一般工业固体废物处理现状研究与展望

唐映红

（佛山市格美环保科技有限公司，广东 佛山 528100）

1 一般工业固体废物市场现状

1.1 一般工业固体废物产量大

一般工业固体废弃物（以下简称一般固废）是指从工业生产、交通、邮电通信等行业的生产、生活中产生的没有危险性的固体废物。如尾矿、矸石、废旧轮胎、橡胶、废纸、菌渣、酒渣、服装加工边角废料、皮革等[1]。这些废物如果不妥善处理，将对生态环境产生一定的污染和破坏。

随着我国科技发展，一般工业产生的固体废物产量也持续增长。根据2021 年10 月21 日在第十三届全国人民代表大会常务委员会第三十一次会议上全国人大常委会副委员长沈跃跃作出的《〈中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法〉实施情况的报告》显示，我国每年一般固体废物产量约33 亿t，如果算上电子废物冶炼矿渣、粉煤灰等，我国一般固废堆存量估计超过1 000 亿t。

1.2 一般固废处置需求量大

一般固废对于土壤、水、大气都会造成一定的污染[2]。我国可持续发展战略要求一般固废必须得到有效的处理，因此一般固废处置类型企业的需求巨大。随着环保行业的竞争加剧，产业升级、科技化提升，固废处置业将持续增长，目前已经有5 000 家以上的大型企业进军环保市场，固废处置业市场空间将达2 000 亿元以上。

1.3 一般固废处置存在问题

1.3.1 处置技术有限

目前，一般固废处置方式处置技术以焚烧、填埋为主，但综合利用的较少。

1.3.2 投入成本高

一般固废受行业来源不同导致其种类不同，成分也不固定，处理和利用困难，需要特殊设备以及专业技术人员，所以处置成本较高。

目前一般固废常用填埋方式处置，容易造成臭气、温室效应、爆炸等污染及隐患，填埋需要大量的土地，产生的渗滤液处置成本较高，并且一般固废中常有废塑料、橡胶等难降解物质，严重制约了填埋业的发展。

1.3.3 处置能力滞后

虽然近年来我国一般固废处理业快速推进，但是行业规模特点基本是散、小、弱，处置投资大，运营成本高，利润低，且容易造成二次污染等问题，因此造成产废量大于处置量、处置能力滞后的现状。

1.4 原因分析

在固废治理领域，国家不断出台各项政策，引导处置企业规范、健康和持续发展。一般固废处置行业发展至今，处置能力虽然有一些提高，但随着工业快速发展，仍显不足，究其原因如下。

1.4.1 环保监管力度需要加强

国家新《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》的出台，各级执法单位的严格执法，再到全民参与的环境监督，产废单位在多重的监管中运行生产。但现实中仍出现环保监管不力的现象，这对一般固废处置产业规范性和发展是不利的。

1.4.2 处置行业运作规范性和专业化有待提高

目前国内一般固废处置行业鱼龙混杂，既有技术和服务一流的环保公司，也有滥竽充数、掺杂造假的单位。并且业内人员水平参齐不齐，出现管理不到位、专业知识缺乏的现象，需要加大一般固废从业单位及人员的职业技能及规范操作培训。

1.4.3 技术交流封闭

近年来一般固废从业人员业内交流和沟通相对封闭，对技术相对保密，但行业的发展需要提升技术和推广，所以需要建立沟通平台，加强业内的资源共享和技术交流，加大合作机遇，促进行业快速发展。

1.4.4 行业融资能力不足

目前一般固废处置企业大多是中小企业的自然人投资建设，没有采用社会融资方式来扩大企业发展规模，特别是一些无资产抵押的小企业，资金压力较大，导致产业发展受限，行业面临较大的压力。

2 一般固废处置技术现状

2.1 一般固废处置技术概况

一般固废处理技术主要有物理法、化学法、生物法、固化法、热解法等[1]。物理法一般是将一般固废经过破碎、打包处理，便于贮存、运输和利用。化学法一般是添加化学原料例如添加生石灰、石膏等将一般固废进行无害化处理。生物法一般针对有机物含量高的一般固废，利用微生物消解技术处理。固化法一般是用水泥材料将一般固废包覆后进行安全处理。热解法是利用高温破坏一般固废的组分从而达到无害化处理，热解法有焚烧、湿式氧化、热裂解等方式。

一般固废不同的成分需要不同的处置技术，所以任何一种处置技术并非完全适用于所有的一般固废。另外不同的处理技术对其处理结果也有差异。因此需要按一般固废种类、主要成分、数量、来源、产生工艺条件等因素选择合适的处理技术或者是多种技术的组合处理。

2.2 一般固废的种类及主要成分

一般固废是固废的一种，是工业生产和经营活动产生的固态、半固态物质，对环境有一定危害[3]。但与危险废物相比，其危险性较低，管理严格程度不一样。一般固废按其来源不同，产生的类别和成分也不一样，见表1。

表1 不同行业产生的一般固废种类

就一般固废的来源而言，食品工业产生一般固废主要以蛋白质和脂肪类的鱼肉、粮食类和植物性纤维类的蔬菜、瓜果等为主要成分；纺织服装、橡胶、皮革、塑料等工业产生一般固废以废橡胶、废塑料、废布、皮革边角料、废纤维等为主要成分；造纸、木材、印刷等工业产生一般固废以植物性纤维等为主要成分；冶炼行业产生一般固废主要以金属、废矿渣、粉煤灰等为主要成分；采矿、建筑、机械、交通、电器、仪器仪表等工业一般固废主要以废金属、硅钙盐类废石、尾矿、废木、废砖瓦、废水泥制品、粘土、陶瓷等为主要成分。

3 不同的一般工业固废的处置技术研究

3.1 以含硅钙盐类为主的一般固废处置技术研究

对于陶瓷、水泥、砂、石、粉煤灰、电石渣等以氧化硅、氧化钙、酸式盐、碱式盐为主的一般固废大多是含硅酸钙的盐类物质，目前的处理技术有物理法、化学法、固化法、热处理法等。其中物理法和固化法主要是将一般固废经过破碎后与其他物料混合或包覆，制备成新的材料，实现资源回收与利用。彭宁等将粉煤灰、脱硫石膏、电石渣等一般固废和水泥掺入到人工含盐砂砾土进行加固用以制备成新的建筑材料[4]。化学法对陶瓷、水泥、砂、石等以氧化硅、氧化钙、酸式盐、碱式盐等为主一般采用热处理，使之转化为其他物质，如经粉碎后按不同比例通过高温烧结制备复合水泥、陶瓷或者玻璃等。连水瑕等以几种富含SiO2的一般固废（硫酸铝废渣、黄磷炉渣、赤泥、高炉渣、粉煤灰等）为原料制备白炭黑，为一般固废的综合利用及其可持续发展提供参考[5]。Belviso 等将赤泥和粉煤灰混合后，在600 ℃下碱熔处理，在连续4 d 保持温度在25～40 ℃的热水下合成了磁性沸石[6]。邹正禹等以水泥和粉煤灰为原料，添加活性FeS，按照最优配比匀混造粒，经过高温和自然养护后，制备出优级陶粒[7]。化学处理法、结合热处理法能够将含硅、钙等硅酸盐类的一般固废进行资源化再利用，制备成为新的物料，既解决了此类一般固废的处理，减少了污染风险，又充分利用了废物，实现了资源化利用和可持续发展。

3.2 以有机物类为主的一般固废处置技术研究

以蛋白质、脂肪、植物性纤维素等有机物为主的一般固废大多是在食品加工过程中产生。国内外对该类废物的处理技术主要参照厨余垃圾的处理技术，主要利用生物法处理，例如堆肥、微生物发酵等，此外也有以通过水解技术制备生物燃料。

李治阳等开发厨余垃圾好氧发酵新技术，实现厨余垃圾快速降解，有机质去除率达到90%以上；并利用污水处理系统、废气处理系统对降解产物实现就地无害化处理，还可以收集好氧发酵过程中的能量[8]。高婷等将厨余垃圾厌氧发酵后的沼渣（BR）经过干燥、破碎、筛分处理后，通过炭化热解，结果确定沼渣炭的最佳制备条件[9]。

利用厨余垃圾制备生物燃料主要有2 种方法：一种是酯交换法生产，主要成分是脂肪酸甲酯类的燃料；另一种是加氢法催化法生产，此法生产的生物燃料基本与工业柴油相同，但性能更好[10-11]。

综上，以蛋白质、脂肪、植物性纤维素等有机物为主要成分的一般固废均可以通过生物发酵法或化学法处理等，将其转化为有机肥、生物炭、燃料等物质，资源化利用率高，处理残留低。

3.3 以高聚合物为主的一般固废处置技术研究

对于废塑胶、皮革边角料等为主的一般固废，一般采用焚烧、填埋等方法处理，对环境造成危害，与可持续发展相违背。而采用催化热解、生物降解等技术目前取得了大量的研究进展。

催化热解法可以将含废塑胶、皮革等一般固废转化为燃油、烯烃等化学品，既实现了处理，又实现了资源转化[12]。

引入催化热解法常用的催化剂有SiO2/Al2O3、沸石分子筛、金属氧化物、活性炭和FCC 等。黄明等研究用5 种分子筛：HZSM-5（25）、USY、HY、MCM-41、HZSM-5（85）对低密度聚乙烯（LDPE）催化热解的影响，结果显示HZSM-5（25）型催化剂裂解效果最好[13]。安杰研究PE、PP 大分子催化转化反应过程，以微孔-介孔多级孔催化材料（包括介孔化ZSM-5、含ZSM-5 微孔结构单元的介孔MCM-41 等分子筛催化材料） 为基础，提高废塑料催化转化过程低碳烯烃、BTX 芳烃等化工原料或高品质液体燃料的收率[14]。

对于废塑胶、皮革类的一般固废的生物降解技术，张彤从青岛小涧西垃圾填埋场的废塑料和土壤样品中筛选出3 个具有聚氨酯降解能力的自然菌群，这3个自然菌群能够降解水性聚氨酯和聚酯型聚氨酯薄膜，产生己二酸和1，4－丁二醇等在聚氨酯合成的单体[15]。刘先睿以垃圾填埋场土壤作为菌株来源，用低密度聚乙烯（LDPE）为唯一碳源，选择性培养一个具有LDPE降解潜力的菌株C5 能在90 天将LDPE 厚度减少26%，有助于实现废塑胶的生物降解，推动实现双碳目标[16]。

此外，还有将废塑胶、皮革等一般工业固废转化为其他产品的研究。孙业新等将5 种废塑胶，即低压聚乙烯（HDPE）、高压聚乙烯（LDPE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）按不同的配比与炼焦煤进行共焦化，结果表明，添加废塑料可使煤气中的可燃成分（H2、CH4、CO）含量均有不同程度的增加，从而提高焦炉煤气的热值[17]。仇雪霞用旧电视机外壳为原料，利用磺化反应和溶胀-渗透法制备大孔型、强酸性阳离子交换树脂（MCER），再将二乙醇胺（DEA）接枝到MCER的磺酸基官能团上，制备有机胺复合材料（MCERDEA），可以应用于煤电厂捕集烟道的CO2[18]。

4 结论与展望

一般固废因其来源不同而导致种类不同，且成分复杂繁多。总结之前针对不同种类的一般固废处理技术的研究成果，对于不同产业的一般固废的处理，提供以下建议与展望。

4.1 对于以废金属、硅钙类无机盐类的一般固废，可将废金属进行分类回收再利用；对无机物盐类的一般固废以烧结的方式制成陶瓷、水泥、玻璃、砖、瓦等建筑材料进行资源回收。

4.2 对于以废塑胶、烃类、橡胶、纤维类等一般固废，既可在源头先分好类，重新加工利用，也可在后端通过热解或者碳化方式回收聚合物单体，或制作燃料，或回收其热能。

4.3 对于植物纤维素类的一般固废，可采用热解的方式制备小分子有机物或者碳化后回收能量。

4.4 对于食品工业的一般固废，可参照厨余垃圾的处理方式，以利用微生物技术，采用堆肥、微生物发酵等实现资源综合利用。

4.5 一般固废的资源化综合利用，关键在源头分类，再按照不同的种类和成分选择合适的处置技术和工艺。

4.6 一般固废的资源综合利用不仅可以减少对环境的危害，而且还能够将一般固废的价值还原，提高资源的利用率，降低生产成本，节能减排，对构建绿色宜居社会，推动国民经济发展意义重大。