工业固废收集、处理与资源化利用技术及应用研究

曾世强

（瀚蓝（佛山）工业环境服务有限公司，广东 佛山 528000）

引言

随着全球工业化进程的不断加快，工业固废的产生量相应增多，这些工业固废包括废水、废气与固体废物，其中包含大量的有毒有害物质，可能对环境和人类健康造成严重威胁。利用传统方式处理这些工业固废往往存在效率低、排放污染、资源浪费等问题，因此，亟需寻找一种高效、经济、环境友好的处理与利用方法[1]。通过对工业固废收集、处理与资源化利用技术及应用进行研究，可以最大程度地减少固废对环境的危害，并将其转化为能源或其他有价值的产品，从而推动固废处理技术的创新与发展，并为实现清洁环境、可持续发展做出积极贡献。

1 工业固废收集技术

工业固废收集技术主要根据固废的性质、形态及产生过程进行选择，不同收集技术的优缺点各不相同（见表1）。常见的工业固废收集技术主要包括以下几种：（1）排放口收集：通过在工业设备或生产流程的排放口安装管道、排气罩等装置，直接收集废气、废液或废渣。（2）集中式收集系统：建立专门的收集系统，通过管道网络连接不同产生源点，将固废集中收集到一个中心处理区域。这种方式适用于大规模工业园区或厂区。（3）零散式收集：针对小规模或分散产生固废的情况，采用手工或机械方式进行收集。（4）自动化收集：利用传感器、控制系统和自动化设备，实现对固废的智能化收集。

表1 不同工业固废收集技术的优缺点对比

2 工业固废处理技术

工业固废处理技术多种多样，具体的选择方法取决于固废的性质、种类和处理目标，而不同固废处理技术的优缺点也不相同，其特点和优缺点的对比详见表2。

表2 不同处理技术的特点与优缺点对比

2.1 物理处理技术

物理处理技术是指运用物理原理、机械手段来改变固废的形态、大小、密度等性质，以达到分离、减量或改善处理效果的目的。常见的物理处理技术包括以下几种：（1）分选法：分选技术是将固废按不同的特性进行分类和分离的过程，常用方法有筛分、振动筛、气流分选等。（2）破碎/粉碎法：是将固体废弃物进行机械加工，使其变得更易处理或回收。通过破碎/粉碎可以有效降低固废的体积，并改变固废的形态。常见设备包括破碎机、粉碎机、切割机等。（3）干燥法：是通过蒸发、加热或其他方法去除固废中的水分。通过干燥技术可以减小固废体积，改变其物理性质，便于后续处理和利用。常见的干燥方法包括自然晾干、热风干燥、真空干燥等。

2.2 化学处理技术

化学处理技术是通过运用化学原理、化学反应来改变固废的性质，以达到处理和净化的目的。常见的化学处理技术有：（1）中和/调节pH值法：中和是指通过添加酸碱物质来中和固废中的酸碱度，使其达到安全处理要求。（2）氧化/还原法：是指通过化学氧化剂或还原剂对固废进行处理，以降解有害物质或改变其性质[2]。而在金属废料处理中，还原剂（如氢气、亚硫酸盐等）可被用于还原金属离子，使其变成可回收利用的金属。（3）化学沉淀法：是通过添加沉淀剂使废水中的悬浮颗粒沉淀下来，从而实现悬浮物的分离与去除。（4）气相处理法：主要用于处理废气中的有害气体，常用的方法有吸附、催化、洗涤等方法。通过催化转化法可以将废气中的有机物或无机物氧化为无害的物质；洗涤法则是通过加入适当的溶液使有害气体溶解，从而达到净化的效果。

2.3 生物处理技术

生物处理技术是利用微生物（如细菌、真菌）或其他生物体（如植物）来降解、转化或吸附固废中的有害物质，以达到处理、净化的要求。常见的生物处理技术有：（1）堆肥：是将有机固废进行厌氧或好氧堆肥处理的方法，通过微生物的作用使有机废物发生降解并产生肥料或土壤改良剂。在堆肥过程中，微生物能够分解有机物质并产生热量，使温度升高，促进有机物的分解、病原微生物的灭活。这种处理方式适用于农业废弃物、食品废弃物等有机固废的处理。（2）生物反应器：是利用特定的微生物群落在一定条件下对废水或废气中的有机物进行降解与净化的设备，如生物滤池是一种常见的废水处理设备，通过在滤层上生长的微生物群落对废水中的有机物进行降解。生物脱硫、生物除氮也是采用生物反应器进行废水处理的技术，通过利用特定的硫酸盐还原菌和硝化/反硝化菌来去除废气中的硫化氢、氮氧化物[3]。（3）生物吸附：是利用植物或微生物对废水中的有害物质进行吸附与富集的技术。（4）生物转化：是利用微生物在特定条件下对固废中的有机物进行降解或转化的方法，如厌氧消化、厌氧发酵等。通过在特定的反应环境中控制温度、pH值和进料比例等，利用特定的微生物群落进行有机物的降解与转化。这种处理方式适用于有机废物如污泥、农业废弃物等的处理与能源回收。

2.4 热处理技术

热处理技术是利用高温处理固废，通过改变其物理、化学性质，达到处理与净化的目的。常见的热处理技术有：（1）焚烧：是固废在高温下进行氧化反应的过程。通过焚烧可以将有机物质完全氧化为无害的水蒸气与二氧化碳，同时还可以将一些金属离子转化为固体残渣。这种处理方法适用于含有有机物质、危险废物或其他难以分解的固体废物。然而，焚烧也会产生烟尘和有害气体，故需要进行严格的气体净化及排放控制。（2）热解/热裂解：是在缺少氧气或氧气限制的条件下，使固废发生热分解反应的过程。通过热解/热裂解，固废中的有机物质可以被分解成低分子化合物、油和气体等。这种处理方法适用于塑料、橡胶等聚合废弃物的处理。热解产生的油、气体可以用作能源或化工原料。（3）煅烧：是将固废在高温下进行加热，使其发生物理或化学变化的过程。通过高温下的煅烧，有机物质可以被完全分解，而无机成分则经过化学反应生成新的化合物，并固化于水泥熟料中。（4）水热处理：是利用高压、高温水对固废进行处理的方法。通过水热处理，固废中的有机物质可以被部分溶解、分解或转化为其他物质。同时，水热处理还可以消除固废中的臭味、杀灭微生物和病原体。这种方法适用于对有机废物、生活垃圾和农业废弃物等的处理。由于水热处理需要较高的压力和温度，因此对设备和操作的要求相对较高。

3 工业固废的资源化利用技术及应用

3.1 工业固废的资源化利用技术

工业固废资源化利用技术是将废弃物转化为可再利用的资源，从而实现废弃物减量化、循环利用和资源回收的过程。常见的工业固废资源化利用技术包括以下几种：（1）回收再利用：通过对废弃物进行分拣、分类和处理，将其中具有再利用价值的物质进行回收和重新利用。这种技术可以减少对原材料的需求，并降低能源消耗、减少环境污染[4]。（2）倒退制造：倒退制造是将废弃的工业产品进行修复、翻新和更新，使其恢复到与新产品相当的品质、性能，并重新投入使用。倒退制造既可以延长产品的使用寿命，又可以节约原材料和能源，减少废物的产生。这种技术广泛应用于汽车、电子设备和机械设备等领域。（3）能源回收：将废弃物中的有机物质转化为能源，如生物质燃料、沼气、焦炭等。通过焚烧、生物发酵或热解等方法，将有机废弃物转化为可再生的能源，并用于供热、发电或工业生产过程。这种技术不仅可以减少对化石燃料的依赖，还可以减少废物的体积及环境污染。（4）原材料回收：将废弃物中的有用物质提取出来，作为新产品的原材料。这种技术可以有效回收原材料，降低对自然资源的需求，从而减少废物对环境的影响。（5）生物转化：利用微生物的生物合成能力，将有机废弃物转化为有用的化合物。这种技术具有高效、环保的特点，能够实现有机废弃物的资源化利用与循环利用。

3.2 工业固废资源化利用技术的有效应用

3.2.1 废纸回收再利用

在纸浆与纸张生产过程中，对废纸进行回收和再利用是一种广泛应用的资源化利用技术。废纸可以通过分拣、破碎、漂白等处理步骤，再生产成新的纸张产品。这种方法不仅能减少对木材等原材料的需求，还可以大幅节约水和能源的消耗。

3.2.2 金属废弃物的回收利用

金属废弃物如废钢铁、废铝、废铜等，可以通过熔炼、精炼和冶炼等工艺进行回收和再利用。这些废弃物经过处理后可以再制成新的金属材料，用于制造汽车零部件、建筑结构、家电等产品。金属回收不仅节约了自然资源，还减少了对环境的污染。

3.2.3 塑料废弃物的再生利用

塑料废弃物的资源化利用包括机械回收、化学回收和能源回收等多种方式。机械回收通过废塑料破碎、洗涤和再造粒等工艺，将其制成可再生的塑料颗粒。化学回收则是将废塑料进行热解或溶解，得到原始单体，用于再次合成塑料产品。能源回收是利用塑料废弃物中的有机部分作为生物质燃料或燃料油。

3.2.4 生物质能源利用

将农业废弃物、木材废料、食品加工废弃物等生物质转化为能源也是一种有效的资源化利用技术。通过生物质燃烧、生物质气化和生物质发酵等处理方式，可以获得生物质能源如生物质燃料、沼气等，并可以用于供热、发电及工业生产。

4 结语

总之，工业固废的收集、处理与资源化利用技术及其应用的研究具有重要的现实意义。在新环保法实施背景下，一些违法、产能落后的企业在各项强制性标准下必须要改进[5]，所以对固废进行科学管理与高效利用，不仅有助于保护生态环境，促进生态文明建设，还能推动产业的升级和创新发展。在实际应用中，还应加强与企业、社会各界的合作，实现经济发展与环境保护的双赢，并为未来可持续发展创造更加清洁与健康的环境。