垃圾分类背景下固体废物处理与处置课程建设的探索

赵传起，梁丽营，施钦，刘细祥

（广西民族大学 材料与环境学院，广西南宁 530008）

垃圾分类是指利用分类设施、人员，将不同垃圾按照特性及种类进行分拣，分别进行储存、运输、处理及处置，使其既可降低填埋、焚烧、堆肥等末端工艺的处理量，又可进行二次资源利用，是减少垃圾终端处理量的有效手段之一[1]。我国的垃圾分类工作起步较晚，在2000年以后才逐步开展起来。2000年，相关部门将北京、上海等8 个城市确定为垃圾分类试点城市，2018年推行到46 个城市，从2019年起，全国地级及以上城市全面启动生活垃圾分类工作[2]。近年来，政府部门、非政府组织、研究机构、企业等都在垃圾分类领域做了大量的研究与尝试，并取得一定成效，但总体说来，我国垃圾分类工作在政策扶持、资金投入、分类模式、分类设施、公众参与等各方面仍有大量工作亟待开展和完善。

2021年，随着《“十四五”时期“无废城市”建设工作方案》的提出，我国对垃圾分类工作提出了新要求。“无废城市”是一种新的城市管理理念，旨在通过形成绿色发展方式和生活方式，实现整个城市固体废物的产生量最少、资源化利用率最高、处置安全的目标[3]。在这一过程中，垃圾的分类处置将发挥重要作用，直接关系到“无废城市”建设的成败，相关工作涉及垃圾识别、源头减量、分类投放、分类收集、运输与处置等方面。

1 固体废物处理与处置课程改进的必要性

近年来，我国固体废弃物污染情况愈加严重。据报道，2017年，我国城市生活垃圾年产量达到了14 亿吨，并以每年7%～9%的速度递增[4]。 固体废物的随意堆放不仅占用了大量的土地，影响城市景观，而且极易污染土壤、地表水、地下水和大气层，最终对人体健康造成危害。

固体废物处理与处置课程是环境科学与工程专业重要的核心课程之一，与水污染控制工程、大气污染控制工程、环境微生物、环境化学等课程一起，构成了环境工程专业的主干课知识体系[5]。目前，该课程的主要教学内容包括：讲述固体废物的来源、种类、污染控制措施、固体废物管理法规；固体废物的收集和转运；固体废物的处理方法，包括预处理、物理化学法处理、生化处理及热处理的原理、方法和工艺设备；工业、矿业固体废物的资源化与综合利用；固体废物的填埋处置；危险废物和放射性废物的管理等。固体废物处理与处置课程往往配置课程设计，目的是提高学生的设计能力，使学生熟悉和掌握固体废物处理的设备与工艺等。随着科技日新月异的发展，社会需求已经有了较大的变化。广西民族大学环境工程专业的固体废物处理与处置课程体系主要存在与最新行业信息联系不紧密、与垃圾分类相关工作脱节、知识点枯燥等问题。因此，固体废物处理与处置课程的深入改革较为必要，结合已有课程，加入垃圾分类的相关内容，可以从以下几个方面进行课程改进。

2 固体废物处理与处置课程内容的改进

2.1 解读《固废法》，增强学生垃圾分类意识

《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（简称《固废法》）于2020年4月29日修订通过，同年9月1日起施行。《固废法》的修订与施行，对于践行“两山论”，推进高质量绿色发展，打赢污染防治攻坚战，具有重要意义[6]。《固废法》明确提出国家推行生活垃圾分类制度，坚持政府推动、全民参与、城乡统筹、因地制宜、简便易行的原则[7]。这一部分应结合固体废物处理与处置课程中关于固体废物来源、管理制度的部分重点讲述，通过解读《固废法》，使学生明晰垃圾分类的实施主体与公众参与的关系，增强学生的环保意识，使学生知法、懂法，让环保精神在潜移默化中形成。

2.2 倡导源头削减，培养学生绿色生活习惯

倡导源头削减，涉及生产和生活的各个领域。在工业生产领域，开展清洁生产，改进生产工艺，避免过度包装，从源头端尽量少产生或者不产生固体废物。在生活领域，可以通过改变生活习惯，提倡低碳环保的生活方式，例如减少使用塑料购物袋，更多采用可重复使用、易回收利用的包装物，做好垃圾分类投递，提倡“光盘”行动，倡导无纸化办公，减少使用一次性办公用品等。该部分内容可以结合固体废物课程中减量化、资源化、无害化的“三化”原则以及固体废物的全过程管理原则进行讲解，举例说明源头减量在垃圾分类中的作用，以及结合自身行为，养成自觉分类投放的生活习惯。

2.3 解读垃圾分类实施方案，树立“无废城市”建设理念

通过解读《生活垃圾分类制度实施方案》的分类标准、执行情况等，使学生明确垃圾分类是建设“无废城市”的重要举措，也是破解垃圾围城、提高固体废物二次利用率的关键手段。“无废城市”是我国在世界范围内首创的概念，是固体废物处理处置和资源化领域重要的顶层设计，其目标是实现垃圾全分类、资源全回收、原生垃圾零填埋，将固体废物对环境的影响降至最低[8]。“无废城市”的实现，以垃圾全分类为前提，不同类型垃圾的处置方法迥异。可回收垃圾的处置原则是资源回收为先，力求变废为宝，提高二次利用率，节约资源。厨余垃圾的处理一般采用生化处理（好氧堆肥和厌氧发酵）或者卫生填埋处理，经过微生物的降解作用，使其转化为有机肥料或沼气，加以利用。由于含水量较高，厨余垃圾应在分类收集环节做好特殊处理，防止渗滤液流出，污染环境。有害垃圾的收集与处置需要单独进行，城市生活垃圾中最常见的有害垃圾包括电池、温度计、荧光灯管、油漆等，与危险废物类似，一般由具有专业资质的企业集中处理。其他垃圾中，具有一定热值的可以采用焚烧处理的方式，充分利用垃圾焚烧的能量进行发电，无热值的或低热值的可采用卫生填埋的方式进行处置。这部分内容应结合课程中垃圾收集、转运、处理等章节进行讲授，并贯穿整个课程。通过课程的讲解，积极引导学生从旁观者变成垃圾分类工作的参与者，培养学生良好的生活习惯，提高学生的环保素养，使其成为美丽中国的建设者。

2.4 讲解垃圾分类商业模式，开阔学生专业视野

近年来，大量研究人员和企业对垃圾分类模式进行了积极的探索和研究，逐渐形成规模化的商业模式，例如线下分类模式、线上平台回收模式、“互联网+智能设备/设施”模式等[9]。线下分类模式是指主要通过线下收集、线下运营等方式来进行垃圾分类工作的模式，比较知名的企业有贵州高远、成都绿色地球、南京志达、上海爱芬环保等；线上平台回收模式主要通过互联网平台进行垃圾分类的运营，包括统筹调度等工作都在网上进行，比较知名的网络平台有回收哥、爱回收、飞蚂蚁等。“互联网+智能设施”模式是将互联网线上平台与线下智能分类设备相结合进行垃圾分类工作的模式，该模式对前期资金投入要求较高，因此采用该模式的大多是上市公司以及大型国企，包括启迪桑德、北京环卫集团、中国天楹等大型企业[10]。随着垃圾分类行业的发展，传统的线下收集、线下运营的方式逐渐被市场淘汰；依靠互联网、大数据、人工智能等高新科技的普及，“互联网+智能设备/设施”模式得到大量应用，该模式结合线上平台与线下智能分类设备，具有方便、快捷、用户体验好等优点[11]。该部分内容可以结合课程中垃圾收集、转运的内容进行讲解，通过对三类商业模式优缺点的比较，使学生了解垃圾分类产业的发展方向、产业前景、市场规模等，使其对本专业的未来发展充满信心。

2.5 详解垃圾分类对主要固废处理工艺的影响，激发学生科研兴趣

目前，我国垃圾处理的主要工艺为生化处理、焚烧处理和填埋处置，在实施垃圾分类后，将对现有处理工艺产生积极的影响[12]。例如，垃圾未分类时，由于生活垃圾种类较多，不能直接进行堆肥处理，需要先将垃圾中不易生物降解的塑料、金属、渣土等剔除，剩余的有机质类进行堆肥，前端的分类过程越长，处理成本就越高。实施垃圾分类后，不易降解的塑料、铁块、渣石等在源头端已完成分拣，进入堆肥工艺的有机垃圾成分较高，经过简单分选，甚至无须分选后即可进行堆肥处理，降低了处理成本。与堆肥工艺类似，厌氧发酵工艺对于原料的要求高，除了不易生物降解的垃圾外，对厌氧微生物有毒害物质需要严格剔除；实施垃圾分类后，不仅发酵原料的有机质成分有所保证，对微生物有害物质也在源头端分类捡出，可以保证厌氧工艺的顺利进行。在焚烧工艺中，原有生活垃圾的种类复杂，含水率较高，热值低，垃圾焚烧厂需要将垃圾与助燃材料进行配比后才能保证焚烧效率，提高了焚烧垃圾的成本。实施垃圾分类后，焚烧垃圾的种类减少，垃圾热值有所保证，提高了焚烧效率。对于填埋工艺，实施垃圾分类之后，只有少量生活垃圾进入垃圾填埋场，大大降低了填埋场的处理量，延长了填埋场的运行时间。同时，由于填埋垃圾中的有机物和含水量较低，可以减少垃圾渗滤液的产生量，降低了后续污水处理的成本。该部分应结合课程中主要固体废物处理工艺、技术进行重点讲解，通过该垃圾分类实施前后的比较，加深学生对垃圾分类与固体废物处理课程的了解，有利于学生积累专业知识，提升专业技能。

2.6 强化垃圾分类的课程设计，在实践中提升学生的认知

设置固体废物的处理与处置课程设计，一方面使学生加深理解所学的专业知识，另一方面结合工程计算、制图、CAD 设计等知识，使学生在固体废物课程的工程设计、计算、绘图方面得到锻炼[13]。课程设计的内容一般包括有机垃圾产沼气工艺、生活垃圾卫生填埋场、城市垃圾收集线路设计、城市生活垃圾综合分选处理系统、城市垃圾焚烧发电厂等工艺设计及其相关的公用配套工程设计和计算[14]。在实施垃圾分类以后，应在课程设计中加强垃圾分类的相关设计，例如将园区内垃圾的分类工作作为课程设计的选题之一，或者原工艺设计中没有垃圾分类环节的予以重新设置。相关工作包括分类回收设施、装置的设计、选型、布局以及尺寸的计算等；分选系统的设计中应包括破碎、筛分、风选、磁选等工艺涉及的设备型号、尺寸、布局、处理能力等计算；垃圾清运系统的设计中应包括垃圾车清运线路、车辆型号、配套设备的计算和选取等。通过该部分内容的改进，提升学生对于垃圾分类的设计能力，加强设计与应用能力的培养，为学生今后从事固体废物的工程设计工作打下坚实基础。

3 结语

根据已有固体废弃物处理与处置课程内容，构建基于垃圾分类的课程体系，通过讲解新《固废法》、垃圾分类实施方案与设施、垃圾分类行业的最新模式与技术、垃圾分类实施对固体废物处理技术的影响以及加强垃圾分类的课程设计等内容，将专业知识和垃圾分类建设有机融合，既可以避免机械地讲授和灌输，又可以激发学生对固体废物处理行业发展的兴趣，实现对基础知识的积累和专业能力的培养。