 ~ 5000 噸/日。目前7000噸/日） Onyx 
這是填埋場的沼氣發(fā)電系統(tǒng)
熱解 
城市垃圾、城市污水污泥、廢塑料、廢橡膠、農(nóng)業(yè)廢棄物
蔗渣發(fā)電：梅山、江門甘化廠等
2.2 城市固體廢物資源化技術(shù)框架
如上節(jié)所述，城市生活垃圾資源化是涉及收集、破碎、分選、轉(zhuǎn)換等的一個技術(shù)系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)里需要采用不同技術(shù)，經(jīng)過多道工序，才能實現(xiàn)垃圾資源化。技術(shù)的選擇、工序的排列，必須根據(jù)城市生活垃圾數(shù)量，組成成分和物化特性，正確地進行選擇。
如前所述，資源化系統(tǒng)技術(shù)可分為前期系統(tǒng)技術(shù)和后期系統(tǒng)技術(shù)（見表12-3）
資源化系統(tǒng)技術(shù)

前期系統(tǒng)技術(shù)（分選提取型回收，用物理和機械的方法）

保持廢物原形的回收：重復(fù)利用（分選、修補、清潔洗滌）

破壞廢物原形回收材料：靠物理作用使廢物原料化，再生利用（破碎、物理或機械的分離精制）

后期系統(tǒng)技術(shù)（轉(zhuǎn)化回收，用化學(xué)的、生物的方法 ）

回收物質(zhì)：用化學(xué)和生物的方法使廢物原料化、產(chǎn)品化而再生利用（轉(zhuǎn)化+分離精制、熱分解、催化分解、熔融、燒結(jié)、堆肥發(fā)酵等）

回收能源：可貯存遷移型能源回收（熱解、發(fā)酵、破碎，可得燃料氣體、碳黑、粒狀燃料（如RDF）、發(fā)電等）。非貯存、即時使用型能源回收（燃燒、發(fā)電、水蒸氣、熱水等）

圖12-3  城市生活垃圾資源化技術(shù)框圖
思考題

1．什么是固體廢物的資源化系統(tǒng)。
2. 簡述固體廢物的資源化途徑。
THE END

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