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固體廢棄物資源化

文檔作者：孫一峰，林妍妍，王文娟，許天華，張?zhí)煊? 文檔來源： 1．遼陽石化分公司研究院 2．遼陽石化分公司煉油廠，		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年11月16日
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第41卷第1期
2012年1月
化工技術與開發(fā)
Technology&amp;amp; Development of Chemical Industry
Vo1．41 No．1
Jan．2012
固體廢棄物資源化
孫一峰 ，林妍妍 ，王文娟 ，許天華 ，張?zhí)煊?
(1．遼陽石化分公司研究院，遼寧遼陽111003；2．遼陽石化分公司煉油廠，遼寧遼陽111003)
摘要：對工業(yè)固體廢棄物處理技術的現(xiàn)狀進行了介紹；指出了我國的再生資源回收利用產業(yè)存在巨大
的資源優(yōu)勢，目前工業(yè)固體廢棄物資源化已得到了廣泛的應用，介紹了固體廢棄物資源化的實例，并對未來
的趨勢進行了展望。
關鍵詞：固體廢棄物；資源化：環(huán)境
中圖分類號：X 705 文獻標識碼：A 文章編號：1671．9905(2012)01．0044。04
固體廢棄物(簡稱廢物)是指在社會的生
產、流通、消費等一系列活動中產生的一般不再
具有原使用價值而被丟棄的以固態(tài)和泥狀存在
的物質， 或者是提取目的組分廢棄之不同的剩
余物質。我國固體廢棄物主要來源有3個方
面，一是工業(yè)固體廢棄物；二是廢舊物資；三是
城市生活垃圾。這里我們主要介紹工業(yè)固體廢
棄物
1 工業(yè)固體廢棄物的特點、危害
工業(yè)固體廢棄物主要是工業(yè)生產和加工過
程中排人環(huán)境的各種廢渣、污泥、粉塵等，其中以
廢渣為主。其數(shù)量大，種類多．成分復雜。處理困
難，目前已成為世界公認的突出環(huán)境問題之一。
凡含有氟、汞、砷、鉻、鎘、鉛、氰等及其化合物和
酚、放射性物質的，均為有毒廢渣。工業(yè)廢渣不僅
要占用土地堆入、破壞土壤、危害生物、淤塞河
床、污染水質，而且不少廢渣(特別是有機質的)
是惡臭的來源，有些重金屬廢渣的危害還具有潛
在性。
2 工業(yè)固體廢棄物處理與處置方法
近年來，許多國家在固體廢物管理和綜合治
理方面堅持以降低污染和提升循環(huán)再生水平為
主導方向，堅持依法管理、完善管理政策、制定治
理規(guī)劃、研究和優(yōu)化處理工藝。穩(wěn)步推進了廢物
治理與循環(huán)利用進程。
2．1 處理方法
工業(yè)固體廢棄物的處理，即將固體廢棄物經
化學、物理、生物等途徑達到減量化、無害化或部
分資源化，以便于利用、儲存、運輸或最終處置的
過程。該過程分類如下：
(1)物理處理：通過濃縮或相變化改變固體廢
棄物的結構，使它便于運輸，利用，或最終處置。
(2)化學處理：采用化學方法破壞固體廢棄物
中的有害成分，達到無害化或將其轉變?yōu)檫m于進
一步處理處置的形態(tài)。
(3)生物處理：利用微生物分解固體廢棄物中
可降解的有機物，以便無害化或綜合利用的過
程。
(4)熱處理：通過高溫破壞和改變固體廢棄物
組成和結構，達到減量化、無害化或綜合利用的
目的。
(5)固化處理：采用惰性材料包容或固定固體
廢棄物形成固化體．用以填埋。主要針對有毒、有
害、放射性的固體廢棄物。
2．2 處置方法
工業(yè)固體廢物的處理，是將固體廢物置于符
合環(huán)保要求的設施或場所內，并不再回取的活
動。將一般的工業(yè)固體廢物或經過無害化處理后
的有害工業(yè)固體廢物進行最后的處置．是為了使
工業(yè)固體廢物最大限度地與生物圈隔離而采取
的措施，是控制工業(yè)固體廢物污染的最后步驟，
分為陸地處置與海洋處置。
陸地處置可分為土地耕作、永久貯存或貯留
地貯存、土地填埋。投海是利用海洋的環(huán)境容量
作者簡介：孫一峰(1986一)，男，助理工程師，從事聚酯新產品研究工作，聯(lián)系方式：E—mail：sunyf3@petrochina．tom．cn
收稿日期：2011-10．26
第1期 孫一峰等：固體廢棄物資源化 45
來處理固體廢物。其中部分被降解、同化。部分進
入底泥，凈化不徹底，有害因子得到了轉移，仍會
危害海洋的環(huán)境，進而威脅人類。雖然投?？梢?
暫時較經濟地“解決”同題，但治標不治本，對環(huán)
境構成了一種潛在的威脅。因此，海洋處置現(xiàn)在
已經被國際公約禁止。
3 國外固體廢棄物先進處理技術及應
用實例
固體廢棄物可以通過破碎、分選、堆肥、填
埋、焚燒、固化、資源化利用等處置技術進行處
理。在我國固體廢棄物的處理方法主要是焚燒，
填埋和堆肥。而國外的固體廢棄物處理技術發(fā)展
起步較早，其中較為成熟的技術有等離子氣化技
術和輻射技術。前者使用高溫的等離子炬將固體
廢棄物中的有機物轉化為合成氣(CO和H)進一
步用于生產乙醇、柴油等產品。后者利用原子輻
射和原子核輻射對污染物進行處理最終分解為
二氧化碳和水。具體介紹如下。
3．1 等離子氣化技術在固體廢棄物資源化中的
應用
等離子氣化技術是指利用等離子炬作為氣
化爐的熱源，而不是傳統(tǒng)的點火和熔爐。等離子
炬有著能產生高強度熱源的優(yōu)勢(約5500~C)，而
且操作相對簡單，氣化爐內的等離子體是一種高
度電離或者充電的氣體(見圖1)。
與焚燒完全不同的等離子技術是一種氣化
技術，由于其高溫和高熱密度，等離子技術幾乎
能將碳基廢物中的有機物完全轉化成合成氣(主
要為CO和H)，而無機物則可變成無害灰渣(玻
璃體)。對于固體廢物中的工業(yè)垃圾和有害廢物。
等離子氣化技術在國外已被證明是一種可靠的
處理措施。
圖1 等離子氣化過程示意圖
美國西屋公司(Westinghouse)的等離子體與
等離子氣化已有30多年的應用經驗，該公司早
在20世紀60年代就開始為航天用途建造等離子
炬。之后，等離子炬多年用于銷毀化學武器、印刷
電路板和石棉等有毒廢物。20世紀90年代初，該
公司在美國設置了一個處理固體廢物并帶有發(fā)
電的試驗裝置(圖2)。到20世紀90年代末，該公
司又在日本建造了一個中試規(guī)模的等離子氣化
裝置，主要將生活垃圾、污水污泥、廢舊汽車粉碎
后的殘留物等進行處理。可處理的固體廢物包括
城市固體垃圾、危險垃圾、工業(yè)垃圾、建筑垃圾、輪
胎、地毯、汽車粉碎殘渣、液體與泥漿等，以及石油
焦、劣質煤和生物質。2000年以來，擁有和掌握這
項技術的加拿大阿爾特公司(ALter)在全球范圍
內積極推進建設商業(yè)化規(guī)模的等離子體垃圾處
理項目．并且已有4個成功業(yè)績和正在運作多個
類似項目(除發(fā)電外，還有一個項目是用合成氣
生產乙醇)
圖2 等離子氣化垃圾發(fā)電裝置
固體廢物的等離子氣化處理的投資可能會
高一些，但經過分析，經濟上是可行的。與垃圾焚
燒發(fā)電比較，由于等離子氣化爐溫度高和固體廢
物氣化徹底，產生蒸汽和發(fā)電的效率更高一些，
可外售的電量也要多一些。如果等離子氣化后的
合成氣用于制取化學品，經濟效益會更明顯。
等離子氣化技術處理固體廢物的無害化效
果是該技術的優(yōu)勢。ALter NRG采用等離子氣化
技術在日本建設的日處理220t城市垃圾和汽車
廢渣的工廠，以及13處理20t城市垃圾和4t廢水
污泥的工廠，運行6年多來，檢測的排放物氣體中
的氮氧化物、二嗯英和呋喃能滿足美國、加拿大、
日本和歐盟的最嚴格要求。該公司提供了在日本
的兩個業(yè)績工廠2008年的檢測數(shù)據(jù)報告(表1)。
化工技術與開發(fā) 第40卷
表1 日本的兩個業(yè)績工廠2008年的檢測數(shù)據(jù)報告表
煙灰，mg。m 40 <10 20 <16～17
虧 120 <2～2 60 <5
零氧 150 79-130 150 69-84
，氯化復3 200 6-31 100 86~93
／ 篙總~m量-3 0．01 0．0020~0．0o94 o．05 o．0oo4~0．0026
由上述可見我國可借鑒國外經驗．嘗試采用
等離子氣化技術建設垃圾焚燒發(fā)電廠(包括其他
工業(yè)垃圾和危險固體廢物的處理裝置)。以取得
其他技術所不能達到的無害化效果和綜合效益。
3．2 輻射技術在固體廢棄物資源化中的應用
輻射技術是指利用原子輻射和原子核輻射
對物體進行加工的技術。輻射對被輻照物體的結
構分子產生多種作用，包括交聯(lián)、裂解、固化以及
接枝改性等。利用射線加工方式簡單，功能多
樣，這使得它具有很多優(yōu)點：安全可靠．對環(huán)境無
污染，低成本，高效益。
輻射技術能處理各種污染物，只要調節(jié)輻射
劑量就行。輻射處理時不需另加化學品．不會引
起二次污染。有些污染物最終分解為二氧化碳和
水，不留污染痕跡。
學者們多年的研究發(fā)現(xiàn)，輻射在聚合物處理
過程中起著非常重要的作用．許多發(fā)達國家已將
輻射技術應用于城市固廢的資源化中 同時，很
多國家的科研機構、高等院校和工業(yè)部門正進行
著大量輻射加工項目的開發(fā)研究和中間實驗工
作，輻射加工作為一種新工藝、新技術越來越受
到世界各國的重視
美國的CYCLEAN公司采用輻射技術可以
100％回收利用建筑垃圾，再生舊瀝青路面料，其
質量與新拌瀝青路面料相同．而成本可減低1／3，
同時節(jié)約了垃圾清運和處理等費用，大大減輕了
城市的環(huán)境污染
高分子物質的輻射裂解包括的材料較多，有
天然高分子，如甲殼素(海產品垃圾蟹殼和蝦殼
的主要成分)的輻射裂解、纖維素(農林業(yè)垃圾
木材和農產品秸桿的主要成分)的輻射裂解。上
海大學的周瑞敏教授等人在2002年應用輻射技
術處理漿粕，在低輻射劑量(<10 kGy)漿粕經過
輻照處理后，在粘膠纖維的磺化過程中，CS 的用
量減少約30％ ，從而減少CS 的排放量，用紅外
光譜技術證明輻射使得纖維素的結晶受到破壞．
從結構上說明輻照纖維素在化學試劑用量大量
減少的情況下，能用于生產合格的粘膠。
合成高分子材料的輻射裂解技術已經產業(yè)
化，市場上已有產品銷售。如聚四氟乙烯(PTFE)
的輻射裂解，目前全球氟樹脂的消費量約為12
萬t，其中70％左右為PrFE。PTFE極其穩(wěn)定，在
環(huán)境中幾十年都不會降解．給環(huán)境帶來不利的影
響。經過輻照的PrrFE可以獲得納米級的粉末，
它是一種耐高溫的有機潤滑劑．加入潤滑油、潤
滑脂中，可大大提高這些產品的質量。另外，對
廢棄的聚四氟乙烯粉末進行輻照以制造墨水、衣
服以及潤滑劑的主要成分現(xiàn)在也成為工業(yè)界的
一個熱點。
輻射技術作為一項高科技高效益的新技術，
具有節(jié)省能源、產品不含雜質、無公害、反應易控
制、適合大規(guī)模生產等特點，因而有很大的發(fā)展
潛力 就國內外研究現(xiàn)狀來看，輻射技術在污泥、
橡膠等固廢處理上應用較多，在其他類型固廢方
面的應用還有待進一步研究。在生存環(huán)境日益惡
化、可持續(xù)發(fā)展已成為人類共識的情況下，無污
染、節(jié)能的輻射技術在固體廢棄物資源化研究中
將會起到越來越重要作用，未來的市場前景將會
十分廣闊。
綜上所述．這些應用技術不但可以緩解對自
然資源的消耗和保護自然資源，而且還可以提高
固體廢棄物的利用價值，減少環(huán)境污染，實現(xiàn)社
會與工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?？梢婋S著研究的不斷發(fā)
展．固體廢棄物資源化利用會越來越廣泛，應用
技術也會越來越成熟。
4 我國固體廢棄物資源化的現(xiàn)狀與發(fā)
展趨勢
總的來說．與國外固體廢棄物資源化的先進
技術與迅猛發(fā)展相比，我國在這方面的研究與應
用就明顯不足。綜合利用還不夠高，工業(yè)固體廢
棄物資源化主要用于建材方面，例如制造燒結
磚、鋪筑道路等；農業(yè)固體廢棄物資源化主要用
于堆肥：而城市垃圾主要用于生產混凝土等。
第1期 孫一峰等：固體廢棄物資源化 47
4．1 我國固體廢棄物資源化的現(xiàn)狀
在固體廢棄物綜合利用方面，我國已創(chuàng)出了
符合國情的技術路子，即以大宗利用為主，兼顧
多功能、高效能的利用，在取得環(huán)境效益和社會
效益的同時，注意盡可能收到良好的經濟效益。
多年來，大力研究和開發(fā)了工業(yè)廢渣耗用量大的
水泥、墻體材料、筑路、填方等方面的技術。化工、
石化等行業(yè)還在固體廢棄物回收利用方面開發(fā)
了多種無廢、低廢的清潔工藝技術。據(jù)統(tǒng)計，自
1985年以來，工業(yè)固體廢物綜合利用率平均每年
遞增l％～2％：2000年工業(yè)固體廢棄物綜合利用率
達到50％(見表2)。綜合利用不但消除了污染，而
且產生了可觀的經濟效益。但總的來說，我國固
體廢棄物的綜合利用還不夠高，主要用于建材方
面。我們應該積極響應國家號召，將固體廢棄物
綜合利用，不僅保護了環(huán)境，還可以收到良好的
經濟效益。
表2 我國工業(yè)廢渣的綜合利用趨勢
4．2 工業(yè)廢渣在道路建設工程中的應用
(1)重礦渣的利用。重礦渣也叫塊渣，是高爐
熔渣在指定的渣坑或渣場自然冷卻或淋水冷卻
形成的較為致密的礦渣后，再經挖掘、破碎、磁選
和篩分而得到的一種類石料礦渣。由于重礦渣的
塊體強度一般都超過50MPa，相當或超過一般質
量的天然巖石．因此，重礦渣碎石可作道路的墊
層或基層。例如河北宣化鋼鐵公司的廠礦道路基
層是高爐渣混合基層料，配合比為：石灰：粉煤灰：
高爐干渣=7：13：80。經過試驗能夠滿足廠礦道路
基層的各項要求。也可用在瀝青碎石道路和混凝
土道路工程上。
(2)鋼渣的利用。鋼渣是煉鋼過程中排出的廢
渣．是煉鋼過程中的必然副產物。鋼渣產生率約
為粗鋼的15％～20％。目前，歐美、日本等發(fā)達國家
的鋼渣利用率已近100％，其中5O％～60％用于筑
路。而我國的鋼渣利用率較低，鋼渣的綜合利用
任重道遠。鋼渣碎石具有容重大、強度高、表面粗
糙、不滑移、穩(wěn)定性強、耐侵蝕和耐久性好，與瀝
青結合牢固等優(yōu)良性能，特別適于在鐵路、公路、
工程回填、修筑堤壩和填海造地等地方代替天然
碎石使用。天津港二號路2．42 km的路基回填擠
淤，天津新港四號路5．93 km填筑路基．寶成鐵路
復線江油車站工程試驗段填筑路基，邯鄲市某二
級公路填筑路堤，312國道蘭州柳溝河至忠和高
速公路的試驗路段填筑路堤．遼河油田地面多項
程回填地基，京深高速公路邯鄲市馬峰二級公路
填筑軟基，京滬高速鐵路徐滬段填筑路基等都是
用了鋼渣作為路基填筑材料。
4．3 我國固體廢棄物資源化的新方向
長期以來，人類走的是建立單個工業(yè)生產體
系的道路．而每一個體系，都只對原料的一兩種
成分感興趣。比如礦石，有的只需要其中的鐵，有
的只需要其中的銅．其余的都當成廢物扔掉。在
大多數(shù)工業(yè)生產中，最終產品的量通常只占所加
工的原料總量的5％～lO％ ，其余的9O％～95％通
過工業(yè)加工都轉化成了廢棄物。這就是目前存在
的由歷史形成的傳統(tǒng)的工業(yè)生產模式。
在分析了100多年以來工業(yè)的發(fā)展、自然資
源的消耗和廢物的產生情況后，不難得出結論，
社會經濟不能再在上述的傳統(tǒng)的工業(yè)生產模式
下發(fā)展了。要解決這些威脅人類生存的大問題，
就要尋找工業(yè)生產以至整個社會經濟發(fā)展的新
模式，創(chuàng)建無廢生產就是在尋找新模式過程中得
出的結論。無廢生產的要求是要將生產廢物和生
活廢物作為二次原料返回到工業(yè)生產中，從而達
到無廢排放．實現(xiàn)“原料資源——生產消費——
二次原料資源”這種最高層次的物質流的閉路循
環(huán)，應最大可能的利用能源資源的潛能。為了達
到無廢生產這一個重要目標．應當在各個層次上
考慮實現(xiàn)各種物料的循環(huán)。單個的無廢工藝流程
雖然存在．但很少見：由數(shù)個工藝流程組合起來
形成的無廢生產，則相對要容易一些；而在工業(yè)
區(qū)域的范圍內或區(qū)域生產綜合體中組織無廢生
產，則更容易實現(xiàn)．因為其中一些企業(yè)產生的廢
(下轉第31頁)
第1期 許國根等：核主成分分析一廣義回歸神經網(wǎng)絡法研究70種烷烴類有機化合物的氣相色譜保留指數(shù)
測模型研究[J]．商場現(xiàn)代化，2008，26：195．
[17] 谷志紅，牛東曉．廣義回歸神經網(wǎng)絡模型在短期電力
負荷預測中的應用研究[J]．中國電力，2006，(4)：11一
l4．
[18] 張德豐．Matlab神經網(wǎng)絡應用設計[M]．北京：機械工
業(yè)出版社．2008．
Study on Gas·chromatographic Retention Index of 70 Alkanes by Kernel Principal
Component Analysis·generalized Gegression Neural Network M ethod
XU Guo—gen，XUHao，CHEN Ran
(College of Second Artillery Engineering，Xi’an 710025，China)
Abstract：A method for the estimation and forecasting of the gas—chromatographic retention indexes of 70 alkane
on squalane stationary phase at the column temperature of 50℃ was developed by means of the kernel principal
component analysis—generalized gegression neural network．The kernel principal component analysis is used to
reduce 70x8 dimensional samples to 5 1 x3 dimensional samples in order to save the calculation time and then
the generalized regression neural network is used to predict the retention indexes of 19 alkanes using 5 1 x3 di—
mension samples as training cluster．The calculation results of the method meet the error demand．
Key words：kernel principal component analysis；generalized regression neural network；retention index
(上接第47頁)
。。 " ‘。 ¨ ‘。 ¨ ‘‘‘1． ’¨¨ ’”?·- ?！?" ‘’l? I-‘’ lI 。’?? ¨¨l·一 。 -。 ??· ·‘ I-·-’¨¨I1? ‘
物，可作為其它企業(yè)的二次原料而加以利用，從
而在總體上達到無廢生產的目的?？梢娭挥袑⒉?
同企業(yè)單位聯(lián)合起來形成一個新的生產方式．實
現(xiàn)對固體廢棄物的資源化再利用是解決固體廢
棄物存在問題的必然途徑。
5 結論
我國的再生資源回收利用產業(yè)存在巨大的
資源優(yōu)勢，并蘊含著不可估量的市場潛力。而我
國固體廢物處理技術缺少具有自主知識產權的
技術集成，創(chuàng)新能力較弱。固體廢物處理技術研
¨ ?！痩?．- · ?¨- -。 ? ·一 。¨¨l ?！?#168;¨·． ·‘
發(fā)還停留在學習、消化國外先進工藝技術的階
段，重復、模仿是主要的研發(fā)方式，缺乏原創(chuàng)性開
發(fā)。我們應該加快固體廢物行業(yè)科技創(chuàng)新，提升
行業(yè)技術水平，結合重大環(huán)境保護項目，支持發(fā)
展具有自主知識產權的環(huán)保技術。加大投入力
度，創(chuàng)建多元化的產業(yè)投資環(huán)境，從而實現(xiàn)變廢
為寶。無廢生產的最終目的。
參考文獻：
[1] 徐丹華，馬振珠，梅一飛．工業(yè)固體廢棄物資源產業(yè)化
發(fā)展路徑探討[J]．中國建材科技，2008，(2)：56．60．
[2] 趙麗華，趙中一．固體廢棄物處理技術現(xiàn)狀[J]．環(huán)境科
學動態(tài)，2002。(3)：26．27．
Recycle of Solid W aste
SUNYi-fe ，LINYah—yan ，WANG Wen-juan ，XU死帆一hua2，ZHANG"l~an—yu
(1．ResearchInstitute ofLiaoyangPetrochemicalCompany，Liaoyang111003，China；
2．Petroleum Refinery，Liaoyang Petrochemical Company，Liaoyang 1 1 1003，China)
Abstract：The present thesis introduced the current situation of industrial solid waste processing technique，
and indicated that there was enormous resource superiority in renewable resources recycle industry in China．At
present，industrial solid waste had been applied widely．This thesis also described some examples of solid waste
recycling and states the future of it．
Key words：solid waste；recycle；environment

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