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固废处理技术及发展现状

固废处理技术及发展现状

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【概要描述】固体废物处理技术是指将固体废物转变成适于运输、利用、贮存或最终处置的技术,主要包括物理处理、化学处理、生物处理、热处理及固化处理技术等。其中,物理处理是通过浓缩或相关变化改变固体废物结构,但不破坏固体废物的一种处理方法;化学处理是采用化学方法破坏固体废物中的有害成分从而达到无害化,或将其转变成为适于进一步处理、处置的形态;生物处理是利用微生物分解固体废物中可降解的有机物,从而达到无害化或综合利用;

固废处理技术及发展现状

【概要描述】固体废物处理技术是指将固体废物转变成适于运输、利用、贮存或最终处置的技术,主要包括物理处理、化学处理、生物处理、热处理及固化处理技术等。其中,物理处理是通过浓缩或相关变化改变固体废物结构,但不破坏固体废物的一种处理方法;化学处理是采用化学方法破坏固体废物中的有害成分从而达到无害化,或将其转变成为适于进一步处理、处置的形态;生物处理是利用微生物分解固体废物中可降解的有机物,从而达到无害化或综合利用;

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固体废物处理技术是指将固体废物转变成适于运输、利用、贮存或最终处置的技术,主要包括物理处理、化学处理、生物处理、热处理及固化处理技术等。其中,物理处理是通过浓缩或相关变化改变固体废物结构,但不破坏固体废物的一种处理方法;化学处理是采用化学方法破坏固体废物中的有害成分从而达到无害化,或将其转变成为适于进一步处理、处置的形态;生物处理是利用微生物分解固体废物中可降解的有机物,从而达到无害化或综合利用;焚烧处理是利用燃烧反应使固体废物中的可燃性物质发生氧化反应达到减容并利用其热能的目的。

一、固体废物处理的分类

1. 物理处理

物理处理是通过浓缩或相关变化改变固体废物结构,但不破坏固体废物的一种处理方法,包括压实、破碎、分选、增稠、干燥和蒸发等,主要作为一种预处理技术。

2.化学处理

化学处理是采用化学方法破坏固体废物中的有害成分从而达到无害化,或将其转变成为适于进一步处理、处置的形态。由于化学反应条件复杂、影响因素较多,故化学处理方法通常只用在所含成分单一或所含几种化学成分特性相似的废物处理方面。对于混合废物,化学处理可能达不到预期的目的。化学处理方法包括氧化、还原、中和、化学沉淀、固化等。

3. 生物处理

生物处理是利用微生物分解固体废物中可降解的有机物,从而达到无害化或综合利用。固体废物经过生物处理,在容积、形态、组成等方面均发生重大变化,因而便于运输、贮存、利用和处置。生物处理方法包括好氧处理、厌氧处理和兼性厌氧处理。与化学处理方法相比,生物处理在经济上一般比较便宜,应用也相当普遍,但处理过程所需时间较长,处理效率有时不够稳定。

4.焚烧处理

焚烧处理是利用燃烧反应使固体废物中的可燃性物质发生氧化反应达到减容并利用其热能的目的。有时焚烧处理不当可能造成局部大气颗粒物浓度增加,因此对焚烧的场地及焚烧设施要有一定的注意。

5.热解处理

将固体废物中的有机物在高温下裂解获取轻质燃料。如废塑料、废橡胶的热解。

6. 固化处理

固化处理就是采用一种固化基材,将固体废物包覆以减少其对环境的危害,使之能较安全的运输和处置。

二、固体废物处理的原则

对不同性质的固体废物,它们能造成的环境污染程度有较大的差异,因此所采用的处理原则也不尽相同。在《固废法》中确立了固体废物污染防治的“三化”原则,即固体废物污染防治的“减量化、资源化、无害化”原则,并作为我国固体废物管理的基本技术政策。

1.减量化

“减量化”是指通过合适的技术手段减少固体废物的产生量和排放量。要达到固体废物减量化的目的,首先要选用合适的生产原料。即尽量在源头上减少和避免固体废物的产生;其次要采用无废或低废工艺,尽量减少和避免在生产过程中产生的固体废物;第三,提高产品质量和使用寿命,随着使用寿命的延长,一定时间内废物的累积量也能减少;第四,对产生的废物进行有效的处理和最大限度的回收利用,减少固体废物的最终处置量。如通过采用“清洁生产工艺”可有效地减少生产过程中产生的固体废物;通过焚烧处理后,体积可减少80%~90%;在现行的技术条件下通过脱水、破碎、压缩处理后也可实现减量的目的。

2. 资源化

固体废物的“资源化”是指对固体废物施以适当的处理技术从中回收有用的物质和能源,即将固体废物适当处理作为二次资源或再生资源利用的技术。主要包括三方面的内容:

1、物质回收,即从废物中回收二次物质;

2、物质转换,即利用废物制取新形态的物质;

3、能量转换,即从废物处理过程中回收能量,生产热能或电能。

固体废物资源化具有一定的优势,如提高环境效益,在资源化的过程中除去某些潜在的有毒性废物。减少废物堆置场地、降低生产成本,通过资源的回收利用节约原材料的购买;提高生产效率;降低能耗。

3.无害化

固体废物的“无害化”处理是将固体废物经过相应的工程处理过程使其达到不影响人类健康,不污染周围环境的目的。对固体废物的“无害化”处理需要多种技术,应用较为广泛的有垃圾焚烧、垃圾卫生填埋、有机物热解气化、有害废物的热处理和解毒处理等。由于固体废物的来源、性质不同,无害化处理的过程也各有不同,一般需综合考虑废物的处理结果和处理成本。

三、固体废物的预处理技术

固体废物预处理是指采用物理、化学或生物方法,将固体废物转变成便于运输、储存、回收利用和处置的形态。主要有压实、破碎、分选、脱水和干燥等,也常是一种回收材料的过程。

1.压实

压实又称压缩,是利用机械的方法减少固体废物的空隙率,增加其密度以增加物料的聚积程度。经压实的固体废物,具有便于装卸和运输、确保运输安全与卫生、降低运输成本和减少填埋占地的优点;又有利于制取高密度的惰性材料或建筑材料,便于储存或再次利用。但压实不适用于刚性材料、含易燃易爆成分的材料以及含水废物,如大块的木材、金属、玻璃及塑料也不该压实,因它们可能会损坏压实设备。

固体废物压实的实质,可以看作是消耗一定的压力能,提高废物容重的过程。当固体废物受到外界压力时,各颗粒间相互挤压、变形或破碎,从而达到重新组合的效果。根据操作情况,固体废物的压实设备可分为固定式和移动式两大类。凡用人工或机械方法(液体方式为主)把废物送到压实机械中进行压实的设备称为固定式压实器,如各种家用小型压实器、废物收集车上配备的压实器及中转站配置的专用压实机等。移动式压实器是指在填埋现场使用的轮胎式或履带式压实机、钢轮式布料压实机以及其他专门设计的压实机械。

2. 破碎

固体垃圾的破碎是指通过外力的作用,使大块固体废物分裂成小块的过程。固体废物破碎的目的如下:

1、容易使组成不一的废物混合均匀,提高燃烧、热解等处理过程的效率及稳定性;

2、防止粗大、锋利的废物损坏分选、焚烧、热解等设备:

3、减小容积,降低运输费用;

4、容易通过磁选等方法回收小块的贵重金属;

5、破碎后的生活垃圾进行填埋处置时压实密度高而均匀,可加快恢复还原。

固体废物的破碎方法可分为干式、湿式和半湿式三种。干式破碎即通常所说的破碎。

3. 分选

固体废物分选就是将固体废物中各种有用资源或不利于后续处理工艺要求的废物组分采用人工或机械的方法分门别类的分离出来的过程。所谓分选是根据物质的粒度、密度、磁性、电性、摩擦性、弹性以及表面润湿性等的差异,采用相应的手段将其分离的过程。固体废物分选的方法很多,如筛选(分)、重力分选、磁力分选、电力分选、光电分选、摩擦分选、弹性分选和浮洗等。

A、筛选

筛选是利用筛子使物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面,而大于筛孔的粗粒物料滞留在筛面上,从而完成粗、细料分离的过程。筛选常有湿选和干选这两种操作,固体废物的筛选常选用干选,而且筛选时可以多个筛面同时进行。筛选过程可分为物料分层和细粒透筛两个过程,其中细粒透筛是分离的目的。

常用的筛分设备有固定筛、滚动筛、惯性振动筛、振动筛等。其中固定筛容易堵塞,需要经常清扫,筛分效率低,多用于粗筛作业;惯性振动筛适用于细粒废物的筛分,也可用于潮湿及黏性废物的筛分;共振筛处理能力大,筛分效率高、耗电少、结构紧凑,应用广泛,适于废物中的细粒筛分及废物分选作业的脱水、脱重介质和脱泥筛分等。

B、重力分选(重选)

重力分选是根据固体废物中不同物质间的密度差异,在运动介质中所受的重力、介质动力和机械力的作用,使颗粒群产生松散分层和迁移分离,从而得到不同密度产品的分选过程。按介质不同,固体废物的重选可分为风力分选、重介质分选、跳汰分选和摇床分选等。

(1)风力分选简称风选,又称气流分选,是以空气为分选介质,在气流作用下使固体废物颗粒按密度和粒度进行分选的方法。风力分选的过程是以各种固体颗粒在空气中的沉降规律为基础的。按工作气流主流向的不同,风选设备可分为水平气流风选机(卧式风力分选机)、垂直气流风选机和倾斜式风选机。

(2)重介质分选通常将密度大于水的介质称为重介质。重介质分选是在重介质中使固体废物中的颗粒群按其密度的大小分开的方法以达到分离的目的。为能达到良好的分选效果,关键是重介质的选择。要求重介质的密度应介于固体废物中轻物料密度和重物料密度之间。通常重介质是由高密度的固体微粒和水构成的固液两相分散体系,它是密度比水大的非均匀介质。其中高密度的固体微粒起着加大介质密度的作用,故称其为加重质。最常用的加重质有硅铁、磁铁矿等。重介质分选适用于分离密度相差较大的固体颗粒。

(3)跳汰分选 跳汰分选是在垂直变速介质流中按密度分选固体废物的一种方法,它使磨细的混合废物中的不同粒子群,在垂直脉动运动介质中按密度分层,小密度的颗粒群位于上层,大密度的颗粒群位于下层,从而实现物料的分离。

C、磁力分选

磁选是利用固体废物中各种物质的磁性差异在不均匀磁场中进行分选的方法。以磁选设备产生的磁场使固体废物中的铁磁性物质得以分离,在固体废物处理中,磁选主要用作回收或富集废物中的黑色金属,或是在某些废物处理工艺中排除铁质物质。固体废物依其磁性可分强磁性、中磁性、弱磁性和非磁性。这些不同磁性的组分通过磁场时,磁性较强的颗粒会被吸在磁选设备上,并随设备运动被带到一个非磁性区而脱落;而磁性弱和非磁性颗粒,由于所受磁场作用力小,在自身重力或离心力的作用下掉落到预定区域,从而完成磁选过程。

最常用的磁选设备是滚筒式磁选机和悬挂带式磁选机。

D、电力分选

电选是在高压电场中依据固体废物中各种组分导电性能的差异实现分离的一种方法。通过电选既可以分离导体和绝缘体,也可对不同介电常数的绝缘体进行分离。

E、浮选

浮选是依据物料表面性质的差异在浮选剂的作用下,借助于气泡的浮力,从物料的悬浮液中分选物料的过程,即浮选是在固体废物与水调制的料浆中加入浮选药剂,并通入空气形成无数细小气泡,使预选物质颗粒黏附在气泡上,随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层,然后刮出回收;不浮的颗粒仍留在料浆内,通过适当处理后废弃。浮选剂大致可分为捕收剂、起泡剂、活化剂、抑制剂和介质调节剂。

F、摩擦与弹跳分选

摩擦与弹跳分选是根据固体废物中各组分摩擦系数和碰撞系数的差异。在斜面上运动或与斜面碰撞弹跳时产生不同的运动速度和弹跳轨迹而实现彼此分离的一种处理方法。摩擦与弹跳设备有带式 筛、斜板运输分选机和反弹滚筒分选机三种。

G、光电分选

利用物质表面光反射特性的不同而分离物料的方法称为光电分选。这种方法已成功用于按颜色分选玻璃的工艺中。

H、涡电流分选

当含有非磁导体金属(如铅、铜、锌等物质)的废物流以一定的速度通过一个交变磁场时,这些非磁导体金属内部会产生感应涡流。出于废物流与磁场有一个相对运动的速度,从而对产生涡流的金属片(块)具有一个推力,排斥力随废物的固有电阻、导磁率等特性及磁场密度的变化速度及大小而异,利用此原理可使一些有色金属从混合废物流中分离出来。这是一种在固废中回收有色金属的有效方法,具有广阔的应用前景。

4.脱水

造纸工业废水和污水处理后的固体废物多是以有机物为主要成分的有机泥渣或污泥。具有有机物含量高、容易腐败发臭、密度较小、含水率较高、呈胶状结构、不易脱水、流动性较好及便于用管道输送的特点。凡含水率超过90%的固体废物都需要进行脱水处理,脱水方法很多,主要为浓缩脱水、机械脱水和干燥等。

四、行业现状

我国固废数量巨大,种类繁多,固废处理行业涉及的细分行业较多,其中,垃圾焚烧发电行业和危废处理行业是最重要的两个子行业。我国固废处理行业起步较晚,目前仍处于快速成长阶段,未来存在广阔的市场前景。目前我国生活垃圾以卫生填埋处理为主,焚烧处理将逐渐取代填埋成为城镇生活垃圾处理的主要方式。

固体废弃物主要来自于居民生活和工业生产,数量巨大,品种繁多,要求相应的处理手段严格,可重复利用程度较高。固体废弃物通过填埋、焚烧、堆肥、回收利用或者循环再生方式进行无害化处理。就固废处理行业的具体工艺路线而言,世界各国的处理技术均包括填埋、焚烧、堆肥三大处理路线,但常规处理方法为卫生填埋和焚烧。目前,卫生填埋处理在我国占主导地位,但焚烧处理优势明显、增速较快,未来焚烧处理占比将不断提高,并将成为最主要的方式。

整体看,我国危险废弃物的处理量和处理率稳步提升,但处置率仍有待提高,危险废弃物市场缺口较大,随着近年来更严格的法规监管及更高的环境保护标准的出台,危险废弃物处理行业有望迎来更大的发展机遇。

危废产量巨大,政策监管驱动,需求逐步释放。与生活垃圾成熟的处理模式相比,我国危废处理行业仍处于成长阶段。从行业发展来看,大多数产废企业危废产量有限,但由于危废处理成本较高,再加上过去监管缺失,隐藏、倾倒、丢弃相对容易,瞒报、漏报现象严重,导致危废处理需求得不到有效释放。

五、行业政策

从行业政策来看,2016年以来,我国固废政策出台的频率加快,固废政策趋于全面化、细致化,行业和技术规范逐次出炉。从执行力来看,中央环保督察、专项督查、强化督查等相继实施,强化政府落实环境治理,环保惩罚力度也在加大。随着环保政策的密集落地,2018年环保政策驱动效将加速释放,这将有利于固废行业的发展,固废处理市场逐步打开。

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