固体废弃物的处理与资源化

固体废弃物的处理与资源化

摘要：近年来, 全球工业、农业飞速发展, 人们的生活水平也日益提高，但是经济、技术的发展给生态环境造成了巨大的负担，我国作为世界第一制造业大国环境污染问题日益严重，尤其是固体废弃物污染已给社会造成了很大的损失。自从召开党的十八大后，国家整体的发展布局中，就将生态文明建设囊括在内，召开十九大以后，确立了新时代对我国特色社会主义进行发展的根本战略为“坚持人与自然和谐共生”，大家渐渐对生态环境的重要性有了深层次的认知，并通过各种手段控制预防环境的污染，维护生态的稳定，从而实现可持续发展。以科学合理的方式治理环境污染极为重要，固体废弃物的处理与资源化以无害化、减量化、资源化为目标，倡导清洁生产、循环经济的理念，推动固体废弃物从“废弃物”到“资源”、从“污染源”到“绿色产品”的转变。本文综述了固体废弃物的产生及分类，固体废弃物污染的机制和途径，分析了我国固体废弃物污染的现状，并列举了固体废弃物污染的治理对策和预防途径，最后讨论了固体废弃物污染治理面临的挑战与机遇并展望了未来固体废弃物治理的发展方向。

关键词：固体废弃物，环境污染，垃圾分类，废弃物资源化

Solid waste treatment and recycling

WANG Kai-yu

Abstract: In recent years, with the rapid development of global industry and agriculture, people's living standards have also increased day by day, but the economic and technological development has caused a huge burden on the ecological environment. As the world's largest manufacturing country, China's environmental pollution is becoming more and more serious, especially It is solid waste pollution that has caused great losses to society. Since the 18th National Congress of the Communist Party of China, the construction of ecological civilization has been incorporated into the overall layout of the country’s development. The 19th National Congress of the Communist Party of China regards "adherence to the harmonious coexistence of man and nature" as the basic strategy for adhering to and developing socialism with Chinese characteristics in the new era. People gradually realize the ecological environment The importance of the problem, and through various means to control and prevent environmental pollution, maintain ecological stability, and thus achieve sustainable development. It is extremely important to manage environmental pollution in a scientific and reasonable manner. The treatment and recycling of solid wastes are aimed at harmlessness, reduction, and recycling. They advocate the concepts of clean production and circular economy, and promote solid wastes from “waste "From" to "resources", from "pollution sources" to "green products". This article summarizes the generation and classification of solid waste, the mechanism and approach of solid waste pollution, analyzes the current status of solid waste pollution in China, lists the countermeasures and prevention methods of solid waste pollution, and finally discusses solid waste The challenges and opportunities faced by pollution control and prospects for the future development direction of solid waste management.

Keywords: solid waste, environmental pollution, garbage classification, waste recycling

1 固体废弃物的产生及分类

当人类在进行生产、消费以及生活之时，抑或是动物活动之际，会有已经不具备原来的利用价值的废弃物存在，此类废弃物通常以固态抑或是半固态存在，这便是固体废弃物。有14种类别的固体废弃物占据主要位置，分别是大件、生活以及餐厨垃圾、绿化垃圾、工业以及建筑还有农业废弃物、医疗垃圾、城镇污水处理厂污泥、粪渣、废弃车辆以及电子垃圾还有有害废弃物。随着社会的发展，固体废弃物的产生量与排放量不断增多，固体废弃物的种类也不断复杂化，依据固体废弃物的来源，大体可将其分为生活废弃物、农业废弃物、工业废弃物三大类。

1.1 生活固体废弃物

在日常生活里，抑或是进行相关活动之时所出现的固体废弃物便是生活废弃物，其出现的类别、成分及数量根据生活水平、习惯、气候、季节等因素的不同而有所差异。我国固体废弃物总体以厨余垃圾为主，随着社会的发展无机固体废弃物的占比显著下降，而有机固体废弃物的占比显著上升[1-2]。据统计，目前我国城市人均生活垃圾日产生量达到1.0-1.2公斤，每年大概能够生产400公斤，不仅如此，全球范围内每一年都会有4.9亿吨的垃圾出现，在我国，出现于城市中的垃圾便有1.3亿吨，在许多人口密集的大城市，垃圾产生的速度快于垃圾处理的速度，不断积累的垃圾严重破坏生态环境，影响人们的健康，给城市带来了巨大的负担。

1.2 农业固体废弃物

在进行下列五种农业产业活动（包括林业、副业、种植业、渔业以及畜牧业）之际所出现的固体废弃物便是通常所说的农业固体废弃物为。农业生产过程中产生的主要污染性固体废弃物为种植培育过程中施用的化肥农药、农膜、秸秆、尾菜以及禽畜产生的粪便之类的。此类废弃物的特性是具备多样性、复杂性以及分散性，不利于处理且资源化难度大效率低，严重威胁我国农村生态环境质量[3]。

1.3 工业固体废弃物

当实施交通以及公爷活动之际，所出现的采矿废石、化工物质、冶炼以及燃料废渣之类的固体废物便是工业固体废弃物。根据废弃物所具备的毒性进行划分，可降至分出有毒以及无毒两种类型，只要是有铬、汞、氰、氟以及砷和铅之类物质存在的废弃物，均属于有毒范畴。中国的建筑工地所生产的固体废弃物在整个城市所产生垃圾中占比30至40个百分点。根据统计，在进行施工之际，每一万平方米就会出产500至600t的建筑废渣。中国一年因为施工而产出的建筑废弃物大概有4000万t，大多数工业废弃物以填埋的方式处理，但工业废物成分复杂性质各异且有较大堆积量, 其毒性积累严重破坏生态环境,且对人们的身体健康产生了深远的影响[4]。

2 固体废弃物污染及危害

2.1 污染土壤，浪费空间

固体废弃物由于自身属性不易扩散及迁移，往往通过填埋以及堆积进行固体废弃物处理，因此使不少土地资源被占用。因为固体废弃物具备不少类别，同时其成分并不简单，未经无害化处理或未处理达标的固体废弃物堆积及填埋后对土壤污染严重。如（1）重金属污染：工业农业化学物质中的重金属铅、汞、铬等易渗入土壤，具有易富集、移动性差、能够在土场内长期留滞，且微生物无法将之分解。在历经长期堆积之后，很容易会通过转化，演化成甲基化合物这种更毒的物质。当植物将此类物质吸收以后，然后集聚与人的体内，让人出现慢性中毒现象、患病，危害严重且治理难度大。（2）有机物污染：有机污染物在土壤中残留时间长且难以处理，曾经广泛用于杀虫的有机氯农药DDT（双对氯苯基三氯乙烷）和六六六（六氯环己烷）等具有极高的残留率，虽然在1983年已停止使用，不过时至今日为止，依旧具备不低的检出率，这里所说的有机污染物会在进行传递时渐渐增加其毒性以及

含量，对处于食物链较高地位的生物尤其是人类危害性极大如氯联苯、多环芳烃、除草剂等,这些有机农药都具有高致癌性，即使土壤中几乎检测不到这些农药的残留，但它们可以在生物中富集，在附近的鱼类及鸟类的检测显示该农药的富集可达到土壤中的成百上千倍，并且这些有机污染物可长期在人体中贮存,并可通过胎盘或母乳直接传给后代。（3）放射性物质污染：伴随着核技术等尖端科技的发展，放射性污染物越来越多进入到环境中，与人类接触或误食会对组织细胞造成损害，造成白血病以及肿瘤之类疾病的出现。

2.2 污染水源，传播病菌

固体废弃物特别是有毒有害废弃物大量堆积在自然因素的作用下可随雨水径流、渗沥等，污染地表水及地下水，使水质下降，加剧水资源短缺的现状。据监测，固体废弃物堆积的渗出液中COD可达15680mg/L,BOD5高达10000mg/L，细菌总数超标4.3倍[2]。固体废弃物的堆积给微生物提供了很适宜的生长繁殖环境，产生不少病菌，很可能造成传染性疾病蔓延，给公共社会卫生埋下了很大的隐患。

2.3 污染大气，释放热能

固体废弃物随意堆放经过各生态因子的作用, 形成了大量废气与粉尘，飘散到空气中严重影响环境，此外，当固体废弃物被焚烧抑或是发生腐化现象之际一方面会有不少有毒气体出现(H2S、NH3-N等）还会产生大量的热能，加剧温室效应。

3 固体废弃物污染现状

随着人类社会的飞速发展，工业、农业生产需要巨大的产出，由于物质变得愈发丰富，因此导致资源短缺，生态不再平衡以及环境污染现象频发。中国属于人口大国，所面临的环境问题正逐渐变得严峻，尤其在生产生活过程中排放的固体废弃物从前并没有被广泛关注，没得到科学良好的控制、处理及利用，从而使固体废弃物堆积量大，回收困难。由于对于固体废弃物处理的意识不强，许多固体废弃物无害化处理技术并未发展成熟导致现阶段我国固体废弃物污染严重。虽然近年来我国已经意识到固体废弃物的危害，并积极宣传、投入资金研究处理技术，但现阶段我国固体废弃物无害化处理技术及污染重视程度与发达国家相比仍有一定差距。目前我国处理固体废弃物主要方式仍为填埋及焚烧，这两种方式虽然处理成本较低，但浪费大量资源，且造成各种环境污染，废弃物的填埋导致了严重的土壤污染，未无害化的固体废弃物破坏土壤微生物的生存环境，使土壤微生物大量死亡，土壤板结，土壤质量及肥效下降，严重影响作物生长；而焚烧处理固体废弃物严重破坏了空气质量，导致了酸雨、雾霾等各种大气污染，尤其东北地区秸秆焚烧现象严重，造成邻郊地区空气质量极差，居民健康堪忧。此外，由于废弃物排放量大，许多固体废弃物未能无害化处理并无处安放，约有2/3的城市被垃圾包围，且有1/4的城市已无垃圾堆放空间。垃圾围城的现象时有发生。随着电子产业发展，现阶段我国固体废弃物中电子垃圾比重上升，这类固体废弃物常包含有毒物质，破坏生态环境，危害人体健康，如：冰箱的制冷剂含氟会破坏臭氧层；废电池中的汞渗入土壤或水源，被人体吸收之后会对人的肾脏以及神经造成损害；一节一号电池能够让一平方米的突然永远不再具备利用价值；一粒纽扣电池能够污染的水量高达600吨[5]。

4 固体废弃物污染治理途径

在处理固体废弃物之际，需要遵循减量化、无害化以及资源化原则。要想把控固体废弃物所造成的污染，第一步应该着眼于源头，使之生产量下降，比方说对产业结构进行改革，尽量控制工厂所耗费的原料，让废品回收率得到提升之类的方式。一般情况下，对已经出现的固体废弃物进行处置时采用的方式是：首先利用化学、物理抑或是生物方式转化固体废弃物，使之运输、处理以及贮存变得更为便捷，再根据固体废弃物的种类选择适当方式处理，将固体废弃物资源化处理通过回收、转换资源、转化能源使固体废弃物最大程度被开发，最小程度污染环境，从而推动资源可持续发展。将固体废弃物分类，可使后续处理事半功倍，对固体废弃物污染的控制意义重大，我国也在积极践行垃圾分类政策并取得了良好的成效。

4.1 传统处理方法

4.1.1 填埋

填埋处理是现阶段我国处理固体废弃物的主要方式之一，该方法操作简便，成本低，但对生态环境危害大。填埋处理方式可分为传统填埋和卫生填埋，其中传统填埋是指将未经合适处理的固体废弃物无分类、混合式直接堆积在沟洼中掩埋[6]；而卫生填埋是指将垃圾在专业的垃圾处理厂经无害化处理后堆积掩埋，通过填埋的方式处理固体废弃物有很大的弊端，一方面会造成土地资源被占用，另一方面则会导致污染土壤、水体以及大气，甚至填埋不当产生的气体会发生爆炸等危险[7]。但该处理方式为一种成本较少、历史较长的固体废弃物处理方式在发展过程中难以摒弃，所以应逐渐改良从传统填埋到卫生填埋，在各处理步骤中将环境污染、资源浪费率降到最低，通过压实技术将固体废弃物减容，从而降低成本；通过破碎技术减小废弃物间空隙从而减少空间浪费；通过固化处理使有害固体废弃物固定从而无害化等方式优化该处理方式，实现良好的过度。

4.1.2 焚烧

把固体废弃物当成能够燃烧的燃料进行处理便是焚烧处理，当温度足够时，固体废弃物会跟氧气之间出现化学反应，同时将热量释放出来，秸秆之类的固体废弃物可直接于自然环境内进行燃烧，焚烧后的草木灰直接作为肥料在田间保留（这种焚烧不倡导）；或将固体废弃物作为可燃的固体燃料在锅炉等设备中燃烧，该操作可将一些固体废物有害物质去除，以利后续资源化利用。焚烧处处理固体废弃物的方法处理效率较高，处理的废弃物量较大，且燃烧产生的热能及部分产物可被利用[8]。但这种处理方式具有很大的弊端，就是在处理过程中会产生污染环境的有毒有害气体，对大气生态的影响较大，常造成雾霾酸雨等后果危害人们身体健康。

4.2 资源化处理方法

4.2.1 固体废物回收利用

对固体废弃物进行分门别类，然后回收。将一个专门回收固体废弃物的站点构建起来，对纸张、金属、橡胶等物品回收再利用[9]统计显示每回收1吨废纸，能够再次利用造出0.8吨纸，也就等同于节约下4㎡的木材，通过回收一吨废铁能够炼出0.9吨钢铁，等同于节省下1吨焦炭以及3吨铁矿，同时降低了对环境的污染；木材、木炭等可烧火取暖，产生的炉灰可作为肥料还田；厨余垃圾回收可作为饲料再利用[10]；秸秆、芦苇秆等可做成吸管等餐具使用（该项目已有企业实践），秸秆还可以直接还田做肥料，耕地具有消纳秸秆的能力，可减少秸秆的焚烧，增加土壤固碳、氮、磷的能力，减缓污染及温室效应[11-12]，秸秆还田可增加土地养分，使产量提高10%~60%[13-14]。此外，一些有害固体废弃物通过回收的方式可降低污染，循环资源，如：焙烧法回收汞；乾式法从电池中回收镍、镉；立式炉法回收铅等。

4.2.2 固体废弃物转换利用

固体废弃物转换利用指通过相关技术使固体废弃物中某些组分进行转换，使之变成新形态物质，然后加以利用。在这中间，生物处理技术也就是对微生物加以利用然后对有机固体废弃物进行分解，使之变成能源以及肥料之类的物质，该方式具备广阔的开发前景及研究价值，如今非纤维素糖化以及生物浸出之类的方式运用较多。其中堆肥处理历史悠久且研究较为成熟，该技术利用微生物对秸秆与畜禽粪便等固体废弃物中的有机物氧化分解，使其转化为腐殖质从而作为肥料利用[15]。堆肥过程经历高温处理可有效灭活堆料中的虫卵及病菌，能够让产物质量得到保障[16]，这一方式的优势为很容易操作，无需花费太多成本，同时能够最大限度的对固体废弃物进行转化，使之成为资源，不过这一方式不具备太大的适用范畴，一般只用于易腐蚀的有机固体废弃物的处理，且需专业设备，方案等，在农业较发达的国家应用广泛。微生物的活性是该途径成功的关键，影响有关微生物生长繁殖的因素均为该技术的限制条件，因此该技术的发展除需科学、移动化、专业化的设备外还需好的微生物菌种及

适宜的环境控制及菌种组合方案等，具广阔的研究前景和发展潜力。

4.2.3 固体废弃物转化能源

废弃物转化能源途径通过化学或生物方式释放废物中蕴藏的能量回收再利用。如固体废弃物焚烧发电或微生物发酵产生沼气能源等。焚烧处理固体废弃物根据处理位置可分为露天焚烧和锅炉焚烧，露天焚烧基本不对固体废弃物做任何处理，直接原地焚烧，不仅污染环境，还浪费大量的能源，而锅炉焚烧可利用固体废弃物氧化分解所释放的能量发电，利用氧化分解后的产物施肥，使资源得到充分利用，到2018年我国已成为世界第一利用固体废弃物发电的国家，一年可处理1×108吨垃圾[17],不过在焚烧废弃物之际，会有不少有害气体出现，进而对大气造成污染，形成雾霾以及酸雨，因此，将垃圾焚烧过程中产生的有害气体共同回收并处理是现阶段正在攻克的难题。沼气作为一种可再生的非化石燃料气体，具有绿色、环保的优势。它可代替树木、煤炭等传统能源，有效减低所排放的温室气体、有害气体。在经过微生物厌氧发酵之后，能够把禽畜粪便以及秸秆转化成沼气，这种固体废弃物处理途径不仅有效处理了固体废弃物而且生产出了较为环保的能源物质，促进了农业的可持续发展[18]，但现阶段我国沼气工程处于发展阶段，技术并不成熟，仍需不断探索。

5 展望

作为发展中国家普遍患有的“城市病”中较为严重的一项，国家对于环境污染问题愈发关注，最近这些年，一方面政府提倡对资源进行最大化的利用，另一方面则尽可能最小化的排放污染物，所采用的经济理念属于循环的过程，通过清洁生产，然后对资源进行整合，使之综合利用，紧接着对生态进行设计，最后形成可持续消费，对生态学规律加以利用，将惊喜活动变成一种反馈式的流程，也就是“资源-产品-再生资源”，使“低开采、高利用、低排放”这一不错的模式得以完成。通过实施垃圾分类制度；并且投入大量资金钻研处理废弃物的相关技术；固体废弃物资源化处理的补贴都践行了人与自然和谐相处的倡导，固体废弃物减量化、无害化、资源化处理的发展目标将在环境污染治理中贯彻到底。现阶段我国固体废弃物污染治理主要面临的考验是：固体废弃物种类繁多，分散且成分复杂分类及处理具有较大难度；固体废弃物资源化处理发展缓慢，应用技术不成熟、资源化效益益低，不能形成可持续的发展模式，固废资源化（好氧堆肥，厌氧发酵等）研究不够深入，对环境的影响暂无确切的评判；由于技术水平限制和宣传力度不够导致人们应用新方式的意识不强，新的处理技术未形成有活力的产业模式。以东北污染环境重要的固体废弃物来源-秸秆为例讨论固体废弃物资源化途径及所面临的问题及挑战，秸秆的综合利用经历了农民自用、烧而不用和探索再利用三个阶段，随着社会的飞速发展，秸秆从主要的燃料和饲料来源，逐渐被焚烧、遗弃，甚至产量过剩达到危害环境的程度。黑龙江地区处理秸秆的方式主要有直接还田利用和离田综合利用模式，在直接还田利用上，以将玉米秸秆覆盖以及翻埋还田、水稻碎混还田、大豆根茬全量还田等模式为主。关于离田综合利用方面，其方式以五种为主，包括饲料化、原料化、肥料化、基料化以及燃料化。（1）肥料化利用。所采用的方式以秸秆腐熟还田、生物反应堆、堆沤还田、生产有机肥等方式为主，实现秸秆间接性还田利用。（2）饲料化利用。是指通过青（黄）贮、氨化、压块饲料（包括颗粒饲料）等技术途径利用秸秆。（3）燃料化利用。农户生活燃用的秸秆量和市场主体通过固化成型等技术途经消耗秸秆。（4）基料化利用。对秸秆加以利用，生产育苗、食用菌以及其他栽培所用的基质。（5）原料化利用。以秸秆为原料，生产人造板材、造纸、编织、养畜垫料等。虽然这些秸秆综合利用的方式理论上已比较明确，但在实践中这些路径均无法实现实现秸秆的100%综合利用，反映了固体废弃物处理仍存在的普遍问题。一是秸秆利用方式单一。现阶段秸秆综合利用最稳定的渠道仅有直接还田利用、肥料化间接还田利用，不管是覆盖还田、翻埋还田，抑或是沤肥还田，利用方式都比较单一。二是无法对秸秆进行高效利用。由于技术水平，宣传程度等多方面原因，现有的秸秆加工企业数量偏少、规模偏小、实力偏弱，产品附加值较低。三是秸

秆综合利用链条短。现有的离田利用五种途径，其它几种利用模式尚处在初级利用阶段，仅有原料化利用链条相对较长。处理加工企业普遍科技含量低，产业链条短。四是农户种植习惯难改。几年来，黑龙江省全域禁烧、全时段禁烧已经成为秸秆管控的常态。不过处理秸秆时需要耗费不少成本，采用机械进行收割，往往会留有较高的茬口，假若不进行焚烧，则会让之后的播种受影响，使得秸秆成为让人们为难的麻烦。实际上，秸秆是农业的另一半，是放错了地方的资源，光合作用的产物有50%以上都积累在秸秆上。因此大力发展科学技术是改善固体废弃物污染的重要措施。未来固体废弃物污染的治理方向应为：从源头减少固体废弃物的排放，对产业模式进行优化，对经济进行发展时，所付出的代价不能是对环境进行破坏，也不能是对资源进行掠夺；使法律以及政策变得更为完善，大力宣传倡导，让老百姓树立起对资源以及环境加以保护的意识，对垃圾分类的重要性进行宣传；不断优化固体废弃物处理技术及方案像发达国家借鉴固体废弃物处理技术及方案，依据本国情况取其精华，弃其糟粕；以国家鼓励政策加地方配套的措施，激发地方及农户对固体废弃物可持续资源化处理模式的实践动力。进一步落实治理原则，做到让固体废弃物无害化、资源化以及减量化。实现固体废弃物从“废弃物”到“资源”、从“污染源”到“绿色产品”的转变。最终实现自然、经济、社会的协调统一发展，建设新时代中国特色社会主义美丽中国。

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