固體廢物處理技術

固體廢物處理技術是指將固體廢物轉變成適於運輸、利用、貯存或最終處置的技術，主要包括物理處理、化學處理、生物處理、熱處理及固化處理技術等。其中，物理處理是通過濃縮或相關變化改變固體廢物結構，但不破壞固體廢物的一種處理方法；化學處理是採用化學方法破壞固體廢物中的有害成分從而達到無害化，或將其轉變成為適於進一步處理、處置的形態；生物處理是利用微生物分解固體廢物中可降解的有機物，從而達到無害化或綜合利用；焚燒處理是利用燃燒反應使固體廢物中的可燃性物質發生氧化反應達到減容並利用其熱能的目的。

基本介紹

• 中文名：固體廢物處理技術
• 外文名：Solid waste treatment technology
• 處理原則：減量化、資源化、無害化
• 主要包括：物理處理、化學處理等
• 預處理技術：壓實、破碎、分選等
• 目的：便於運輸、降低污染

一、固體廢物處理的分類

(一) 物理處理

物理處理是通過濃縮或相關變化改變固體廢物結構，但不破壞固體廢物的一種處理方法，包括壓實、破碎、分選、增稠、乾燥和蒸發等，主要作為一種預處理技術。

(二) 化學處理

化學處理是採用化學方法破壞固體廢物中的有害成分從而達到無害化，或將其轉變成為適於進一步處理、處置的形態。由於化學反應條件複雜、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。對於混合廢物，化學處理可能達不到預期的目的。化學處理方法包括氧化、還原、中和、化學沉澱、固化等。

(三) 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，從而達到無害化或綜合利用。固體廢物經過生物處理，在容積、形態、組成等方面均發生重大變化，因而便於運輸、貯存、利用和處置。生物處理方法包括好氧處理、厭氧處理和兼性厭氧處理。與化學處理方法相比，生物處理在經濟上一般比較便宜，套用也相當普遍，但處理過程所需時間較長，處理效率有時不夠穩定。

(四) 焚燒處理

焚燒處理是利用燃燒反應使固體廢物中的可燃性物質發生氧化反應達到減容並利用其熱能的目的。有時焚燒處理不當可能造成局部大氣顆粒物濃度增加，因此對焚燒的場地及焚燒設施要有一定的注意。

(五) 熱解處理

將固體廢物中的有機物在高溫下裂解獲取輕質燃料。如廢塑膠、廢橡膠的熱解。

(六) 固化處理

固化處理就是採用一種固化基材，將固體廢物包覆以減少其對環境的危害，使之能較安全的運輸和處置。

二、固體廢物處理的原則

對不同性質的固體廢物，它們能造成的環境污染程度有較大的差異，因此所採用的處理原則也不盡相同。在《固廢法》中確立了固體廢物污染防治的“三化”原則，即固體廢物污染防治的“減量化、資源化、無害化”原則，並作為我國固體廢物管理的基本技術政策。

(一) 減量化

“減量化”是指通過合適的技術手段減少固體廢物的產生量和排放量。要達到固體廢物減量化的目的，首先要選用合適的生產原料。即儘量在源頭上減少和避免固體廢物的產生；其次要採用無廢或低廢工藝，儘量減少和避免在生產過程中產生的固體廢物；第三，提高產品質量和使用壽命，隨著使用壽命的延長，一定時間內廢物的累積量也能減少；第四，對產生的廢物進行有效的處理和最大限度的回收利用，減少固體廢物的最終處置量。如通過採用“清潔生產工藝”可有效地減少生產過程中產生的固體廢物；通過焚燒處理後，體積可減少80%～90%；在現行的技術條件下通過脫水、破碎、壓縮處理後也可實現減量的目的。

(二) 資源化

固體廢物的“資源化”是指對固體廢物施以適當的處理技術從中回收有用的物質和能源，即將固體廢物適當處理作為二次資源或再生資源利用的技術。主要包括三方面的內容：

1、物質回收，即從廢物中回收二次物質；

2、物質轉換，即利用廢物製取新形態的物質；

3、能量轉換，即從廢物處理過程中回收能量，生產熱能或電能。

固體廢物資源化具有一定的優勢，如提高環境效益，在資源化的過程中除去某些潛在的有毒性廢物。減少廢物堆置場地、降低生產成本，通過資源的回收利用節約原材料的購買；提高生產效率；降低能耗。

(三)無害化

固體廢物的“無害化”處理是將固體廢物經過相應的工程處理過程使其達到不影響人類健康，不污染周圍環境的目的。對固體廢物的“無害化”處理需要多種技術，套用較為廣泛的有垃圾焚燒、垃圾衛生填埋、有機物熱解氣化、有害廢物的熱處理和解毒處理等。由於固體廢物的來源、性質不同，無害化處理的過程也各有不同，一般需綜合考慮廢物的處理結果和處理成本。

三、固體廢物的預處理技術

固體廢物預處理是指採用物理、化學或生物方法，將固體廢物轉變成便於運輸、儲存、回收利用和處置的形態。主要有壓實、破碎、分選、脫水和乾燥等，也常是一種回收材料的過程。

(一) 壓實

壓實又稱壓縮，是利用機械的方法減少固體廢物的空隙率，增加其密度以增加物料的聚積程度。經壓實的固體廢物，具有便於裝卸和運輸、確保運輸安全與衛生、降低運輸成本和減少填埋占地的優點；又有利於製取高密度的惰性材料或建築材料，便於儲存或再次利用。但壓實不適用於剛性材料、含易燃易爆成分的材料以及含水廢物，如大塊的木材、金屬、玻璃及塑膠也不該壓實，因它們可能會損壞壓實設備。

固體廢物壓實的實質，可以看作是消耗一定的壓力能，提高廢物容重的過程。當固體廢物受到外界壓力時，各顆粒間相互擠壓、變形或破碎，從而達到重新組合的效果。根據操作情況，固體廢物的壓實設備可分為固定式和移動式兩大類。凡用人工或機械方法(液體方式為主)把廢物送到壓實機械中進行壓實的設備稱為固定式壓實器，如各種家用小型壓實器、廢物收集車上配備的壓實器及中轉站配置的專用壓實機等。移動式壓實器是指在填埋現場使用的輪胎式或履帶式壓實機、鋼輪式布料壓實機以及其他專門設計的壓實機械。

(二) 破碎

固體垃圾的破碎是指通過外力的作用，使大塊固體廢物分裂成小塊的過程。固體廢物破碎的目的如下：

1、容易使組成不一的廢物混合均勺，提高燃燒、熱解等處理過程的效率及穩定性；

2、防止粗大、鋒利的廢物損壞分選、焚燒、熱解等設備：

3、減小容積，降低運輸費用；

4、容易通過磁選等方法回收小塊的貴重金屬；

5、破碎後的生活垃圾進行填埋處置時壓實密度高而均勻，可加快恢復還原。

固體廢物的破碎方法可分為乾式、濕式和半濕式三種。乾式破碎即通常所說的破碎。

(三) 分選

固體廢物分選就是將固體廢物中各種有用資源或不利於後續處理工藝要求的廢物組分採用人工或機械的方法分門別類的分離出來的過程。所謂分選是根據物質的粒度、密度、磁性、電性、摩擦性、彈性以及表面潤濕性等的差異，採用相應的手段將其分離的過程。固體廢物分選的方法很多，如篩選(分)、重力分選、磁力分選、電力分選、光電分選、摩擦分選、彈性分選和浮洗等。

1、篩選

篩選是利用篩子使物料中小於篩孔的細粒物料透過篩面，而大於篩孔的粗粒物料滯留在篩面上，從而完成粗、細料分離的過程。篩選常有濕選和乾選這兩種操作，固體廢物的篩選常選用乾選，而且篩選時可以多個篩面同時進行。篩選過程可分為物料分層和細粒透篩兩個過程，其中細粒透篩是分離的目的。

常用的篩分設備有固定篩、滾動篩、慣性振動篩、振動篩等。其中固定篩容易堵塞，需要經常清掃，篩分效率低，多用於粗篩作業；慣性振動篩適用於細粒廢物的篩分，也可用於潮濕及黏性廢物的篩分；共振篩處理能力大，篩分效率高、耗電少、結構緊湊，套用廣泛，適於廢物中的細粒篩分及廢物分選作業的脫水、脫重介質和脫泥篩分等。

2、重力分選(重選)

重力分選是根據固體廢物中不同物質間的密度差異，在運動介質中所受的重力、介質動力和機械力的作用，使顆粒群產生鬆散分層和遷移分離，從而得到不同密度產品的分選過程。按介質不同，固體廢物的重選可分為風力分選、重介質分選、跳汰分選和搖床分選等。

（1）風力分選簡稱風選，又稱氣流分選，是以空氣為分選介質，在氣流作用下使固體廢物顆粒按密度和粒度進行分選的方法。風力分選的過程是以各種固體顆粒在空氣中的沉降規律為基礎的。按工作氣流主流向的不同，風選設備可分為水平氣流風選機(臥式風力分選機)、垂直氣流風選機和傾斜式風選機。

（2）重介質分選通常將密度大於水的介質稱為重介質。重介質分選是在重介質中使固體廢物中的顆粒群按其密度的大小分開的方法以達到分離的目的。為能達到良好的分選效果，關鍵是重介質的選擇。要求重介質的密度應介於固體廢物中輕物料密度和重物料密度之間。通常重介質是由高密度的固體微粒和水構成的固液兩相分散體系，它是密度比水大的非均勻介質。其中高密度的固體微粒起著加大介質密度的作用，故稱其為加重質。最常用的加重質有矽鐵、磁鐵礦等。重介質分選適用於分離密度相差較大的固體顆粒。

（3）跳汰分選 跳汰分選是在垂直變速介質流中按密度分選固體廢物的一種方法，它使磨細的混合廢物中的不同粒子群，在垂直脈動運動介質中按密度分層，小密度的顆粒群位於上層，大密度的顆粒群位於下層，從而實現物料的分離。

3、磁力分選

磁選是利用固體廢物中各種物質的磁性差異在不均勻磁場中進行分選的方法。以磁選設備產生的磁場使固體廢物中的鐵磁性物質得以分離，在固體廢物處理中，磁選主要用作回收或富集廢物中的黑色金屬，或是在某些廢物處理工藝中排除鐵質物質。

固體廢物依其磁性可分強磁性、中磁性、弱磁性和非磁性。這些不同磁性的組分通過磁場時，磁性較強的顆粒會被吸在磁選設備上，並隨設備運動被帶到一個非磁性區而脫落；而磁性弱和非磁性顆粒，由於所受磁場作用力小，在自身重力或離心力的作用下掉落到預定區域，從而完成磁選過程。

最常用的磁選設備是滾筒式磁選機和懸掛帶式磁選機。

4、電力分選

電選是在高壓電場中依據固體廢物中各種組分導電性能的差異實現分離的一種方法。通過電選既可以分離導體和絕緣體，也可對不同介電常數的絕緣體進行分離。

5、浮選

浮選是依據物料表面性質的差異在浮選劑的作用下，藉助於氣泡的浮力，從物料的懸浮液中分選物料的過程，即浮選是在固體廢物與水調製的料漿中加入浮選藥劑，並通入空氣形成無數細小氣泡，使預選物質顆粒黏附在氣泡上，隨氣泡上浮於料漿表面成為泡沫層，然後刮出回收；不浮的顆粒仍留在料漿內，通過適當處理後廢棄。

浮選劑大致可分為捕收劑、起泡劑、活化劑、抑制劑和介質調節劑。

6、摩擦與彈跳分選

摩擦與彈跳分選是根據固體廢物中各組分摩擦係數和碰撞係數的差異。在斜面上運動或與斜面碰撞彈跳時產生不同的運動速度和彈跳軌跡而實現彼此分離的一種處理方法。摩擦與彈跳設備有帶式篩、斜板運輸分選機和反彈滾筒分選機三種。

7、光電分選

利用物質表面光反射特性的不同而分離物料的方法稱為光電分選。這種方法已成功用於按顏色分選玻璃的工藝中。

8、渦電流分選

當含有非磁導體金屬(如鉛、銅、鋅等物質)的廢物流以一定的速度通過一個交變磁場時，這些非磁導體金屬內部會產生感應渦流。出於廢物流與磁場有一個相對運動的速度，從而對產生渦流的金屬片(塊)具有一個推力，排斥力隨廢物的固有電阻、導磁率等特性及磁場密度的變化速度及大小而異，利用此原理可使一些有色金屬從混合廢物流中分離比來。這是一種在固廢中回收有色金屬的有效方法，具有廣闊的套用前景。

(四) 脫水

造紙工業廢水和污水處理後的固體廢物多是以有機物為主要成分的有機泥渣或污泥。具有有機物含量高、容易腐敗發臭、密度較小、含水率較高、呈膠狀結構、不易脫水、流動性較好及便於用管道輸送的特點。

凡含水率超過90%的固體廢物都需要進行脫水處理，脫水方法很多，主要為濃縮脫水、機械脫水和乾燥等。