固體廢物資源化與綜合利用

1、固體廢物資源化與綜合利用（一） 固體廢物的資源化途徑固體廢物資源化途徑包括以下3種途徑：1.物質(zhì)回收例如，從廢棄物中回收紙張、玻璃、金屬等物質(zhì)。2.物質(zhì)轉(zhuǎn)換即利用廢棄物制取新形態(tài)的物質(zhì)。例如，利用廢玻璃和廢橡膠生產(chǎn)鋪路材料，利用爐渣生產(chǎn)水泥和其他建筑材料，利用有機(jī)垃圾生產(chǎn)堆肥等。3.能量轉(zhuǎn)換即從廢物處理過程中回收能量，包括熱能或電能。例如，通過有機(jī)廢物的焚燒處理回收熱量，進(jìn)一步發(fā)電；利用垃圾厭氧消化產(chǎn)生沼氣，作為能源向居民和企業(yè)供熱或發(fā)電。（二）廢物資源化技術(shù)1.物理處理技術(shù)物理處理是通過濃縮或相變化改變固體廢物的結(jié)構(gòu)，使之成為便于運(yùn)輸、貯存、利用或處置的形態(tài)。物理處理方法包括壓實、破碎、分選

2、、增稠、吸附、萃取等。物理處理也往往作為回收固體廢物中有價物質(zhì)的重要手段。（1）破碎：破碎的目的是把固體廢物破碎成小塊或粉狀小顆粒，以利于分選有用或有害的物質(zhì)。固體廢物的破碎方式有機(jī)械破碎和物理破碎兩種。機(jī)械破碎是借助于各種破碎機(jī)械對固體廢物進(jìn)行破碎。物理法破碎有低溫冷凍破碎和超聲波破碎。低溫冷凍破碎的原理是利用一些固體廢物在低溫（60120）條件下脆化的性質(zhì)而達(dá)到破碎的目的，可用于廢塑料及其制品、廢橡膠及其制品、廢電線（塑料或橡膠被覆）等的破碎。（2）篩分：篩分是利用篩子將粒度范圍較寬的混合物料按粒度大小分成若干不同級別的過程。（3）粉磨：粉磨在固體廢物處理和利用中占有重要的地位。粉磨一般有

3、3個目的：對物料進(jìn)行最后一段粉碎，使其中各種成分分離，為下一步分選創(chuàng)造條件；對各種廢物原料進(jìn)行粉磨，并把它們混合均勻；制造廢物粉末，增加物料比表面積，為縮短物料化學(xué)反應(yīng)時間創(chuàng)造條件。（4）壓縮：對固體廢物壓縮處理的目的一是減少其容積，便于裝卸和運(yùn)輸；二是制取高密度惰性塊料，便于貯存、填埋或作為建筑材料。（5）分選：常用的固體廢物分選方法有重力分選（簡稱重選）；浮選；磁力分選（簡稱磁選）；電場分選；揀選；摩擦和彈道分選。2.化學(xué)處理技術(shù)采用化學(xué)方法使固體廢物發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)換從而回收物質(zhì)和能源，是固體廢物資源化處理的有效技術(shù)。鍛燒、焙燒、燒結(jié)、溶劑浸出、熱分解、焚燒等都屬于化學(xué)處理技術(shù)。（1）燃燒：煅

4、燒是在適宜的高溫條件下，脫除物質(zhì)中二氧化碳和結(jié)合水的過程。煅燒過程中發(fā)生脫水、分解和化合等物理化學(xué)變化。例如，碳酸鈣渣經(jīng)燃燒再生石灰。（2）焙燒：焙燒是在適宜條件下將物料加熱到一定的溫度（低于其熔點），使其發(fā)生物理化學(xué)變化的過程，根據(jù)焙燒過程中的主要化學(xué)反應(yīng)和焙燒后的物理狀態(tài)，可分為燒結(jié)焙燒、磁化焙燒、氧化焙燒、中溫氯化焙燒、高溫氯化焙燒等。（3）燒結(jié)：燒結(jié)是將粉末或粒狀物質(zhì)加熱到低于主成分熔點的某一溫度，使顆粒粘結(jié)成塊或球團(tuán)，提高致密度和機(jī)械強(qiáng)度的過程。為了更好的燒結(jié)，一般需在物料中配入一定量的熔劑。例如，石灰石、純堿等。（4）溶劑浸出法：使固體物料中的一種或幾種有用金屬溶解于液體溶劑中，以

5、便從溶液中提取有用金屬。這種化學(xué)過程稱為溶劑浸出法。按浸出劑的不同，浸出方法可分為水浸、酸浸、堿浸、鹽浸和氰化浸等。溶劑浸出法在固體廢物回收利用有用元素中應(yīng)用很廣泛，如用鹽酸浸出固體廢物中的鉻、銅、鎳、錳等金屬；從煤殲石中浸出結(jié)晶三氯化鋁、二氧化鈦等。（5）熱分解（或熱裂解）：熱分解是利用熱能切斷大分子量的有機(jī)物，使之轉(zhuǎn)變?yōu)楹咸剂扛俚牡头肿恿课镔|(zhì)的工藝過程。應(yīng)用熱分解處理有機(jī)固體廢物是熱分解技術(shù)的新領(lǐng)域。通過熱分解可在一定溫度條件下，從有機(jī)廢物中直接回收燃料油、氣等。適于采用熱分解的有機(jī)廢物有廢塑料（含氯者除外）、廢橡膠。廢輪胎、廢油及油泥、廢有機(jī)污泥等。3.生物處理技術(shù)生物處理法可分為好氧

6、生物處理法和厭氧生物處理法。好氧處理法是在水中有充分溶解氧存在的情況下，利用好氧微生物的活動，將固體廢物中的有機(jī)物分解為二氧化碳、水、氨和硝酸鹽。厭氧生物處理法是在缺氧的情況下，利用厭氧微生物的活動，將固體廢物中的有機(jī)物分解為甲烷、二氧化碳、硫化氫、氨和水。生物處理法具有效率高、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點，固體廢物處理及資源化中常用的生物處理技術(shù)有：（1）沼氣發(fā)酵：沼氣發(fā)酵是有機(jī)物質(zhì)在隔絕空氣和保持一定的水分、溫度、酸和堿度等條件下，利用微生物分解有機(jī)物的過程。經(jīng)過微生物的分解作用可產(chǎn)生沼氣。沼氣是一種混合氣體，主要成分是甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）。其中甲烷占6070，二氧化碳占3040，還有少

7、量氫、一氧化碳、硫化氫、氧和氨等氣體。城市有機(jī)垃圾、污水處理廠的污泥、農(nóng)村的人畜糞便、作物秸稈等皆可作產(chǎn)生沼氣的原料。為了使沼氣發(fā)酵持續(xù)進(jìn)行，必須提供和保持沼氣發(fā)酵中各種微生物所需的條件。沼氣發(fā)酵一般在隔絕氧的密閉沼氣池內(nèi)進(jìn)行。（2）堆肥：堆肥是將人畜糞便、垃圾、青草、農(nóng)作物的秸稈等堆積起來，利用微生物的作用，將堆料中的有機(jī)物分解，產(chǎn)生高熱，以達(dá)到殺滅寄生蟲卵和病原菌的目的。堆肥分為普通堆肥和高溫堆肥，前者主要是厭氧分解過程，后者則主要是好氧分解過程。堆肥的全程一般約需一個月。為了加速堆肥和確保處理效果，必須控制以下幾個因素：堆內(nèi)必須有足夠的微生物；必須有足夠的有機(jī)物，使微生物得以繁殖；保持堆

8、內(nèi)適當(dāng)?shù)乃趾退?、堿度；適當(dāng)通風(fēng)，供給氧氣；用草泥封蓋堆肥，以保溫和防蠅。（3）細(xì)菌冶金：細(xì)菌冶金是利用某些微生物的生物催化作用，使礦石或固體廢物中的金屬溶解出來，從溶液中提取所需要的金屬。它與普通的“采礦選礦火法冶煉”比較，具有如下幾個特點：設(shè)備簡單，操作方便；特別適宜處理廢礦、尾礦和爐渣；可綜合浸出，分別回收多種金屬。（三）資源化技術(shù)在固體廢物處理中的應(yīng)用1.城市垃圾圖14-7是城市垃圾資源化總體示意圖，它包括收集運(yùn)輸系統(tǒng)、資源化系統(tǒng)和最終處置系統(tǒng)三大部分。城市垃圾資源化系統(tǒng)可分為兩個過程。前一個過程是不改變物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，直接利用和回收資源。通過破碎、分選等物理的和機(jī)械的作業(yè)，回收原形廢

9、物直接利用或從原形廢料中分選出有用的單體物質(zhì)。后一個過程則是通過化學(xué)的、生物的、生物化學(xué)的方法回收物質(zhì)和能量。只有根據(jù)城市垃圾數(shù)量、組成成分和廢物的物理化學(xué)特性，正確的選擇各種處理單元操作技術(shù)，才能組成經(jīng)濟(jì)而有效的資源化系統(tǒng)。2.工業(yè)固體廢物資源化工業(yè)固體廢物資源化的途徑很多，歸納起來有下述5個方面：（1）提取各種金屬：把最有價值的各種金屬提取出來，是固體廢物資源化的重要途徑。在重金屬冶煉渣中，往往可提取金、銀、鉆、銻、硒、銻、鉑等，有的含量甚至可達(dá)到或超過工業(yè)礦床的品位，從這些礦渣回收的稀有貴重金屬的價值甚至超過主金屬的價值。在綜合利用這些固體廢物時，應(yīng)首先提取這些稀有貴重金屬和其他有價值金

10、屬，然后再進(jìn)行一般利用。（2）生產(chǎn)建筑材料：利用工業(yè)固體廢物生產(chǎn)建筑材料，一般不會產(chǎn)生二次污染問題，是消除污染、使大量工業(yè)固體廢物資源化的主要方法之一。（3）生產(chǎn)農(nóng)肥：利用固體廢物生產(chǎn)或代替農(nóng)肥有著廣闊的前景。許多工業(yè)固體廢物含有較高的硅、鈣以及各種微量元素，有些固體廢物還含有磷，可作為農(nóng)業(yè)肥料使用。例如，粉煤灰、高爐渣、鋼渣和鐵合金渣等可作為硅鈣肥直接施用于農(nóng)田。不但可提供農(nóng)作物所需要的營養(yǎng)元素，而且有改良土壤的作用；而鋼渣中含磷較高時可作為生產(chǎn)鈣鎂磷肥的原料。但是，在使用工業(yè)固體廢物作為農(nóng)肥時，必須嚴(yán)格檢驗這些固體廢物是否有毒。應(yīng)嚴(yán)格禁止將有毒團(tuán)體廢物用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上。（4）回收能源：很多工業(yè)固體廢物熱值高，可以回收利用。常用方法有焚燒法、熱解法等熱處理法以及甲烷發(fā)酵法和水解法等低溫方法。例如，粉煤灰中含炭量達(dá)10以上（甚至30以上），可以回收后加以利用；煤矸石發(fā)熱量為0.88MJ/kg，可利用煤矸石發(fā)展坑口電站。（5）取代某種工業(yè)原料：工業(yè)固體廢物經(jīng)一定加工處理可取代某種工業(yè)原料，以節(jié)省資源。例如，以煤矸石代替焦炭生產(chǎn)磷肥，不僅能降低磷