城市固体废弃物处理及资源化利用途径

罗宝芳

（吕梁市市政设施维护中心 山西吕梁 033000）

引言

我国城市化进程加快，城市基础设施、水利水电、轨道交通等行业的兴起，使得行业建设中会受到人为影响，对原地表大量扰动，工程填筑、开挖等活动会生成诸多固体废弃物，不仅会压毁农田、侵占土地，还会破坏环境、污染水资源，影响市容市貌，不符合现代生态文明建设要求。因此，城市固废处理中，应当落实节约资源和生态文明建设的基本国策，实现固废资源化利用，发展循环经济，推动社会实现可持续发展。

1 城市固体废弃物概述

固体废弃物是指人们日常生产、生活中生成的固体、半固体废弃物，分布较为分散，每个地方均会产生，城市固废包含生活垃圾、工业垃圾及危险固废等，对社会环境威胁较大，具有污染性、资源性特点，需提高城市利用固废程度，减少总固废量[1]。各城市固废组成差异较大，有食品垃圾、普通垃圾等需结合当地气候、工业、废物管理等情况，明确其对环境的污染。具体危害如下。

1.1 水体污染

我国部分城市有河流经过，固废倾倒可能会流入水体，影响水生植物生长和水资源利用，造成水域多种生物死亡，或是以降雨方式造成滤液污染地表水，甚至会随水流渗透至地下层，影响地下水，降低水资源利用价值。而污染物质以有机污染物、重金属、其他废物为主。

1.2 土壤污染

雨水浸润固废后，滤液会渗透至土壤内，杀死土壤微生物，破坏土壤生态平衡，改变了土壤土质及结构，还会影响其他生物活动，特别是作为耕地的土壤，滤液也会被农作物吸收，进入食物链中损害人体健康。

1.3 大气污染

固废堆积后，部分细小颗粒随风飘扬，污染大气，小颗粒与粉尘进入大气会降低能见度，挥发的甲烷、氨气等气体污染物，会伴有恶臭与有毒气体，易引发传染病。

2 城市固体废弃物处理技术

固废处理是利用生物、化学、物理等方式，转变固废为便于利用、运输、储存的方法。

2.1 生物处理法

固废生物处理法是借助微生物将固废可降解有机物分解，实现综合利用或无害化处理，固废经过生物处理后，其容积、形态、组成均产生较大变化，便于贮存、运输、处置及利用[2]。该方式相较于化学处理，投入成本更为合理，处理时间较长，处理效率不稳定，包含好氧处理（堆肥）、厌氧处理（厌氧发酵制沼气）、纤维素糖化、兼性厌氧处理、细菌浸出。

2.2 化学处理法

固废化学处理是采取化学试剂破坏固废有害结构，实现无害化处理，或是转化为便于后续处理的形态。化学反应过程由于较为复杂，影响因素多，多用于成分单一，或化学性质类似的固废处理中，混合固废难以利用化学处理法达到预期效果。该方法包含还原、氧化、化学溶出、中和、化学沉淀等，化学处理固废后可能产生有害残渣，需对其安全处置无害化处理。

2.3 热处理法

固废热处理法是通过高温改变或破坏固废结构与组成，包含热分解、焚烧、烧结、湿法氧化等。通过此种固废处理方式，能够达成综合利用、无害化及减容效果，适用于含热值高、可燃组分多的固废处理[3]。

2.4 物理处理法

固废物理处理法能够转变固废状态及形态，便于利用、存储或运输，包含萃取、过滤、压缩、破碎、浓缩及分选等方式，多用于回收固废有价值物质。

2.5 固化处理法

固废固化处理是采取化学-物理方法，在惰性密实基材中包容、掺和有害废物，使其稳定化，将有害物引入稳定晶格中，或是以惰性材料包容有害固废，包含玻璃固化、沥青固化、水泥固化等，以放射性固废和有害固废为主，处理中需添加固化基材，可减小固废对环境危害，便于安全处置运输。

3 城市固体废弃物资源化利用途径

资源化是指资源再循环，回收固废能源与资源，加快物质循环，创造更多经济效益，特别是世界面临着资源开发、消耗迅速，部分资源濒临枯竭的现状，面对越来越大的自然资源压力，必须实现固废资源化利用，不仅可节省投资，还能减少污染环境，维护生态平衡。

3.1 垃圾堆肥利用

城市生活垃圾大部分对自然环境无害，经过长时间后能够自然降解，却由于城市逐渐扩大规模，过多的生活垃圾超过自然负荷，难以自然降解，尤其是夏天食品付快速度较快，垃圾将会滋生诸多病原体、蚊蝇等，如果处理不及时会危害人体健康，可采取生物技术处理方式，实现资源化利用[4]。以蚯蚓生物技术为例，蚯蚓作为土壤丰富储量生物资源，有3000多种类，多生活于土壤内，能够吞食泥土与有机物，生活垃圾含有机物量较高，可为蚯蚓繁殖提供营养。蚯蚓消化道可分泌脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等，在微生物与酶作用下，能够水解生活垃圾的有机物为脂肪、碳水化合物等，结合土壤矿物质可生成有机-无机复合体，以粪肥方式排出，改善垃圾水气交换循环，改善土壤环境。在此过程中，先做好好氧堆肥发酵工作，控制温度55-70℃，持续3 天杀死垃圾多数寄生虫卵、致病微生物及苍蝇幼虫，无害化处理垃圾，半成品出仓后降低温度30℃，倒入蚯蚓处理池内处理，延续好氧堆肥发酵，堆肥发酵中未分解有机物通过微生物、蚯蚓协同作用分解，利用蚯蚓堆肥仅需5 天左右，整体处理周期为13 天左右，有效克服传统堆肥方法的弊端。通过此种方式，能够改善土壤理化性质，蚯蚓粪含有氮、磷、钾量较高，对农作物具有神奇肥效，使得植物百分百吸收营养，还能减轻污染，用于西红柿、黄瓜等作物中，可增产25%，增强植物免疫力。

3.2 固废复合材料

（1）金属基复合材料

针对过程控制仪表应用能力的培养需求，增设高级PLC技术、现代测控系统两门选修课程；改进电气控制与PLC技术、控制仪表及装置等专业课程的教学模式，如电气控制与PLC技术增加大量的工程案例教学及利用实验室设备进行现场编程调试等形式的技能测试环节，控制仪表及装置利用实验室现有仪器设备以及实验教学平台实施现场仪表教学，并增加平时预留查阅作业以及仪表技能测试内容；工业控制网络课程也逐步采取考试方法改革，提高学生仪表通信与控制方面的实时设计能力。

城市金属废弃物，可将铝合金、易拉罐、牙膏皮等废弃金属作为基体，基质添加玻璃纤维、碎玻璃等，生产成刚度好、硬度高的复合材料，微调工艺各种参数，可获得多种类型不同的复合材料，以满足生产需求[5]。此种新型材料能够保留金属韧性，也保留硬质废弃物高硬度优点，做到扬长避短，提高废旧材料价值。

（2）硅酸盐基复合材料

在城市固废中，硅酸盐废弃物种类较多，废弃物内含有活性SiO2、Al2O3，添加部分添加剂后，Ca2+能够和物质反映，生成CSH、CAH，水化产物包含CSH、CAH、Al（OH）3等物质生成气溶胶，以此为基体，将颗粒状、纤维状废弃物包裹起来，形成新型复合材料。废弃物内物质也能参与水化反应，生成网状结构，提高材料强度。此外，还有硅酸盐基复合材料是混合多种废弃物后，部分物质氧化物经过高温能够烧结为陶瓷质地玻璃体，以此未计提熔融较硬物质作为坚硬复合材料。

（3）聚合物基复合材料

城市生产中的工业废弃物下脚料、尾矿、玻璃纤维、炉渣、废砂等材料，根据表面粒度、活化度特点采取差异化处理，生成材料强度良好，可将旧农膜、食品袋、旧轮胎等材料利用特殊工艺处理，制作为特殊集体材料，放入添加剂混合两种物质，能够制作球纤维为砌体符合材料。固废利用中需注意固体物质含量差异，使用配方和工艺也不同，能够生成不同复合材料，具有高温可塑性、低温可加工性，人们可按照喜好制作不同产品，常见代塑、代木等产品。此类原材料源于日常生产、生活中，较为常见，价格较低。

3.3 生物环保砖块

城市建筑中大部分固废聚能回收利用，如废弃物渣土，可将渣土制作为渣土砖；将水泥、砂浆、废砖混合后，添加其他材料即可制作轻质砖块；废弃沙子、水泥等按照比例混合后，加压加温可制作为相应砖块[6]。但是，此类固废制作砖块难以达到天然材料砖块效果，自身保温性与抗压强度不足，存在使用闲置。国内外正在研究新技术，添加辅助材料的方式，生产环保型砖块，降低固废利用成本，仍然需人进一步探索。

3.4 制备生态水泥

城市固废原料制作生态水泥工艺主要有两种，具体如下：

（1）以城市下水道脱水污泥和垃圾焚烧灰为原材料，添加赤泥、石灰石等补充固废不足成分，制作为生料后，利用干法回转窑煅烧生成生态水泥熟料，添加Na2SO4与硬石膏作为调凝剂，共同粉磨至表面积450m2/kg，生成生态水泥[7]。该方法较为成熟，日本太平洋水泥公司等均采取该方式生产生态水泥，由于需要稳定成分的垃圾焚烧灰，需构建配套垃圾焚烧厂，加大了投资规模，年产10 万吨生态水泥线需配套5 万吨垃圾焚烧灰。

（2）水泥熟料与垃圾焚烧煅烧一体性，将垃圾直接倒入水泥回转窑，提高温度至1650℃进行高温煅烧，高温下水泥及垃圾灰能够通过固液相反应生成水泥熟料，配合石膏粉磨为水泥。该工艺是通过水泥混砖窑替代焚烧炉，将垃圾直接焚烧，还能煅烧水泥熟料，相比焚烧炉温度更高，停留物料时间长，能够全面分解有害物质，排除有害气体少，热量可作为煅烧热源，节约能源，省去焚烧炉体系，成本较低。但是，工艺对于垃圾质量要求较高，需具有较高可燃性，要求做好城市垃圾分类处理工作，对于玻璃、厨余垃圾另行处理。

3.5 堆肥厌氧发酵

城市垃圾堆肥主要是采取生物发酵方式将废弃物降解，按照垃圾状态，可分为静态堆肥与动态堆肥方式，相应发酵设备则是封闭式堆肥设施与敞开式堆肥设施。高温堆肥中，动态堆肥效率更高，却增加了利用成本，需借助微生物将有机成分分解，生化反应下有机物、氧气、细菌等物质共同作用，可生成腐殖质、热量、二氧化碳等物质。堆肥过程如下：一是放入底料，底料为主要处理对象，包含废弃物、秸秆、污泥等固废，以能源为调理剂，增加生化降解效率，提高总体混合物热量；二是加快堆肥熟化，堆肥属于好氧反应过程，具有降解有机物速度快、臭味显著、温度高的特点，通常采取机械化堆肥操作方式，但是，该堆肥模式占地面积较大，肥效有限，卫生条件仍待提高，需结合其他基础处理方式方能满足预期处理效果。

4 城市固体废弃物处理与资源化利用的管理措施

4.1 制定法律制度

城市固废资源化利用中，为推动资源化发展，应当制定法律制度，包含行政强制措施、激励手段及自发性民间行动措施，设置配套制度规范体系，以资源综合利用和回收再利用为主要内容，涵盖容器包装、家电、建筑、厨余等固废。

具体如下：

（1）规定固废资源化利用规划制度，明确以社会和经济发展为基本战略，做好地方全面规划工作，推行资源化利用责任制，限制阻碍城市固废利用的行政行为，对于产品回收利用、责任制度等，确保企业生产、设计产品中能够以产品再利用率为重要指标，为回收商品提供支持。

（2）规定固废科技支撑制度，鼓励利用先进科技实现固废资源利用，加强各领域技术、工艺创新，特别是产业的开发和创新，政府需加强科技投入，组织研发固废资源利用技术，推广高资源化的技术与工艺，减少固废排放与产生。

（3）建立资源化激励制度，执行回收资源奖励制度，提高公众物资回收积极性，引导建设固废再生利用与回收产业发展，做到产品商品化，改进财政、信贷、税收政策，予以再生资源加工企业税收优惠，还可增设垃圾填埋税、新鲜材料税、碳税、生态税等引导企业减少使用原生物料，多用再生物品。

4.2 建立回收体系

城市发展中可建立细分回收网络，按照不同废弃物、资源种类，确定主体责任，采取线下、线上回收资源模式，构建回收利用循环体系，提高回收资源率，突破固废利用困境。具体如下：

（1）生活垃圾居民自行分类，仍有再制造、再使用价值物品，可通过旧货市场再利用，各城市在终端垃圾处理设施构建若干回收再生资源分拣中心，街道社区收集固体垃圾后，运输至区域内分拣中心，完成预处理与再次分拣。

（2）废有色金属、废钢等边角料及报废汽车、机械设备等居民无法丢弃，或是自行处理的资源，生产者应负责回收，构建生产、应用、回收、资源化利用的循环体系。而建筑类固废由拆除施工的建筑单位或房地产企业清运处理。

（3）餐厨废弃物由对应的食堂、酒店、参观等单位统一回收，运输至回收餐厨垃圾点，居民分类厨余垃圾后放在垃圾回收箱，街道社区定点收集运输至回收点，统一转移餐厨垃圾至企业，进行填埋或堆肥处理。

通过以上方式，实现回收利用创新，还要合理使用互联网、大数据等技术，特别是有价值物品，如电子产品、快递箱、纺织品等，以“互联网+实体回收”模式，创新回收体系，鼓励下游对回收固废综合利用，延伸企业回收服务。

4.3 加大宣传力度

在城市固废利用中，采取新媒体、舆论监督等方式，加强宣传固废处理力度，树立城市居民环保意识，使得民众能够明确合理处理和利用固废降低对城市环境的影响，保证居民能够配合政策及垃圾回收体系，科学、规范的处理生产、生活固废。并且，鼓励企业生产中，多用可再生资源，减少排放废弃物，提高自然资源利用率。例如，煤炭作为生产及经济发展重要能源，也是常见自然资源，每年约产生数以万计煤矸石，合理利用可做到变废为宝，降低环境负担，推动城市实现可持续化发展。可将煤矸石用于建筑材料中，替代实心黏土砖，提高固废利用率。

结语

综上所述，城市发展中不断产生固体废弃物，怎样科学处理、落实环保政策要求成为热点课题。因此，新时期下应当对城市固体废弃物资源化利用，采取垃圾堆肥利用、生产复合材料、生物环保砖块、制备生态水泥、堆肥厌氧发酵的方式，实现固体废弃物再利用，避免固体废弃物对生态环境和人体健康造成影响，促进城市可持续发展。