关于城市固废处理与资源化利用措施的思考

张庆梅，张 兵，齐星娜

（山东同济环境工程设计院有限公司，山东 淄博 255000）

引言

随着全球城市化进程的急剧加速，城市固废的处理和资源化利用问题成为亟待解决的挑战之一。城市固废不仅在数量上呈现爆发式增长，而且其复杂的组成和多样的来源使其处理变得尤为棘手。城市固废处理不当，不仅对环境产生负面影响，而且可能对人类健康、生态系统和社会可持续发展构成长期威胁。为了更好地应对城市固废问题，我们需要转变传统观念，将固废视为潜在的资源而非简单的废物。固废资源化利用成为摆在我们面前的迫切任务，通过技术创新和全社会的共同努力，将城市固废转化为可再生资源，可以使其成为实现循环经济和城市可持续发展的有效途径。本文旨在深入探讨城市固废的处置与资源化利用措施，剖析现有方法的局限性，并提出一系列创新性的解决方案。通过深入研究和案例分析，为城市固废管理提供全面而系统的参考，为构建绿色、健康、可持续的城市环境贡献新的理念和实践。

1 城市固废的组成与来源

1.1 城市固废的组成

1.1.1 生活垃圾

生活垃圾是城市固废中最常见和数量庞大的组成部分之一，主要来源于居民生活、商业活动和公共服务等领域。生活垃圾的成分复杂多样，包括有机废物、塑料、纸张、玻璃、金属等。这些废弃物在数量上占据了城市废弃物的主导地位，处理不当会对环境和人类健康构成严重威胁。

1.1.2 建筑垃圾

随着城市化的快速发展和建筑业的繁荣，产生了大量的建筑垃圾，主要包括拆除工程、建筑施工过程中产生的废弃物，如混凝土、砖块、木材、金属等。这些废弃物数量庞大，长期堆积会造成风化、扬尘等环境污染问题。

1.1.3 工业废弃物

工业废弃物是各类生产活动产生的固体废弃物。不同行业的工业废弃物组成各异，包括有毒废物、金属废弃物、化学废物等。工业废弃物的特点是其复杂的化学成分和可能对环境产生的严重影响[1]。随着工业生产的发展，工业废弃物的数量和种类正在不断增加。

1.2 城市固废对环境的潜在影响

1.2.1 空间浪费和土地污染

城市固废的不当处理导致了空间的浪费，特别是传统的填埋方法。填埋场占用大量土地，限制了城市的可持续发展。此外，填埋过程中可能发生的有毒废物渗漏，会导致土地污染，对生态系统和地下水质量造成潜在威胁。

1.2.2 水源和大气污染

城市固废中的化学物质、有机物质和其他有害物质可能通过雨水淋溶或风化扬尘，在大气和水源中传播。这些污染物可能对大气质量和水质产生负面影响，危及周边大气和和水环境质量。

1.2.3 人类健康和生态系统风险

生活垃圾中存在的有毒有害物质、化学物质和微生物污染可能对人类健康造成危害。此外，固废的不当处理还可能影响附近的生态系统，破坏野生动植物的栖息地，导致生物多样性的丧失。

2 传统固废处理方法的局限性

传统的固废处理方法，如填埋和焚烧，虽然在一定程度上能够缓解城市固废问题，但随之而来的环境问题不容忽视。

2.1 填埋存在的问题与挑战

2.1.1 土地资源浪费

填埋是最常见的固废处理方式之一，但其最显著的问题是造成土地资源的浪费。填埋场的建设需要大量土地，而随着城市化的不断推进，土地变得越来越宝贵。填埋导致的土地资源浪费限制了城市的可持续发展，而且填埋场被废弃后，这些土地很难再有效利用。

2.1.2 土地沉降和地下水污染

填埋过程中，垃圾在地下逐渐分解，产生有机质和气体，导致填埋场地下结构逐渐沉降。这不仅影响周围地区的地势，还可能对地下水质产生不可逆转的影响。有机废物分解过程中生成的渗滤液中可能包含有害物质，通过渗透作用进入地下水，会引起地下水污染，对生态系统和人类的用水安全构成潜在威胁。

2.2 焚烧的环境风险

2.2.1 二氧化碳排放与气候变化

固废焚烧是另一种传统的处理方法，然而这一过程产生的二氧化碳排放却对气候变化造成负面影响。垃圾燃烧释放的二氧化碳是温室气体的主要来源之一，会加剧全球气候变暖，还加剧了极端天气事件、海平面上升等气候变化带来的问题，对人类和生态系统都构成了重大威胁。

2.2.2 有害气体和颗粒物排放

固废焚烧不仅释放二氧化碳，还产生有害气体和颗粒物。这些有害气体包括二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳等，颗粒物则包括细颗粒物和可吸入颗粒物。这些排放物对空气质量产生直接影响，引发人体呼吸系统疾病、心血管疾病等健康问题，同时也对生态系统和大气环境构成潜在风险。

3 资源化利用的概念与重要性

面对日益严重的城市固废问题，传统的处理方法已经显现出明显的局限性，迫使我们寻求更为可持续、环保的解决方案。固废资源化利用作为一种全新的理念和方法，提供了转变固废处理方式的可能性。其危险废物处置路径如图1所示。

图1 危险废物处置路径

3.1 循环经济的理念

3.1.1 从线性到循环的转变

传统的经济模式被认为是线性的，即从资源的开采、生产、使用到废弃物的处理呈现一条直线。这一线性模式导致了资源的过度消耗和环境污染，难以维持长期的可持续性。循环经济的理念旨在打破这一线性模式，将资源循环利用，实现资源价值的最大化。循环经济的核心理念是在资源生命周期内实现闭环，通过循环再生利用资源，减少浪费和对环境的不良影响。这一转变需要政府、企业和社会各界的共同努力，从简单的“使用和丢弃”向“使用和再生”过渡[2]。

3.1.2 资源化利用的关键概念

资源化利用是循环经济理念的具体体现，其关键概念包括降解、再利用、回收和能源回收。通过这些手段，我们可以有效减少固废的产生，最大限度地发挥资源效益。降解是指通过生物降解或化学降解，将有机废物分解为更简单的物质，减少对环境的负担；再利用是指将废弃物重新应用于生产过程，延长其使用寿命；回收是指将固废中的有用材料分离并加以再利用，以减少对原始资源的需求；能源回收是将废弃物中的能源转化为可再生能源，实现废弃物的资源再利用。

3.2 废弃物转化为资源的价值

3.2.1 能源回收

能源回收是资源化利用的重要方面之一，通过有效利用废弃物中的能源，可以减少对传统能源的依赖，降低碳排放量。生活垃圾中包含大量的有机物，例如食物残渣和废弃植物，通过生物降解或其他技术手段，可以将这些有机物转化为生物燃料或沼气。通过燃烧或发酵，废弃物中的有机物释放出的能量可以用于发电、供暖或用于其他能源需求，从而实现能源的可持续循环利用。

3.2.2 物质循环利用

物质循环利用是通过回收和再利用固体废弃物中的物质，减少对原始资源的需求。这不仅有助于降低资源的开采压力，还减少了废弃物对环境的负面影响。例如，通过废纸回收再制造纸张，可以减少森林砍伐的压力；金属、塑料等材料的回收可以降低对矿产资源的依赖。物质循环利用不仅有助于减少固废的数量，而且在经济层面上也创造了新的产值和就业机会。

4 资源化利用技术及其研究进展

4.1 国内外城市固废资源化利用的最新研究成果

在全球范围内，为了更好地应对城市固废问题，许多国家和地区都在不断探索和研究资源化利用的新技术和新方法。在国内，一些城市开展了废弃物分类试点，推动了固废资源的有效利用。在国外，一些先进国家通过技术创新和政策支持，取得了显著成果。研究表明，通过引入智能化、信息化手段，可以更加精准地进行废弃物分类，提高资源回收率。一些国际先进城市的垃圾处理厂采用了智能化设备，通过传感器和人工智能技术实现废弃物的自动分类和分拣，从而提高了回收效率，减少了对环境的污染。此外，生物处理技术在国际上也取得了一些突破性进展。一些研究表明，采用生物降解技术，可以将有机废物转化为有机肥料或生物能源，实现有机废物的高效利用。这对于降低填埋场的压力，同时提升农业的可持续性具有积极意义。

4.2 先进技术的优缺点比较

4.2.1 生物处理技术

生物处理技术是通过微生物、酶或其他生物学手段，将有机废物分解为更简单的有机物或转化为其他有用的产物。这项技术的优点包括：生物处理过程中通常不涉及高温或高压等对环境有害的条件，降低了能源消耗和环境污染的风险。生物处理产生的有机物可以用于制造有机肥料，促进农业的可持续发展。通过将有机废物转化为可用于土壤改良的有机肥料，可以减少填埋场的使用，减缓土地资源的浪费。

然而，生物处理技术也存在一些挑战：不同类型的有机废物需要不同的微生物或处理条件，使得生物处理技术的操作相对复杂。生物处理可能需要较长的时间来完成，这可能影响废物处理效率。部分有机废物可能不适合进行生物处理，因为有些物质对微生物的生存有不利影响。

4.2.2 能源回收技术

能源回收技术旨在将废弃物中的能源转化为可再生能源，以减少对传统能源的依赖。通过燃烧或发酵废弃物，可以高效获取能量，并用于发电、供暖等用途。相较于传统的焚烧方法，能源回收技术可以更为精确地控制废弃物的燃烧过程，减少二氧化碳的排放。利用废弃物中的能源不仅有助于固废处理，还能够减缓对煤炭、石油等传统能源的过度开采。

然而，能源回收技术也存在一些不足：建设和维护能源回收设施需要较大的资金投入，这可能限制其在一些地区的推广及应用。能源回收技术依赖于废弃物中的可燃成分，因此其可行性受到可再生能源的可用性和比例的限制。

4.2.3 物质循环利用技术

物质循环利用技术旨在通过回收和再利用固体废弃物中的物质，减少对原始资源的需求。这项技术的优点包括：通过物质循环利用，可以最大限度地保护自然资源，减缓矿产资源的过度开采[3]。通过回收和再利用，废弃物中的有用物质可以用于生产，创造经济价值。物质循环利用有助于减少填埋场的使用，减轻土地资源的压力。

然而，物质循环利用技术也面临一些挑战：不同类型的废弃物中包含的物质各异，需要采用不同的技术手段进行有效分离和回收。建设和维护回收设施需要投入较多的资金，而且一些地区可能存在回收效益不足以覆盖成本的问题。一些回收的再生物质可能与原始资源在性能和质量上存在差异，这可能限制其应用领域。

5 城市固废处理成功案例分析

5.1 国内外城市资源化利用的案例

5.1.1 东京

东京是一个拥有庞大人口和经济高度发达的城市，面临着严重的固废管理压力。然而，东京成功实施了一系列资源化利用举措。该城市实行强制性的垃圾分类制度，通过智能垃圾箱和信息技术实现对废弃物的准确分类。此外，东京还推动了废弃物的再生利用，通过回收再生塑料和金属，有效减少了对原始资源的需求。

5.1.2 新加坡

新加坡是一个资源匮乏的城市国家，通过创新性的废弃物管理策略实现了成功的资源化利用。新加坡采用能源回收技术，将废弃物燃烧转化为电能。同时，他们还引入了生物处理技术，将有机废物转化为肥料。通过这些手段，新加坡不仅实现了固废资源的最大化利用，还减缓了对有限资源的依赖。

5.1.3 上海

上海作为中国的大都市，近年来通过不懈努力在城市固废管理方面取得了显著进展。上海市实施了废弃物分类处理制度，引导居民将垃圾分类投放。通过智能化技术和大数据分析，上海能够有效监控垃圾分类的执行情况。同时，上海还推动了废弃物的资源回收和再生利用，通过建设现代化的垃圾处理设施，实现了对废弃物的高效处理和资源回收[4]。

5.2 成功案例的关键因素

5.2.1 政府引导和政策支持

成功的城市固废管理案例中，政府的引导和政策支持是关键因素之一。政府可以通过颁布垃圾分类和资源化利用的相关法规，鼓励居民和企业积极参与相关工作。有效的政策措施包括奖励制度、罚款机制以及对新技术的资金支持，以推动资源化利用的实施。

5.2.2 运用先进技术

成功案例往往采用了先进的废弃物处理技术，包括智能分类设备、生物处理技术、能源回收技术等。这些技术的引入提高了废弃物的处理效率和资源回收率。城市可以通过引进新技术，提升固废管理水平，更好地适应当代社会的需求。

5.2.3 社会参与和居民教育

社会参与和居民教育是城市固废管理成功的关键环节。在成功案例中，某些城市的相关部门通过开展废弃物分类教育、推广废弃物处理知识，增强了居民的环保意识和参与度。社会组织、学校等也可以通过举办相关活动，加强废弃物管理的宣传与教育。

5.3 面临的挑战和解决策略

5.3.1 文化和习惯的改变

城市固废管理在一定程度上依赖于居民的文化和生活习惯。一些地区存在对废弃物分类的不理解或抵触情绪，这使得废弃物管理变得更加复杂[5]。解决这一问题需要通过长期的宣传教育，改变人们的观念，培养良好的废弃物处理习惯。

5.3.2 技术投资和设施建设压力

引入先进的固废管理技术需要大量的资金投入，而一些城市可能面临投资有限的困境。在解决这一问题时，城市相关部门可以考虑引入公私合作模式，吸引企业参与固废管理项目，共同分担投资压力。政府还可以通过制定激励政策，吸引民间资本投入。

5.3.3 制度和法规的完善

一些城市固废管理的成功得益于健全的法规体系和管理制度。但在一些地区，相关法规不够完善，执行力度不够，导致管理困难。城市可以通过不断完善法规、加强执法力度，确保废弃物管理制度的科学性和有效性。

6 结语

综上所述，城市固废的处理与资源化利用技术越来越成熟，发展前景广阔，成为城市可持续发展不可或缺的一环。在全社会的共同努力下，我们只有通过合理规划、科技创新和社会参与等方式，不断探索，开发新技术、新工艺，建立更加环保以及经济和社会效益共赢的城市固废管理体系，才能更好地应对城市化进程带来的固废处置挑战，为后代创造更为宜居、清洁和可持续的城市环境。