固體廢物處置技術
1、減量化法
據(jù)粗略統(tǒng)計,，目前我國礦物資源利用率僅50～60%,，能源利用率僅為30%，大約有40～50%沒有發(fā)揮生產(chǎn)效益就變成廢物,，既污染環(huán)境,，又浪費大量寶貴資源，其它行業(yè)也是如此,。因此加強技術改造,，提高資源的利用率，減少固體廢物產(chǎn)生大有可為,。減量化一般有一下三種方法：
1)通過改變產(chǎn)品設計,，開發(fā)原材料消耗少、包裝材料省的新產(chǎn)品,，并改革工藝強化管理,，減少浪費，以減少產(chǎn)品的單位耗量,。
2)提高產(chǎn)品質(zhì)量,，延長產(chǎn)品壽命，盡可能減少產(chǎn)品廢棄的幾率和更換次數(shù),。
3)開發(fā)可多次重復使用的制品,，使制成品循環(huán)使用以取代只能使用一次的制成品，如包裝食品的容器和瓶類,。
2,、資源化法
資源化法是通過各種方法從固體廢物中回收或制取物質(zhì)和能源，將廢物轉(zhuǎn)化為資源,，即轉(zhuǎn)化為同一產(chǎn)業(yè)部門或其它產(chǎn)業(yè)部門新的生產(chǎn)要素,，同時達到保護環(huán)境的方法。其具體利用途徑有以下幾個方面：
1)作工業(yè)原材料：如從尾礦和廢金屬渣中回收金屬元素,。南京礦務局等單位利用含鋁量高,、含鐵量低的煤矸石制作鋁銨釩、三氧化二鋁,、聚合鋁,、二氧化硅等產(chǎn)品，從剩下余濾液中提取鉬,、鎵,、鈾、釩、鍺等稀有金屬,。
2)回收能源：我國每年排放的煤矸石中,，有3000多萬噸熱值在6276kJ/kg以上，可作沸騰爐燃料用于發(fā)電,，全國已有2000多臺沸騰爐,，每年可節(jié)約大量優(yōu)質(zhì)煤。鶴崗,、本溪等地還用煤矸石制造煤氣,，回收能源。此外,，還有垃圾填埋,、焚燒回收能源及有機廢物分解回收燃料油、煤氣及沼氣等回收能源的方法,。
3)作土壤改良劑和肥料：實踐證明,，用粉煤灰改良土壤，對酸性土,、粘性土和弱鹽堿地都有良好效果,，可使糧食增產(chǎn)10-30%。對水果,、蔬菜也有增產(chǎn)效果,。德國研究了用銅礦渣粉作肥料進行盆栽和大田的銅肥肥效試驗，結(jié)果表明：凡施用銅礦渣粉的都增產(chǎn),。許多試驗和實踐表明：硫鐵礦渣內(nèi)含有多種有色金屬,，可作為綜合微量元素肥料，同樣產(chǎn)生明顯的效果,。
4)直接利用：如各種包裝材料直接利用,。
5)作建筑材料：利用礦渣,、爐渣和粉煤灰等可制作水泥,、磚、保溫材料等各種建筑材料,，也可作道路和地基的墊層材料,。
我國傳統(tǒng)的墻體材料是粘土磚，每年生產(chǎn)1億塊磚需挖良田100畝,，用煤1萬噸,。我國每年的磚產(chǎn)量達數(shù)千億塊。這對我國寶貴的耕地是一個不小的威脅,，而各種固體廢物大部分可以在建筑材料生產(chǎn)方面找到途徑,，這對于保護土地資源，改善環(huán)境具有重要意義,。
3,、處理法
固體廢物通過物理的,、化學的、生物化學的方法,，使其減容化,、無害化、穩(wěn)定化和安全化,，以加速物質(zhì)在環(huán)境中的在循環(huán),，減輕或消除環(huán)境污染。
l物理處理：物理處理是通過濃縮或相變化改變固體廢物的結(jié)構(gòu),，使之成為便于運輸,、貯存、利用和處置的形態(tài),。物理處理方法包括壓實,、破碎、分選,、增稠,、吸附、萃取等,。物理處理也往往作為回收固體廢物中有用物質(zhì)的重要手段加以采用,。
l化學處理:化學處理是采用化學方法破壞固體廢物中的有害成分達到無害化，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)變成為適于進一步處理,、處置的形態(tài),。由于化學反應條件復雜，影響因素較多,，故化學處理方法通常只用在所含成分單一或所含幾種化學成分特性相似的廢物處理方面,。對于混合廢物，化學處理可能達不到預期的目的,?；瘜W處理方法包括氧化、還原,、中和,、化學沉淀和化學溶出等。有些有害固體廢物,，經(jīng)過化學處理還可能產(chǎn)生富含毒性成分的殘渣,，還須對殘渣進行解毒處理或安全處置。
l生物處理:生物處理是利用微生物分解固體廢物中可降解的有機物,，從而達到無害化和綜合利用,。固體廢物經(jīng)過生物處理，在容積、形態(tài),、組成等方面,，均發(fā)生重大變化，因而便于運輸,、貯存,、利用和處置。生物處理方法包括好氧處理,、厭氧處理,、兼性厭氧處理。與化學處理方法相比生物處理在經(jīng)濟上一般比較便宜,，應用也相當普遍,，但處理過程所需時間較長，處理效率有時不夠穩(wěn)定,。
(1)堆肥化:它是依靠自然界廣泛分布的細菌,、放線菌、真菌等微生物,，人為地促進可生物降解的有機物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化過程,。堆肥化的產(chǎn)物稱作堆肥，是一種具有改良土壤結(jié)構(gòu),，增大土壤容水性,、減少無機氮流失、促進難溶磷轉(zhuǎn)化為易溶磷,、增加土壤緩沖能力和化學肥料的肥效等多種功效的廉價,、優(yōu)質(zhì)土壤改良肥料。
根據(jù)堆肥化過程中微生物對氧的需求關系可分為厭氧堆肥與好氧堆肥兩種方法,。好氧堆肥因其具有堆肥溫度高,、基質(zhì)分解比較徹底、堆制周期短,、異味小等優(yōu)點而被廣泛采用,。按照堆肥方法的不同，好氧堆肥又可分為露天堆肥和快速堆肥兩種方法,。
現(xiàn)代化堆肥生產(chǎn)通常由前處理,、主發(fā)酵(一次發(fā)酵),、后發(fā)酵(二次發(fā)酵),、后處理、貯藏等五個工序組成,。其中主發(fā)酵是整個生產(chǎn)過程的關鍵,，應控制好通風、溫度、水分,、碳氮比,、碳磷比及pH等發(fā)酵條件。
(2)沼氣化:沼氣化亦稱厭氧發(fā)酵,，是固體廢物中的碳水化合物,、蛋白質(zhì)、脂肪等有機物在人為控制的溫度,、濕度,、酸堿度的厭氧環(huán)境中經(jīng)多種微生物的作用生成可燃氣體的過程。該技術在城市下水污泥,、農(nóng)業(yè)固體廢物,、糞便處理中得到廣泛應用。它不僅對固體廢物起到穩(wěn)定無害的作用,，更重要的是可以生產(chǎn)一種便于貯存和有效利用的能源,。據(jù)估計我國農(nóng)村每年產(chǎn)農(nóng)作物秸桿5億多噸，若用其中的一半制取沼氣,，每年可生產(chǎn)沼氣500～600億m3,。由此可見，沼氣化技術是控制污染,、改變農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)的一條重要途徑,。
(3)廢纖維素糖化技術:廢纖維糖化是利用酶水解技術使之轉(zhuǎn)化成單體葡萄糖，然后可通過化學反應轉(zhuǎn)化為化工原料或生化反應轉(zhuǎn)化為單細胞蛋白質(zhì)或微生物蛋白,。
據(jù)估計,，世界纖維素年凈產(chǎn)量約1000億噸，廢纖維素資源化是一項十分重要的世界課題,。日本,、美國已成功地開發(fā)了廢纖維糖化工藝流程。目前在技術上可行,，經(jīng)濟效益還需論證,。如何開發(fā)成本低的處理方法，尋找更好的酶種,，提高酶的單位生物分解能力,，改善發(fā)酵工藝等問題有待進一步探索。
(4)廢纖維素飼料化-生產(chǎn)單細胞蛋白技術:該技術不需要糖化工序,，而是將廢纖維經(jīng)微生物作用,，直接生產(chǎn)單細胞蛋白或微生物蛋白。目前,，廢纖維素飼料化-生產(chǎn)單細胞蛋白技術是可行的,，但在經(jīng)濟上要有競爭性,，仍有許多課題有待解決。
(5)細菌浸出:化能自養(yǎng)細菌將亞鐵氧化為高鐵(三價鐵),、將硫及還原性硫化物氧化為硫酸從而取得能源,，從空氣中攝取二氧化碳、氧以及水中其它微量元素(如N,、P等)合成細胞質(zhì),。這類細菌生長在簡單的無機培養(yǎng)基中，并能耐受較高金屬離子和氫離子濃度,。利用化能自養(yǎng)菌的這種獨特生理特性,，從礦物料中將某些金屬溶解出來，然后從浸出液中提取金屬的過程,，通稱為細菌浸出,。該法主要用于處理如銅的硫化物和一般氧化物(Cu2O、CuO)為主的銅礦和鈾礦廢石,，回收銅和鈾,。對錳、砷,、鎳,、鋅、鉬及若干稀有元素也有應用前景,。目前,，細菌浸出在國內(nèi)外得到大規(guī)模工業(yè)應用。
l熱處理:熱處理是通過高溫破壞和改變固體的組成和結(jié)構(gòu),，同時達到減容,、無害化或綜合利用的目的。熱處理方法包括焚化,、熱解,、濕式氧化以及焙燒、燒結(jié)等,。
(1)焚燒處理:焚燒處理即在高溫(800～1000℃)下,，把固體中的可燃成分轉(zhuǎn)化為惰性殘渣，同時回收熱能,，這對于處于能源危機的世界來說無疑是有重要作用的,，也是近些年來這項技術在發(fā)達國家得以廣泛應用的原因。通過燃燒,，可使固體廢物進一步減容,，城市垃圾經(jīng)燃燒后可減小體積80-90%，重量將減低75-80%,，同時可以較徹底的消滅各種病原體,，消除腐化源。相比之下,，燃燒處理具有：<1>焚燒占地小;<2>焚燒對垃圾處理徹底,，殘渣二次污染危險小;<3>焚燒操作是全天候的不受天氣影響;<4>焚燒可安裝在接近垃圾源的地方，節(jié)約運輸費用;<5>焚燒的適用面廣,，除城市垃圾以外的許多城市廢物也可采用焚燒方法進行凈化,。但是，燃燒處理也有明顯缺陷,，首先,，仍然存在二次污染，燃燒仍然要排出灰渣,、廢氣,。特別是近年來出現(xiàn)的“二惡英”，其毒性比氰化物大1000倍,，使人憂心忡忡;其次是單位投資和處理運轉(zhuǎn)成本較高;再次,，就是對廢物有一定要求，即要求其熱值至少大于4000kJ/kg,。因此,，對經(jīng)濟不發(fā)達國家來說，城市垃圾幾乎達不到此要求,，故很難普遍推廣使用,。
燃燒一般要經(jīng)過脫水、脫氣,、起燃,、燃燒、熄滅等過程,?？刂拼诉^程的因素主要有三個，即時間,、溫度和燃料與空氣混合的湍流混合程度(習慣稱三T),。一般認為，燃燒時間與固體廢物粒度的平方近似成正比,，粒度越細,，其與空氣的接觸面積愈大，燃燒進行就越快,，廢物停留時間就越短,。另外，燃燒中氧氣濃度越高,，燃燒速度和質(zhì)量就愈高,，因此,，必須使燃料中有足夠的空氣流動，燃料與空氣的湍流混合度越高,，對燃燒的進行越有利,。
一般來講，燃燒的工藝包括固體廢物的貯存,、預處理,、進料系統(tǒng)、燃燒室,、廢氣排放與污染控制,、排渣、監(jiān)控測試,，能源回收等12大系統(tǒng),。
(2)熱解:熱解是將有機物在無氧或缺氧條件下高溫(500～1000℃)加熱，使之分解為氣,、液,、固三類產(chǎn)物，氣態(tài)的有氫,、甲烷,、碳氫混合物、一氧化碳等可燃氣體;液態(tài)的有含甲醇,、丙酮,、醋酸、乙醛等成分的燃料油;固態(tài)的主要為固體碳,。該法的主要優(yōu)點是能夠?qū)U物中的有機物轉(zhuǎn)化為便于貯存和運輸?shù)挠杏萌剂?，而且尾氣排放量和殘渣量較少，是一種低污染的處理與資源化技術,。
(3)濕式氧化:濕式氧化又稱濕式燃燒法,。它是指有機物料在有水介質(zhì)存在的條件下，加以適當?shù)臏囟群蛪毫λM行的快速氧化過程,。有機物料應為流動狀態(tài),，可以用泵加入濕式氧化系統(tǒng)。由于有機物的氧化過程是放熱過程,，所以,，反應一旦開始，就會在有機物氧化放出的熱量作用下自動進行,，而不需要投加輔助燃料,。排放的尾氣中主要含有二氧化碳、氮,、過剩的氧氣和其它氣體,，液相中包括殘留的金屬鹽類和未完全反應的有機物,。有機物的氧化程度取決于反應溫度、壓力和廢物在反應器內(nèi)的停留時間,。增加溫度和壓力可以加快反應速度,，提高COD的轉(zhuǎn)化率，但溫度最高不能超過水的臨界溫度,。
l微波處理:最新研究結(jié)果表明,，微波技術在放射性廢物處理,、土壤去污,、工業(yè)原油、污泥等的處理方面可以成功地應用,。目前雖還只是處于實驗室的研究階段,，但有關專家指出，微波技術在以后肯定能發(fā)揮其廢物處理方面應用的潛力,。
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