固体废物的产生、危害及技术创新现状分析

固体废物的产生、危害及技术创新现状分析

概述

固体废物，是指在生产、生活和其他活动过程中产生的，已经失去原有价值或者未失去价值而被丢弃、遗弃的固态、半固态和装有容器的气态物品和物质，以及法律、行政法规规定纳入废物管理的物品和物质[1]。

固体废物来源于工农业生产和社会生活，随着城镇化的快速发展，固体废物产生量逐年增加，对生态环境造成严重破坏，处理不当还会浪费资源。

随着环境保护力度的加大，固体废物引起的水环境、大气环境、土壤环境恶化问题越来越受到重视。固体废物作为新兴产业，其发展离不开技术创新。因此，从专利这一技术创新最突出的代表角度进行分析，有利于探究固体废物行业的技术创新现状和存在的问题，也有助于把握行业的技术发展趋势，从而推动行业的技术创新[2]。

固体废物是指人们在生产、生活过程中产生的固体废物。

固体废物按其成分可分为有机废物和无机废物；按其形态可分为固体废物、半固体废物和液态（气态）废物；按其污染特性可分为危险废物和一般废物；按其来源可分为工矿、工业、城市生活、农业和放射性废物。此外，固体废物还可分为有毒和无毒两大类。

中国分类管理现状

中国的固体废物分类管理以2004年通过的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》为基础，将固体废物分为危险废物、工业固体废物和生活废物三类，并对危险废物实行转移单制度和经营许可证制度。2020年新修订的《固体废物法》将固体废物分为农业固体废物、工业固体废物、危险废物、生活废物和建筑废物五类，进一步细化了固体废物的分类管理要求[3]。

虽然我国在固体废物分类管理方面取得了进展，但仍存在不少问题：

（1）固体废物分类回收体系不健全，回收不规范，回收效率低；

（2）分类回收和资源利用意识缺乏，社会参与度低；

（三）固体废物分类制度没有充分体现重点预防管理原则。我国现行的固体废物分类制度——《国家危险废物名录》收录了46大类危险废物，但由于生产过程复杂，产生的废物种类繁多，46个大类并不能完全覆盖所有有毒有害固体废物。

（4）国内环境管理将固体废物分为一般固体废物和危险废物。随着国民经济的快速发展，固体废物种类逐年增多，产生了具有一定危害因素，但尚未列入危险废物名录或认定为一般固体废物的废物。以含油污泥为例，其含有大量老化原油、细菌、酸性气体及腐蚀产物等，成分复杂，数量庞大。由于该类废物本身含有有害物质或在无害化处理过程中产生有害物质，按一般固体废物管理时容易造成二次污染。因此，需要建立有效的管理制度，规范该类固体废物的鉴别、管理和处置。

综合加工技术

针对目前固废处理的现状，固废处理中常用的综合处理技术主要有：

预处理技术

近年来固体废物产生量逐年增加，以2015年至2019年数据为例，在此期间，工业、农业、城镇固体废物（源头分类法）年均复合增长率超过15%。固体废物产生量的增加不仅给环境带来一定的压力，也对废物处理提出了更高的要求。针对目前固体废物处理的现状，在各个城市，特别是大城市，大量的固体废物占用空间大，处理难度大，因此需要适当的预处理技术来降低固体废物处理的难度。预处理技术主要包括：污泥分选技术。在固体废物处理中，分选技术是实现废物减量化和再利用的关键。

目前，我国固体废物的分选主要包括粒度差异分选和危险废物分选两大类，其中，前者是利用专业设备，将废物按照其粒径大小，分选成不同的粒度类别；后者是通过相关技术手段，从固体废物中筛选出危险废物和有用废物；在压实技术上。

压实技术的作用是通过压实设备对固体废物进行压缩，增加废物密度，从而达到减容、降低固体废物运输成本等目标。该预处理技术的应用范围包括塑料瓶、易拉罐等。在某区域利用压实技术处理固体废物的效果如下图所示。

随着破碎设备的不断更新，我国固废处理工作中常用的破碎设备种类逐渐增多，低温破碎机、剪切破碎机、反击式破碎机等设备可以为固废预处理提供很好的支持。该预处理技术的作用是将固废破碎，使固废中的大空隙减少，同时使固废粒径更加均匀。在实际预处理工作中，可根据固废的破碎要求和种类，选择合适的破碎设备进行综合处理。

固废压实处理效果

焚烧技术

焚烧技术是目前固体废物处理中常用的方法，利用该综合技术处理固体废物的原理是在高温环境下促使固体废物分解氧化，从而达到利用余热能、减少体积的目的。结合以往固体废物处理经验，该综合处理技术的应用优势是：处理量大，占地少，固体废物焚烧处理的原理如下图所示。从下图可以看出，固体废物焚烧处理工艺流程简单，只需通过加料、焚烧、进风等环节即可完成固体废物的处理。焚烧处理设备占地面积小，单次处理量大，可满足固体废物量大的城市日常垃圾处理要求；其利用的依据是可利用可燃物热能。焚烧技术的再利用原理主要体现在利用了废物中可燃物的热能。 固体废物焚烧产生的热能可用于发电、供暖等。

焚烧处理原理

但是该技术除了有优点之外，也存在一定的缺点，具体为：设备使用寿命短，长时间的焚烧过程容易导致设备表面生锈。由于设备使用寿命短，可以判断，采用该方式处理固废期间，处理装置的投资和运行维护费用较高；容易造成大气污染，固废焚烧后，产生的固体颗粒物（烟气）和有害气体大部分直接排入大气，该过程容易造成大气污染问题。

热解技术

热解技术是源自焚烧技术的一种综合处理技术。该技术处理固体废物的原理是将固体废物置于缺氧或无氧环境中，在1000~2000℃的高温下持续加热，使其自然分解为气态、固态和液态产物。与焚烧处理相比，该技术环保程度更高，有助于提高资源利用率。

垃圾填埋处理技术

垃圾填埋处理技术是处理城市垃圾和工业废弃物的常用方法，其处理过程是将大量固体废物埋入垃圾填埋场的地下。与其他综合处理技术相比，该技术具有处理量大、效率高的优势。垃圾填埋技术可以在相对较短的时间内处理大量的固体废物，资金投入少，工艺简单。该技术可以快速降解固体废物，有助于防止泄漏问题。此外，该技术还可以提高固体废物的综合处理效率，为环境保护提供帮助。该技术可以更好地实现表面无害化，有效地保护环境。

此外，该技术也存在一定的不足：淤泥处理效果差；填埋处理模式下，固体废物未进行无害化处理，残留病毒、细菌较多；可能污染地下水，垃圾渗滤液会污染地下水资源，隐患较大；存在安全隐患；沼气存在重金属污染等隐患。

生物处理技术

在固体废物的综合处理中，生物处理技术的原理是：借助微生物的分解作用，将固体废物中的有机成分分解转化成可直接利用的肥料、能源等有益成分，从而达到固体废物资源化利用的目的。结合我国目前固体废物处理的现状，目前应用最为广泛的生物处理技术是堆肥。利用高温堆肥技术处理固体废物的工艺是：将有机固体废物筛分出来后，破碎成适当大小的固体。置于高温环境中发酵。随着微生物的大量繁殖，有机固体废物逐渐开始分解，其中的有机质成分在微生物的作用下转化为腐殖质。待肥料稳定后即可取出，剩余残渣可填埋。

与非固体废物的区别

新《固废法》进一步明确了固体废物和产品的定义，更加强调固体废物的综合利用。对于固体废物的利用，还需要参考以下文件。2018年5月15日发布的《工业固体废物资源综合利用评估管理暂行办法》和《全国工业固体废物资源综合利用产品目录》为工业固体废物的产品化提供了法律依据和政策支持（企业可申请免征环境保护税和减征增值税和所得税等相关产业扶持优惠政策）[4]。

固体废物与非固体废物的辨识流程请参考下图：

固体废物与非固体废物识别工艺处理质量措施

为了改善固体废物对环境的污染，可以对固体废物进行管理，采取以下措施：

加强加工技术创新

随着固体废物数量的增加，对固体废物处理的要求也随之提高，为此，需要加强对现有综合处理技术的创新和拓展，将更多具有环保、高效、资源利用率高等优势的固体废物处理技术运用到实际固体废物处理中。

完善固体废物综合处理体系

从我国目前各地区固体废物处理的现状看，各地区固体废物处理单一的现象比较明显，单一的处理手段难以保证固体废物资源化利用目标的实现。对此，需要在充分评估当地固体废物产生量和废物成分特点的基础上，引入适宜的综合处理技术，以扩大固体废物综合处理体系，间接提高城市固体废物处理质量[5]。

加强有用废弃物的回收利用

固体废物综合处理最终目的是减少固体废物残渣，提高资源利用率。从我国固体废物的构成看，工业废物产生的比重远远高于城镇垃圾和农村垃圾总量的总和。因此，在处理固体废物特别是工业废物时，要加强有用组分的回收和再利用。以硫铁矿渣为例，在实际处理工作中，要注意该类工业废物的特点，选择合适的方法回收其中的有用组分。可回收利用的含铁量高的电石渣可作为水泥生产的原料。含铁量低的高硅硫铁矿渣可作为水泥生产的配料。烧碱盐泥可作为氧化镁生产的原料。利用分离技术，可以提高含汞盐泥的处理质量，实现汞金属的回收[6]。