固体废弃物的处理和利用

对于固体废弃物，最早的处理办法是填埋、焚烧和堆肥等。进入 20 世纪后，随着生产的发展和人口向城市集中，消费水平迅速提高，固体废弃物产生量急剧增加，成为严重的环境问题。60 年代中期以后，环境保护受到重视， 污染治理技术迅速发展，大体上形成了一系列处置方法。70 年代以来，由于废物堆放场地以及天然资源的日趋紧张，许多国家把固体废弃物作为资源积极开展综合利用，同时设立了专门的管理机关和科研机构，研究固体废弃物的来源、性质、特征和对环境的危害，研究固体废弃物的处置、回收和利用的技术和管理措施等等，并制定了各种有关规章和环境标准。

目前，防治固体废弃物污染和利用固体废弃物资源的主要措施有：改革生产工艺，提高产品质量，减少废物的产生量；发展物质循环利用工艺，使前一产品的废物成为下一产品的原料；把固体废弃物纳入资源管理范围，建立固体废弃物资源化体系；制定固体废弃物管理法规。

固体废弃物的主要利用途径是：利用矿物废料作建筑材料、

表 26 固体废物处理方法现状和发展趋势

填垫材料、冶金、化工和轻工等工业原料；利用含碳、油或其它有机物的废物，从中回收能源；利用含有土壤、植物所需营养元素或化合物的废物作土壤改良剂和肥料。表 26 列出了固体废弃物的处理方法和发展趋势。

①工矿业废渣的处理和利用

工矿业固体废弃物的特点是数量巨大，品种繁多，利用困难。采矿、冶金、煤炭、电力、化工、建材等部门的生产过程中都产生大量废弃物。如何处理和利用这些废弃物、大有潜力可挖。表 27 简单介绍了几种主要固体废弃物的处理和利用。

表 27 几种主要工业固体废弃物的处理和用途

②城市垃圾的处理和利用

城市垃圾在数量剧增的同时，成份也在不断地变化。城市家庭燃料构成的变化，使炉渣产量大为减少；成品和半成品食品的发展，使瓜皮、果核、菜叶等大为减少，但同时增加了纸张、塑料、金属、玻璃等包装用品的含量； 废旧家庭工业消费品的数量也大幅度上升。北京市 1978 年的垃圾成分平均为：有机物占 20％，金属、塑料、玻璃占 10％，碎砖、瓦砾、碴土、煤灰占70％。

城市垃圾经清扫、收集、运输、预处理等收集和输送过程后，可进行填埋、焚化、堆肥、制取沼气，或回收能源和资源等最后处理。下面简单介绍几种处理方法。

填埋法 填埋垃圾是最古老的处理方法，因为最省投资，所以世界各国从古至今都广泛使用这一方法。填埋法过去是无控制的，现已发展到卫生填埋、滤沥循环填埋、压缩垃圾填埋、破碎垃圾填埋等。填埋地点应尽量选用废粘土坑、废采石场、废矿坑等。把垃圾填埋坑中，有利于恢复地貌，维持生态平衡。填埋法处理垃圾应注意防止对地下水的污染，因此回填地的最低处要高于地下水位 3 米以上，且不应渗漏。填埋场应设排气口，使厌氧微生物分解过程中释放的甲烷等气体及时逸出，避免发生爆炸。回填后的场地可作绿地、农田、牧场等，但在 20 年内不宜在其上修建房屋，避免由于地面下沉而使房屋结构破坏。

堆肥法 堆肥是我国、印度等东方国家处理垃圾、粪便，制取农肥的古老技术。堆肥是使垃圾、粪便中的有机物，在微生物作用下，进行生物化学反应，最后形成一种类似腐殖质土壤的物质，用作肥料和改良土壤。堆肥有厌氧分解和好氧分解两种。好氧分解过程产生高温，可杀灭病虫卵、细菌等， 我国主要采取好氧分解法。堆肥主要受废物中的养分、温度、湿度、pH 值等因素的控制。堆肥方法，目前分为露天堆肥和机械化堆肥，一般要经过准备、细菌分解、熟化、储存几个阶段。实践证明，垃圾经过高温堆肥，能够达到

无害化的效果，同时生产了大量农用肥料，是变废为宝的有利途径。

制取沼气 利用有机垃圾、植物秸秆、人畜粪便、污泥等制取沼气，工艺简单易行，而且能提高原料的肥效和杀灭寄生虫卵，可以改善环境卫生，提供能源，有广阔的发展前途。

沼气是有机物中的碳水化合物、蛋白质、脂肪等在一定的温度、湿度、酸碱度的厌氧环境中，经过多种微生物的作用，而生成的一种可燃气体。它的主要成分是甲烷。沼气发酵过程可分为液化、产酸和产甲烷三个阶段，大致可概括如下：

复杂的有机质 细菌分解→ 简单的有机酸、醇、 CO2 、H 2 O等

• 产甲烷细菌作用→ 甲烷

主要反应的化学方程式为：

（C6H10O5）n＋nH2O→3nCO2↑＋3nCH4↑＋热量CH3COOH→CH4↑＋CO2↑ 4CH3CH2COOH＋2H2O→4CH3COOH＋3CH4↑＋CO2↑

2CH3CH2CH2COOH＋CO2＋2H2O→4CH3COOH＋CH4↑

2CH3CH2OH＋CO2→2CH3COOH＋CH4 CO2＋4H2→CH4＋2H2O

制取沼气必须具备以下条件：丰富的沼气菌种；严格的厌氧环境；充足而适宜的发酵原料（碳氮之比约为 25∶1）；适宜的干料浓度（7—9％）； 适宜的发酵温度（高温 50—55℃，中温 35—38℃，常温 22—28℃）；适宜的 pH 值（7.2—7.6）等。

我国在沼气的开发、利用、推广和研究方面取得了较大的成就。沼气利用已从试验示范进入有计划地成片推广阶段。全国共建成户用沼气池 700 多

万个，有 21 个县基本上普及了沼气。我国农户使用的沼气池容积约 6—8 立

方米，池与猪圈、厕所连通，一般 5 口人之家和两头猪的粪便，再加上每天

3—4 千克秸秆，所产生的沼气可供烧饭、照明用。发酵后的物料是优质有机肥料（图 18）。

焚化法 垃圾经过燃烧，可以减小体积，便于填埋，还可以

{ewl MVIMAGE,MVIMAGE, !B6000106_0183_1.bmp}消灭各种病原体，把一些有毒、有害物质变为无害物质。垃圾燃烧时放出的热量可作能源。垃圾焚化炉应具备除尘、除烟设备，以防止对大气的污染。我国的深圳经济特区在 1988

年 2 月建成一座城市垃圾处理厂。处理厂按生产自动化、管理现代化、总体

布局园林化设计施工。两套焚化炉日焚化垃圾 300 多吨，每日发电 1.2 万度。垃圾处理过程全部采用电脑控制。

高温分解（干馏）法垃圾中的有机物在无氧条件下，经高温分解变成新的气体、液体和固体化合物。热解产品包括氢气、甲烷、一氧化碳、液态焦油、碳化合物等。这些产品均可作为燃料使用。日本日立造船公司建成了一座“废物热解——灰分熔融固化-废热发电”综合工厂。美国两位科学家研制了一套将垃圾合成原油的氢反应堆，这项工艺的基本原理是利用氢在反应堆中对垃圾的动植物残骸、废塑料、纸张等进行化学处理，在处理过程中加入一种液体催化剂，以加快反应速度。据连续六年的试运转表明，这个反应堆能从 10 吨垃圾中合成 3.7 吨原油，而原油的成本仅相当于目前市场价格的一

半。还有一种方法是从垃圾直接生产燃料油。

回收资源城市垃圾中含有相当数量的有用材料，如旧衣物、废金属、废纸、废塑料、旧器具等，这些材料可以通过一定渠道如物资回收部门加以回收，作为资源重新利用。目前，许多国家在研究垃圾分选技术方面已取得不少成果，使许多无法用简单方法回收的垃圾得到及时处理。垃圾分选是利用待分选物的颗粒大小、比重、电磁性、导电性、颜色、回弹性，以及化学成分、不同物理和化学性质等进行分选。方法有人工粗选、筛选、重选、磁选， 以及光学选择等。分类选出的材料可重新作为工业原料，堆肥原料、造燃气原料等。

研究和开发城市垃圾处理技术，在使其无害化的同时，回收能源和资源， 使城市垃圾资源化，这是摆在我们面前的十分重要而又很有前途的研究课题，也是环境保护工作的重要方向。