化解固体废物 昆明的新资源之路
随着科技的发展和生活水平的提高,环境污染已成为一个不可忽视的问题。其中在生活中遇到最多的问题恐怕就要数每天垃圾的处理问题了,通常我们丢弃的废物都是像包装袋、饮料盒、餐巾纸等之类的东西,这些被称之为固体废弃物。废弃物对于环境的影响又是如何呢?它们是否给人们的生活环境带来了污染呢?如何让它们变废为宝呢?记者为此对设于昆明理工大学的固体废弃物资源化国家工程研究
昆明市每人每天产生1公斤固体废弃物
在我国,随着经济的发展,每天产生的垃圾日益增多,但垃圾的回收率却下降,尤其是一些大城市,如上海,已陷入垃圾包围之中。
据记者了解,固体废弃物通常是指在生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物质,通俗地说,就是“垃圾”。未经处理的工厂废物废渣和生活垃圾简单露天堆放,占用土地、破坏景观、而且废物中的有害成分通过刮风进行空气传播,经过下雨进入土壤、河流或地下水源,这个过程就是固体废弃物污染。
固体废弃物资源化国家工程研究中心的孙珂伟教授告诉记者,固体废弃物主要包括城市生活固体废物、工业固体废物和农业废弃物。其中城市生活固体废物主要是指在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物,即城市生活垃圾,主要包括居民生活垃圾、医院垃圾、商业垃圾、建筑垃圾(又称渣土)。一般来说,昆明市每人每天的垃圾量为1~2公斤,其多寡及成分与居民物质生活水平、习惯、废旧物资回收利用程度、市政建设情况等有关。光从城市生活固体废物来说,每年的产生量就十分惊人。而城市又是人口高度集中、环境被大大人工化的地区,城市垃圾所产生的污染极为突出。城市垃圾一般是指城市居民的生活垃圾、商业垃圾、市政维护和管理中产生的垃圾,而不包括工厂所排出的工业固体废物。城市垃圾的数量在全球范围内是惊人的。一般来说,城市生活水平愈高,垃圾产生量愈大。在低收入国家的大城市,如个旧市、大理市和楚雄市,每人每天产生0.5-0.6千克垃圾,在玉溪这个数字是0.5-0.8千克,在昆明,每人每天产生的垃圾通常在1千克左右。而北京每人每日生活垃圾产生量竟高达1.5千克。垃圾是人类活动的产物。人们在享受衣食住行的同时产生了生活垃圾,在生产社会需要的产品的同时产生了工业垃圾。
据了解,日常生活中的固体废弃物可以分成三类。有机类,如果皮、菜皮、剩菜剩饭(就是我们所说的“泔脚”);无机类,如废纸、废玻璃、废金属等;有害类,如废电池、废荧光灯管、过期药品等。在我们日常生活中都能找到这三类固体废弃物的踪影,家庭泔脚桶里的剩饭剩菜,就属有机类;每天工作学习生活中都免不了要用到稿纸,每天中午吃完饭后用餐巾纸,还有一些碎玻璃等等,都是十分常见的无机类固体废弃物;另外,我们生活中使用的日光灯一旦发黑,开始“眨眼”了,就不能用了,成为有害固体垃圾中的一员;废电池回收箱里所收集的废电池也是有害类固体废弃物……由此可见,城市生活垃圾“品种多样”,很有分类回收的必要。
以上这些垃圾我们平时都见多了,也从没有想过小小一张餐巾纸,一张普通稿纸,一个食品包装袋会对环境有什么影响,但是“聚沙成塔”的效应十分突出,只不过在这里应该说是“聚废成山”。在我国,随着经济的发展,每天产生的垃圾日益增多,但垃圾的回收率却下降,尤其是一些大城市,如上海,已陷入垃圾包围之中。据统计,我国历年垃圾存量达60多亿吨,有近20座城市发展到无场地堆放垃圾,从而导致生态环境的恶化。城市的每个街道,都配备有垃圾斗,每条街上还有一定数目的垃圾屋、果皮箱,用于每天的垃圾存放、运输。但是没有做到垃圾分类收集。一天中所有形形色色的垃圾都放进垃圾斗。我们每天在吃饭的同时,吃完饭后把剩下的饭菜都倒在垃圾筒里。冬天还可以,夏天就难免会有异味,影响空气质量;还有一些市民吃盒饭,吃完后就把泡沫塑料饭盒扔进垃圾斗,成为“白色污染”。垃圾混合收集,不但增大了其中塑料、纸张、金属等废品的回收价格,降低了可利用于堆肥的有机物的资源化价值,同时使大量有害物质如电池、废油等进入垃圾,增大了垃圾无害化处理的难度,而且在垃圾焚烧处理时,会产生一些有毒物质,如毒性比KCN还强几千倍的二恶英等一些剧毒气体;混合垃圾中的废电池等含有重金属离子,会污染水体、土壤,最终危害人类的生存。
孙珂伟教授说,固体废物未经无害化和理随意堆放,将随天然降水或地表径流进入河流、湖泊,长期淤积,使水面面积缩小,其有害成分造成了水体的各种污染,如果人们将固体废弃物直接倾倒入水体中,那造成的危害将是更大的。固体废物的有害成分,如汞(来自红塑料、霓虹灯管、电池、朱红印泥等)、镉(来自印刷、墨水、纤维、搪瓷、玻璃、镉颜料、涂料、着色陶瓷等)、铅(来自黄色聚乙烯、铅制自来水管、防锈涂料等)等微量有害元素,如处理不当,能随渗沥水进入土壤,从而污染地下水,同时也可能随雨水渗入水网,流入水井、河流以至附近海域,被植物摄入,再通过食物链进入人的身体,影响人体健康。我国个别城市的垃圾填埋场周围发现,地下水的浓度、色度、总细菌数、重金属含量等污染指标严重超标。固体废物中的干物质或轻物质随风飘扬,会对大气造成污染。
固体废弃物资源化的益处
无害化和资源化处理废旧电池迫在眉睫。由于废旧电池的成分包含有可利用的金属部分,使得回收利用能产生一定经济价值,实现资源化。
一位西方科学家说过这样一句话,世界上不存在垃圾,只有放错了地方的物资。非常富有哲理。固体废弃物混在一起是垃圾,分开却是财富,实行固体废物的分类收集,是最大限度利用这笔财富最关键的一步。实行垃圾分类回收能把废弃物中废纸、废金属等可回收的材料重新利用,尽量地节约资源。如现在市场上出现的环保型的纸张,就是由回收的废纸再加工利用而成的,这就是一个很好的例子;另外,我们日常生活中每天产生的泔脚主要成分是一些燃烧值较高的有机物,焚烧后产生的热量能够成为一个新的热源;也可利用泔脚来堆肥……这些方案的实行都是建立于分类回收的基础上。从长远的利益来看,垃圾的分类回收很有益处,势在必行。
孙珂伟教授告诉记者,目前世界上生活垃圾处理主要是卫生填埋、堆肥和焚烧三种方式,混入生活垃圾的废旧电池在这三个过程中的污染作用体现在:
填埋:废旧电池的重金属通过渗滤作用污染水体和土壤。
焚烧:废旧电池在高温下,腐蚀设备,某些重金属在焚烧炉中挥发在飞灰中,造成大气污染;焚烧炉底重金属堆积,给产生的灰渣造成污染。
堆肥:废旧电池的重金属含量较高,造成堆肥的质量下降。
再利用:一般采用反射炉火冶金法,工艺虽然容易掌握但是回收率只有82%,其余的铅以气体和粉尘的形态出现,同时冶炼过程中的二氧化硫会进入空气中,造成二次污染,直接危害操作工人的健康。
无害化和资源化处理废旧电池迫在眉睫。由于废旧电池的成分包含有可利用的金属部分,使得回收利用能产生一定经济价值,实现资源化。据不完全统计,全国每年生产的电池达到15亿节,这些电池含锌皮38200吨,铜帽600吨,铁皮29600吨,汞2.48吨等。
用石油和煤为原料生产塑料来替代天然高分子材料,曾经历了一条艰难的历程,整整一代杰出的化学家为实现目前塑料所具有的优良理化特性和耐用性能付出了辛勤的劳动。塑料以其质轻、耐用、美观、价廉等特点,取代了一大批传统的包装材料,促成了包装业的一场革命。但是出乎人们预料的是,恰恰是塑料的这些优良性能性制造了大量耐久不腐的塑料垃圾。用后大量丢弃的塑料包装物已成为危害环境的一大祸害,其主要原因就是这些塑料垃圾难以处理,无法使其分解并化为尘土。在现有的城市固体废弃物中,塑料的比例已达到15%-20%,而其中大部分是一次性使用的各类塑料包装制品。塑料废弃物的处理已不仅是塑料工业的问题,现已成为公害,引起国际社会的广泛关注。
为了适应保护地球环境的需要,世界塑料加工业研究出许多环保新技术。在节省资源方面,主要是提高产品耐老性能、延长寿命、多功能化、产品适量设计;在资源再利用方面,主要是研究塑料废弃物的高效分选,分离技术、高效熔融再生利用技术、化学回收利用技术、完全生物降解材料、水溶性材料、可食薄膜;在减量化技术方面,主要是研究废弃塑料压缩减容技术、薄膜袋装容器技术,在确保应用性能的前提下,尽量将制品薄型化技术;在CFC代用品的开发方面,主要是研究二氧化碳发泡技术;在替代物的研究方面,主要是开发PVC和PVDC代用品。
在城市塑料固体废弃物处理方面,目前主要采用填埋、焚烧和回收再利用三种方法。因国情不同,各国有异,美国以填埋为主,欧洲、日本以焚烧为主。采用填埋处理,因塑料制品质大体轻,且不易腐烂,会导致填埋地成为软质地基,今后很难利用。采用焚烧处理,因塑料发热量大,易损伤炉子,加上焚烧后产生的气体会促使地球暖化,有些塑料在焚烧时还会释放出有害气体而污染大气。采用回收再用的方法,由于耗费人工,回收成本高,且缺乏相应的回收渠道,目前世界回收再用仅占全部塑料消费量的15%左右。但因世界石油资源有限,从节约地球资源的角度考虑,塑料的回收再用具有重大的意义。为此,目前世界各国都投入大量人力、物力,开发各种废旧塑料回收利用的关键技术,致力于降低塑料回收再用的成本,开发其合适的应用领域。
垃圾分类要以资源化为目的
生活垃圾分类收集是生活垃圾资源化利用的前提和基础,生活垃圾分类类别主要以该类别或成分是否可资源化利用为标准。不能实现资源化的垃圾分类,只是形式上的分类,而难以获得持续发展的动力。
生活垃圾分类收集是当今世界生活垃圾管理和处理的潮流。美国、加拿大、德国、英国、法国、澳大利亚、日本等许多国家根据本国生活垃圾成分、经济发展水平、居民生活和消费习惯等,制订了相应的生活垃圾分类法规、计划和实施办法。如德国建立了“绿点”标记、双元回收系统,澳大利亚实施的“零垃圾”计划。
我国许多城市也积极开展生活垃圾分类收集的试点,开始了将生活垃圾转化为资源的积极探索。2000年6月,建设部公布了北京、上海、南京、杭州、桂林、广州、深圳、厦门等8个城市为“生活垃圾分类收集试点城市”,各城市结合各自的特点和实际情况确定了各自分类收集的目标和实现形式。如上海市政府在1999年:2000年,上海中心城区生活垃圾分类收集地区要达到20%,2002年,要达到50%。至2001年7月,上海中心城区推行分类收集的地区已达到37%。其他如西安、大连、青岛、郑州等城市也在积极推行生活垃圾分类收集。
在城市化进程中,生活垃圾作为城市代谢的产物曾经是城市发展的负担,世界上许多城市均有过垃圾围城的局面。而如今,生活垃圾被认为是最具开发潜力的、永不枯竭的“城市矿藏”,是“放错地方的资源”。这既是对生活垃圾认识的深入和深化,也是城市发展的必然要求。垃圾是人类生产和生活活动的伴生物,由于环境容量的有限性,不可能无限承受排放的垃圾,为维持城市的可持续发展,城市应更加理性地处理和管理生活垃圾。尽可能进行充分的资源化利用,使更多的垃圾作为“二次资源”进入新的产品生产循环,从而减少最终排放到环境中的生活垃圾。
生活垃圾分类收集是生活垃圾资源化利用的前提和基础,生活垃圾分类类别主要以该类别或成分是否可资源化利用为标准。不能实现资源化的垃圾分类,只是形式上的分类,而难以获得持续发展的动力。
垃圾的资源化利用,是对被扔弃或排放成为垃圾的物品进行适宜的回收、加工和利用,使其价值得以恢复或增加,重新体现在新的产品中。其实质是使垃圾潜在的价值得以重新体现。垃圾分类资源化利用的过程与产品的生产过程相逆。产品是由各种材料加工、组合而成,产品的生产过程是各种材料的聚合过程。生活垃圾分类的过程,是各种材料的分离过程。生活垃圾的资源化利用,包括原生态的利用和再生态的利用,其先决条件都是垃圾的分类。原生态的利用指不改变产品的性质和用途,经适当的修复后重新使用。再生态的利用指在无法维持原生态的情形下,经过适当的加工,制作成性质或用途相异的产品进行利用。如利用PET塑料纺丝后作为原料之一制作领带、衬衫等,再生产品与塑料制品的原来性质和用途大相径庭。因此,垃圾的资源化利用,实质是使垃圾价值得以重新体现的过程。
分析居住区的垃圾箱或填埋场的垃圾成分可见,垃圾中几乎无所不包。任何我们消费的物品,均最终出现在垃圾流中。因此,垃圾的产生,就是各种各样的物品经使用后的汇集。这些物品首先在每家每户被集中到垃圾桶或垃圾袋,然后被收集或弃置在居住区的垃圾箱,最终被汇入更大的垃圾流,进入焚烧厂、填埋场或其它处理设施。这是一个递增的过程,在1户居民家中的垃圾桶或垃圾袋里可能只有1个啤酒瓶和1个可乐罐,到居住区垃圾箱时混入报纸、塑料袋、果皮等,在垃圾中转站混入破碎的沙发、玩具等,成分越来越复杂,混乱度也逐渐增加。垃圾分类的过程与垃圾的产生过程相逆,是一个恢复垃圾“秩序”的过程,经分门别类,衍生出无数的支流,回复到垃圾材料属性的状态,以进入资源化利用的再生产流程。如啤酒瓶、白酒瓶、黄酒瓶均作为玻璃被归为一大类,和塑料、纸张、金属等分离。
固体废弃物处理的目标
生物处理技术是利用微生物对有机固体废物的分解作用使其无害化。可以使有机固体废物转化为能源、食品、饲料和肥料,还可以用来从废品和废渣中提取金属,是固体废物资源化的有效的技术方法。
据记者了解,固体废弃物的处理通常是指通过物理、化学、生物、物化及生化方法把固体废物转化为适于运输、贮存、利用或处置的过程。固体废弃物处理的目标是无害化、减量化、资源化。有人认为,固体废物是“三废”中最难处置的一种,因为它含有的成份相当复杂,其物理性状?穴体积、流动性、均匀性、粉碎程度、水份、热值等等?雪也千变万化,要达到上述“无害化、减量化、资源化”的目标会遇到相当大的麻烦。
一般防治固体废物污染办法首先是要控制其产生量。例如,逐步改革城市燃料结构?穴包括民用与工业用?雪,控制工厂原材的消耗定额,提高产品的使用寿命,提高废品的回收率等。其次是开展综合利用,把固体废物作为资源和能源对待。实在不能利用的才经压缩和无毒处理后成为终态固体废弃物,然后再填埋或投海。目前主要采用的方法包括压实、破碎、分选、固化、焚烧、生物处理等。
压实是一种通过对废物实行减容化,降低运输成本、延长填埋场寿命的预处理技术。如汽车、易拉罐、塑料瓶等通常首先采用压实处理。适于压实减少体积处理的固体废弃物还有垃圾、松散废物、纸带、纸箱及某些纤维制品等。
为了使进入焚烧炉、填埋场、堆肥系统等废弃物的外形尺寸减小,必须预先对固体废弃物进行破碎处理。经过破碎处理的废物,由于消除了大的空隙,不仅尺寸大小均匀,而且质地均匀,在填埋过程中更易压实。固体废弃物的破碎方法很多,主要有冲击破碎、剪切破碎、挤压破碎、摩擦破碎等,此外还有专用的低温破碎和湿式破碎等。
固体废物分选是实现固体废物资源化、减量化的重要手段,通过分选将有用的充分选出来加以利用,将有害的充分分离出来;另一种是将不同粒度级别的废弃物加以分离。分选定基本原理是利用物料的某些性质方面的差异,将其分选开。例如利用废弃物中的磁性和非磁性差别进行分离;利用粒径尺寸差别进行分离;利用比重差别进行分离等。根据不同性质,可以设计制造各种机械对固体废弃物进行分选。分选包括手工捡选、筛选、重力分选、磁力分选、涡电流分选、光学分选等。
固化技术是通过向废弃物中添加固化基材,使有害固体废弃物固定或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程。经过处理的固化产物应具有良好的抗渗透性,良好的机械特性,以及抗浸出性、抗干湿、抗冻融特性。这样的固化产物可直接在安全土地填埋场处置,也可用做建筑的基础材料或道路的路基材料。固化处理根据固化基材的不同可以分为水泥固化、沥青固化、玻璃固化、自胶质固化等。
焚烧法是固体废物高温分解和深度氧化的综合处理过程。好处是把大量有害的废料分解而变成无害的物质。由于固体废弃物中可燃物的比例逐渐增加,采用焚烧方法处理固体废弃物,利用其热能已成为必然的发展趋势。以此种处理方法固体废弃物,占地少,处理量大,在保护环境、提供能源等方面可取得良好的效果。焚烧过程获得的热能可以用于发电。利用焚烧炉发生的热量,可以供居民取暖,用于维持温室室温等。目前日本及瑞士每年把超过65%的都市废料进行焚烧而使能源再生。但是焚烧法也有缺点,例如,投资较大,焚烧过程排烟造成二次污染,设备锈蚀现象严重等。
热解是将有机物在无氧或缺氧条件下高温?穴500-1000C?雪加热,使之分解为气、液、固三类产物。与焚烧法相比,热解法则是更有前途的处理方法。它最显著优点是基建投资少。
生物处理技术是利用微生物对有机固体废物的分解作用使其无害化。可以使有机固体废物转化为能源、食品、饲料和肥料,还可以用来从废品和废渣中提取金属,是固体废物资源化的有效的技术方法。目前应用比较广泛的有:堆肥化、沼气化、废纤维素糖化、废纤维饲料化、生物浸出等。
今天的人并没有让固体废弃物污染横行霸道,危害我们居住的地球村,而是不断努力,又是“分类处理”又是“法律制裁”地去减少固体废弃物带来的危害。当然,目前我们对固体废弃物的处理方式未必是最合适,最好的,但随着科学技术的不断发展,各门科学的不断融合,同时通过我们人类的不断努力,一定能找到最合适的处理方法。毕竟在这个拥有六十多亿人口的地球村里,我们腾不出那么多地方来堆放这些固体废弃物,也容不得它们给我们带来的疾病与贫穷。地球只有一个,我们作为跨世纪的青年一代,应当担当起保护家园的责任,尽量减少固体废弃物的产生,尽量使其能充分地被循环利用,尽量多地处理固体废弃物,使我们的家园更清洁,更美丽。
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