废弃物循环利用技术现状及发展趋势

废弃物循环利用技术现状及发展趋势
废弃物是指在生产建设、日常生活和其他社会活动中产生的，在一定时间和
空间范围内基本或者完全失去使用价值，无法回收和利用的排放物。废弃物主要
包括城市垃圾、工业和城市建筑工程排出的废渣及少量废水。其分类有多种：按
来源分为矿业废物、工业废物、城市垃圾、农业废物和放射性废物等；按形状分
为固体的（颗粒状废物、粉状废物、块状废物）和泥状的（污泥）；按化学性质
分为有机废物和无机废物；按危害程度分为有害废物和一般废物。下面主要针对
固体废弃物以及网络信息时代以来新出现的电子废弃物展开讨论。
随着工业的高速发展和城市人口的不断增长,全世界每年排放的固体废物约
为80-100亿吨,我国约为6亿吨, 其中的危险废物约占5%-7%。随着科学技术的发
展和矿物资源的日趋枯竭, 昨天的废物可能成为明天的资源；在某一生产工艺过
程没有使用价值的废物往往是另一生产过程的原料。固体废弃物处理的目标是：
无害化、减量化、资源化。对于不同成份的废弃物, 要综合考虑各种因素, 并通
过分析、论证, 才能确定采用某种符合环境、经济和具有社会效益的处理方法。
固体废弃物处理由来已久。在以期, 由于城市规模小, 废物量少, 故一般就
近掩埋或堆放。随着社会的发展, 消费水平提高和环保要求的严格限制, 这种废
弃物的处理技术也得到了很快的发展。在充分利用资源, , 无害化和减量化各方
面度得到了显著的成果。现代较有代表性的处理技术有：卫生填埋法、高温热解
法、焚烧法、堆肥法、制沼气法和流化床制可燃气法。它们各有特点, 以下分别
给以分析：
一、卫生填埋法：填埋技术即是利用天然地形或人工构造，形成一定空间将固
体废物填充、压实、覆盖达到贮存的目的。该方法的实质是将固体废物铺成一定
厚度的薄层后加以压实并覆盖土层的处置技术。土地填埋并不是简单意义上的填
与埋，而是经过科学的选址、必要的场地防护处理和具有严格管理制度的工程体
系。由于土地填埋具有技术成熟、投资少、处理量大、运行费用低、管理运输方
便、能处理多种类型的废物、填埋场产生的沼气可作为能源利用等诸多优点而在
我国城市废物处理得到广泛应用。土地填埋是固体废物最终归宿或最终处置并且
是保护环境的重要手段，对于危险废物可能需要进行固化，稳定化处理，对填埋
场则需要做严格的防渗构造。
二、高温热解法：世界性石油危机使得热解技术开始用于固体废物的资源化处
理。它的优点是: 可以将固体废物中的有机物转化为以燃料气和炭黑为主的贮存
性能源；因为是缺氧分解, 排气量少, 有利于减轻对大气环境的二次污染；废物
中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中；Cr3+不会转化为Cr6+；NOx
的产生量少。
三、焚烧法：焚烧是一种高温热处理技术, 以一定的过剩空气与被处理的有机
废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应, 有毒有害物质在高温下氧化、热解而被破坏,
是一种可同时实现废物三化的处理技术: 焚毁废物, 使被焚烧的物质变为无害
和最大限度的减容, 尽量减少新的污染物产生, 以及回收利用焚烧产生的热。焚
烧的方式主要根据废物种类、形态、燃烧性能和补充燃料的种类来决定。
固体废物焚烧法是目前世界各国普遍采用的固体废物处理技术, 但固体废
物焚烧技术有其局限性。除了焚烧设备一次性投资大, 运转成本高外, 它通常要
求固体废物有比较高的热值。而且,焚烧过程中产生的二噁英等有害气体, 能引
发癌症、皮肤病等。
四、堆肥法：堆肥是利用微生物分解固体废弃物中的有机成分的生物化学过程，
主要是用发酵降解，使之成为稳定的有机质，并利用发酵过程产生的高温杀死有
害微生物以达到无害化卫生指标。好氧堆肥，在有空气的条件下，利用好氧微生
物分解垃圾中的有机物，此过程又包括露天堆肥和机械化堆肥。堆肥是固体废弃
物资源化处理技术的一种，该方法能将固体废物中的有机物质转化为农用有机
肥，而有机肥是优良的土壤改良剂，能够明显地改善土壤性能和提高作物产量，
而且摒弃了化肥对土壤的不良影响，所以堆肥技术有着广阔的发展前景。
五、制沼气法：这种方法的原理是在废弃物中分选出生物质, 作适当处理之后
送入沼气池经7-15天后制出可供使用的沼气, 其残余物可作肥料和鱼饲料。此
种方法的优点是基本无污染且带来高品位的可燃气体和肥料, 有危害的渗液亦
可给以统一处理, 但弱点在于处理量极小且周期时间长, 因此亦不适应大规模
的废弃物处理的要求。
六、流化床制可燃气法：其处理过程为, 废弃物-分选-破碎-烘干-破碎-投入
流化床气化炉制可燃气一产渣可制砖。制气原理是:物料在高温的流态化的炉内
与给定配比数量气化剂接触经化学反应制得可燃气。气化剂的特性可以改变可燃
气的热值品位。采用此法处理时, 废物料经850-1200℃ 的高温处理, 大量有害
成份基本全部分解为可燃成份, 产生的渣也基本完全燃灼透彻。因此对环境污染
基本不存在, 可以获得无害化、资源化和减量化的最佳结果。流化床制可燃气法
处理的特点在于处理量大, 速度快, 一次投入费比热解法和焚烧法要少,但可以
得到最佳的处理, 不足之处在于处理要求高和操作技术要求较高, 人们对其的
了解不够, 故还需大力推广。
在传统的垃圾处理方式中，卫生填埋法因占地面积大、处理费用高、浪费大
量土地资源，其适用范围越来越小。堆肥法则因有机物的利用不完全、肥料成分
复杂、减量化较小等因素，也在逐步淘汰。垃圾的焚烧法是城市生活垃圾无害化
处理的主流。其特点是安全卫生，无害化程度高，减量效果好，节约土地，但也
存在投资规模大，能源消耗高，所需生活废弃物数量巨大等问题，比较适合大城
市应用。而中小城市生活废弃物的处理和利用技术研究，是一项具有挑战性的课
题。
日本TECHNO PLANT CO.LTD公司在中小城市生活废弃物处理和综合利用中，
开发出世界领先水平的生活废弃物碳化处理技术。采用该公司试验研究的技术，
废弃物经低温焚烧处理后，最终占废弃物总量的18%～22%会转变成炭素，其余衍
生品是混合金属块、可燃油等可再利用资源，整个过程无污水、无CO2等有害气
体的排放，达到了100%无害化处理。炭素可广泛应用于电极、保鲜容器、建筑辅
材、汽车轮胎内壁等，具有很高的经济效益和附加值。
昭和电工废塑料气化处理的核心技术是将废塑料气化，制成液氨，然后将氨
变成各种衍生物后，成为各种产品的原料。该流程具有全新的4 大特征：1、采
用低温气化炉和高温气化炉的两阶段加热；2、塑料在1400℃以上的高温状态将
完全气化，生成H2和CO；3、不须区分乙烯塑料和聚乙烯塑料等塑料的种类，可
将几乎所有的塑料都变为再生利用的原料；4、包括灰烬在内，全部可以再生利
用，实现废弃物零排放。
意大利ECO-POL垃圾堆肥处理厂的建立亦得益于良好的垃圾分类收集制度。
该厂主要处理有机质含量较高的厨余垃圾（意大利厨余垃圾回收率达60%）和居
民生活垃圾，通过堆肥实现垃圾综合利用。该厂垃圾处理能力为100吨/天（生
活厨余垃圾60吨+树枝绿叶等绿色垃圾40吨），24小时不间断运行。每吨垃圾
处理收费80欧元。该厂处理工艺中，有机垃圾经混合区—发酵区—成熟区—成
熟区，最后形成肥料，具体如下：垃圾运到工厂后，首先进行混合，分别放入5
个7m×7m×30m的生物处理池内，通过有效控制温度（65-70℃）、湿度和压力（含
氧量），生物发酵15天。生物处理池内处理完的垃圾在第一个成熟区放置30-35
天，第二个成熟区继续放置30-35天进行反应。反应后的产品按照9mm粒径的标
准进行筛选，粒径<9mm的可做肥料使用，其余重新进入混合区，进行再次处理。
垃圾在堆肥过程中产生的H2S等臭气主要采用生物过滤法（1200m3木料存储池，
木料碎屑厚2m）处理，处理能力为90000m3/h，木料每5年更换一次。通过此法
处理的尾气可实现完全无臭排放。
固体废弃物是一种放错地方的资源，充分利用固体废物，既可以缓解环境压
力，也可以节约资源。控制城市固体废弃物对环境污染和对人体健康危害的主要
途径是实行对固体废物的资源化、无害化和减量化处理。追求3R，最终目标是
实现循环绿色经济，即只用少量的自然资源就能满足经济社会发展的需求。通过
节约、回收和再利用废旧资源，使其尚未被充分利用的价值得到重新开发和使用，
产生新的经济和社会效益。在21世纪，人类社会的发展方向，将不是建立在更
多地消耗资源，而是更加节约、回收和再利用资源的基础上。
强调以环境友好的方式利用自然资源和环境容量, 实现经济活动的生态化
转向的循环经济的建立依赖于3R原则,每一个原则对循环经济的成功实施都是
必不可少的。减量化原则属于输入端方法, 旨在减少进入生产和消费流程的物质
量。换句话说, 人们必须学会预防废弃物产生而不是产生后治理。再利用原则属
于过程性方法, 目的是延长产品和服务的时间强度, 尽可能多次以及尽可能多
种方式地使用人们所买的东西。再循环原则是输出端方法, 通过把废弃物再次变
成资源以减少最终处理量。值得一提的是,3R原则在循环经济中的重要性并不是
并列的。人们常常简单地认为所谓循环经济仅仅是把废弃物资源化, 实际上循环
经济的根本目标是要求在经济流程中系统地避免和减少废物, 而废弃物再生利
用只是减少废物最终处理量的方式之一。以3R为行为准则着力构建三大循环体
系: 企业内循环、企业间循环和社会循环体系, 以达到企业内减少排放甚至
“ 零” 排放；企业间形成“产业生态链”,实现企业间资源的最优化配置；构
建社会废弃物回收利用网络, 是新经济增长方式和新经济发展模式的具体体现。