中国给水排水2020年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会 (第十一届)邀请函暨征稿启事
 
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固废资源化利用:固废处置方法应综合考虑固废的类型、性质、当地的经济发展水平、生态环境、资源分布等因素后进行选择,使固废得到最佳处置,最大限度减少二次污染

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-12-10  浏览次数:98
核心提示:固废资源化利用:固废处置方法应综合考虑固废的类型、性质、当地的经济发展水平、生态环境、资源分布等因素后进行选择,使固废得到最佳处置,最大限度减少二次污染
青岛欧仁环境科技有限公司

2020年中国无废城市建设及固废资源化利用可持续高质量发展大会
 

对于生态文明建设,国内、国际的关注度日益升高。我国明确了“2035年美丽中国基本实现”的发展目标;国际方面,全球气候变化、资源短缺矛盾加剧。未来,生态文明建设必将成为中国在国际上的一张重要名片。


当前,我国绿色科技创新速度明显加快,强调创新引领、交叉融合。在我国59项重点科技研发计划中,有一项就是固废资源化。可以预见,绿色发展、资源利用将是未来几年的重要主题,资源循环利用的发展水平或将超过预期。


从2015年开始,党中央、国务院开始围绕固废领域编制实施方案,包括《关于加快推进生态文明建设的意见》、《“无废城市”建设试点工作方案》等重要指示。目前,我国国家政策体系已初步建立,为固废资源化提供了较为全面的政策保障。


在固废资源化专项中,经过上百名专家参与的多轮评审、讨论,最后定下来的固废资源化重点研发计划,聚焦工业固废,生活垃圾、城市矿产三种典型固体废弃物,以“减量化、资源化、无害化”为核心,创新固废资源化的技术体系和发展模式,构建固废资源化的系统解决方案。


在这个重点专项中,我们考虑了以下几个方面的问题:从理论上来看,需要资源-环境交互影响下的固废循环利用与污染控制协同理论;从技术方面来看,需要替代性绿色过程、跨行业生态链接等重大原创新技术,基于固废复杂体系物质提取分离与梯级利用基础理论和关键技术,基于智能控制与新功能材料的固废规模化无害化利用技术,全生命周期精准化管控与决策支撑技术等;在实际落地中,需要集成产业技术、工程应用、政策调控的全链条综合性系统解决方案与集成示范。

 

有机固废处理技术现状

 

我国生活源、农业源、工业源等有机固废年产量超过60亿吨,占固体废物总产生量的60%以上,但目前来看,科学合理的管理与安全处置技术体系尚未形成。


由于我国的有机固废成分相对复杂,包括农业秸秆、污泥、厨余垃圾、餐厨垃圾等,既有碳氮磷等资源,也有重金属等污染元素,兼具资源属性和污染属性。也就是说,如果能够在技术方面有所突破的话,可以作为很好的资源;但如果做得不好,可能会引起二次污染。


在城市垃圾方面,产生量急剧增加,资源化利用率低,无害化处置成为城镇化进程的核心制约因素,亟需突破技术瓶颈,提高我国生活垃圾整体消纳能力;在农业有机固废方面,农业秸秆每年产生近10亿吨,焚烧污染严重,综合利用水平低,无法实现大规模消纳;畜禽粪便产量巨大,处置率低,是中国农业非点源污染的主要来源;在工业有机固废方面,产地分散,多以原料加工为主,污染严重;危险废物处置问题亟待解决;政策缩紧,技术瓶颈等问题严重制约行业健康发展。综合可见,有机固废资源化科技创新是当前的重要机遇与挑战。


源头控制和收集分类是有机固废处理处置的重要环节。在这些固废产生的过程中,就需要用各种手段尽量减少产生量,同时降低二次污染。这一部分的工作如果做的好,后面处理过程的压力就会小很多。


在处理环节,其实我们有不少技术尝试,但有些技术可能不够成熟,有些可能时机不对,导致目前得到真正推广应用的技术不多。在现在的大背景下,市场对于有机固废处理处置技术需求较大,相关技术的改良创新,正处于难得的好时机下。


总体来说,有机固废处理主要有生物处理和热处理两种方法。对于生物处理来说,目前主要的技术瓶颈是有机质转化效率还不够高,停留时间较长,回收资源的产生量有待提升;微生物定向调控与新技术原理缺乏;微量及有毒有害物质的去除,还存在一定的环境风险。


在热处理方面,技术瓶颈包括技术装备要求高,智能化控制及能源效率有待提升;过程二次污染防控难、存在邻避效应,公众接受度低,环评要求高;新型工艺的装备稳定性、效率、产物出路需进一步提升;颠覆性技术缺乏等。

 

有机固废研究热点

 

总体来看,有机固废处理处置的完整体系包括:有机固废属性的识别、有机固废中“污染物”资源化、有机固废中难降解污染物去除与稳定、有机固废产物的环境行为及交互属性的考虑等。联系当前实际,可推出未来的研究热点:


识别阶段,需要梳理有机固废理化性质、形态及特性,研究有机固废预处理方法及原理;


资源化阶段,需要探讨有机固废中“污染物”赋存形态、生物反应过程中物质迁移转化及调控机制、物理化学反应过程中物质转化原理、有机固废复杂体系资源回收的方法等;


污染物去除与稳定阶段,需要研究重金属、微塑料、惰性有机物、持久性有机  污染物、有毒有害物质的赋存形态及迁移机制;


有机固废产物的环境行为及交互属性研究,则需要考量有机固废产物间及其与环境间的交互影响,以及有机固废产物处理处置风险评估。


举个简单的例子,污泥是有机固废中的典型。对于污泥这一类高含水的有机物,如果属性识别及预处理,会极大影响后续的热处理成本。因而需要想办法通过生物处理,先大幅度的降低它的含水率。在这方面,新技术的开发非常重要。

 


污泥的厌氧处理,也是目前的突破重点。在厌氧过程中,有氧化作用、有还原作用,氧化变化二氧化碳,还原变成甲烷,需要想办法把氧化作用降低,把还原作用提升,使得有机物能更好地产生能源。那么,在这个方向上,通过研究微生物的生物代谢途径,就有机会实现处理过程的技术突破。

 

未来发展方向

 

在垃圾分类热潮下,当前的关注重点是源头减量和资源化利用。真正的处置是在末端,也就是通过生物或者是其他方式实现最大化的资源化。


 


在这个过程中,科研院所以及企业,都应当更注重全链条的技术。不管研究哪个环节,都需要在整个应用链条中有一个具体地位。虽然没有一个技术能够包打天下,但也一定要有全链条的思考方式。


如厌氧消化生物处理技术是实现污泥资源化回收的主流技术。过去,该技术是甲烷提取出来,蛋白质降解以后,氨氮就留在了水里。氨怎么办?沼液怎么办?沼渣怎么办?如果只关注于甲烷的话,肯定是不够的。对于这项环节技术,需要站在技术平衡的链条上去充分考虑,而不是只关注一个点。


再如水热处理技术,大家关注的更多是在高温高压下把碳回收出来,但如果剩下的液体像酱油一样,是难降解废水,就为下一步的污染治理带来了难题。在热解气化中,同样也要关注热解后的各种产物,包括气体的排放等。技术人员思考问题一定要从全链条出发。


个人认为,未来学科之间的交叉跨界是重要方向。随着其他领域的科技发展,有机固废领域也会得到更多助力,包括信息技术、材料技术、生物技术等,可以预见,将来通过更先进的传感器技术、大数据算法等,会使该领域的技术研发走到新的阶段。


我国有机固废种类多,成分复杂,在这样的情况下,作为科技工作者,作为企业,有责任通过技术创新,让它的资源属性发挥到最大、污染属性降到最低。衷心希望在座同仁朝这个方向去努力,在有机固废资源化方面走出中国创新特色的技术路线。




 工业固体废物资源化利用


 据中国矿业报,“十三五”是我国落实绿色发展理念,开启建设美丽中国的重要时期。党的十九届四中全会提出,全面建立资源高效利用制度。在此背景下,我国出台了一系列政策文件,有力地推动工业固废资源化利用。据有关数据统计,我国工业固体废物年产生量约33亿吨,历史累计堆存量超过600亿吨,不仅浪费资源,而且带来严重的环境和安全隐患。国家提出力争到2020年全国工业固体废物综合利用率达到73%,主要再生资源回收利用量达3.5亿吨的目标,打开了市场空间,推动行业迈入发展新阶段。

 

    中国建材工业出版社作为我国建材行业惟一的中央级出版机构,发挥政策、人才、渠道优势,携手业内机构,于2019年11月28日~29日在北京举办了以“让世间无废,让中国更美”为主题的“固废处置与资源化利用高峰论坛”。

 

解读权威政策,把脉行业发展方向

 

    国家近年来对固废处理与综合利用重视程度不断提高。特别是近三年来,国家投入固废资源化的重点专项经费超过20亿元,有效发挥了政策引导作用。中国硅酸盐学会固废与生态材料分会理事长王栋民深刻解读了国家十三五“固废资源化”重点专项申请指南,从宏观层面阐明了政策的方向和重点。

 

    他强调,重点专项面向生态文明建设与保障资源安全供给的国家重大战略要求,以“减量化、资源化、无害化”为核心原则,围绕源头减量-智能分类-高效转化-精深加工-精准管控全技术链,攻克整装成套的固废资源化利用技术,形成固废问题系统性综合解决方案与推广模式,建立系列集成示范基地,全面引领和提升我国固废资源化科技支撑与保障能力,促进和壮大资源循环利用产业规模,为大幅提高我国资源利用效率,支撑生态文明建设提供科技保障。

 

前瞻技术市场,推动行业迈向高质量发展

 

    论坛聚焦市场发展趋势、技术前沿进展,从工业固体废弃物资源化利用的发展趋势,粉煤灰、煤矸石、煤化工残渣、尾矿、赤泥的资源化利用前沿技术,工业固废资源化利用装备技术,建筑垃圾资源化利用的前景前沿技术以及水泥窑协同处置固体废弃物等议题展开深入研讨,把脉行业发展。

 

    再生混凝土利用是工业固体废弃物资源化的重点,具有广泛的应用前景。北京工业大学教授曹万林对再生混凝土结构设计理论与方法进行了总结,通过丰富的案例和实验数据,系统展示了再生混凝土的应用,有利于推动行业健康快速发展。

 

    大唐国际高铝煤炭研发中心常务副总经理孙俊民以原料的视角来重新认识粉煤灰,为粉煤灰的大量、高值、资源化利用提供适宜方法与技术。

 

    青岛农业大学建筑工程学院院长李秋义从“实现建筑固体废物高效资源化利用”重大社会需求出发,介绍了适合我国特点的分离、分选和质量调控等建筑垃圾处理工艺和核心装备,以及采用建筑固废的全组分多路径资源化利用模式,研发建筑垃圾系列再生产品的完整产业链,给人启发。

 

    中原环保鼎盛郑州固废科技有限公司总经理卢洪波以山西运城、贵州建筑固废循环经济产业园为例,提出坚持以市场为导向、以关键技术为支撑,以政策扶持为动力,加强建筑固废资源化产业战略规划与顶层设计,打通建筑固废资源化产业链上、中、下游,推动我国建筑固废资源化产业向产业化、集群化、国际化发展,实现“天下无霾 城市更美好”的愿景!

 

    中国是矿产资源大国,伴随产生的废石和尾矿量是巨大的,如何将尾矿资源化利用值得探讨。北京建筑材料科学研究总院副院长陈旭峰为我们介绍了尾矿的种类、性能以及在建材领域的应用情况,他提出的尾矿制备砂浆与高性能混凝土关键技术,可为京津冀区域大规模建设事业提供充足建筑砂石,实现尾矿废石的大规模应用,也践行了建材行业绿色低碳的发展理念。

 

    武汉理工大学教授沈卫国致力于钢渣制备路面基层材料的研究,其研究表明,与传统路面基层材料进行对比,无机结合料稳定钢渣砂路面基层材料具有更好的强度,具有显著的社会和经济效益,市场应用前景广阔。

 

    浙江红狮环保股份有限公司副总经理李春萍博士为我们带来了《水泥窑协同处置危废技术》的报告。水泥窑协同处置固废技术的出现,很好地实现了固废的无害化、减量化、资源化处置,也使历年来备受非议的水泥工业华丽转身,由污染大户转变为环保卫士。

 

    固废实现资源化利用离不开先进装备的支持。中国矿业大学(北京)教授潘永泰长年从事材料摩擦磨损与系统工程研究工作,他提出了分级破碎机低转速、大扭矩、高成块率的分级破碎机理,并分享了固废装备专业化的发展思路。

 

    北京科技大学冶金与生态工程学院副院长刘晓明做了题为《赤泥等多固废协同利用理论及其在建筑材料中的应用》的报告,详细介绍了目前赤泥的产生利用现状,全面阐述了赤泥利用的理论体系,并介绍了赤泥用于路基、免烧砖、免烧透水砖、保温材料、矿山充填材料等方面的应用案例。

 

政产学研共襄盛会,论坛内容异彩纷呈

 

    论坛设有专家报告、新书首发、主题沙龙、媒体专访、专委会成立等环节,内容丰富,形式多样,来自国家部委、行业协会、地方政府、研究机构、高校、行业重点企业、媒体的嘉宾代表参加了本次论坛。

 

    经济日报社副总编郑波、中国建材工业出版社社长张立君、中原环保鼎盛郑州固废科技有限公司总经理卢洪波出席论坛并致辞。

 

    中国硅酸盐学会固废与生态材料分会理事长王栋民、北京工业大学教授曹万林、大唐国际高铝煤炭研发中心常务副总经理孙俊民、青岛农业大学建筑工程学院院长李秋义、中原环保鼎盛郑州固废科技有限公司总经理卢洪波、北京建筑材料科学研究总院副院长陈旭峰、武汉理工大学教授沈卫国、浙江红狮环保股份有限公司副总经理李春萍、中国矿业大学(北京)教授潘永泰、北京科技大学冶金与生态工程学院副院长刘晓明等专家参加了论坛,并做了主题发言。

 

    清华大学教授覃维祖、中国硅酸盐学会固废与生态材料分会理事长王栋民、中国建筑材料工业技术情报研究所首席专家崔源声、中原环保鼎盛郑州固废科技有限公司总经理卢洪波、西安建筑科技大学材料学院院长李辉等专家围绕“固废处置与资源化利用如何实现高质量发展”这一话题在沙龙环节展开热烈讨论。

 

    本次论坛专门举行了《@所有人:让世间无废,让中国更美》新书首发式和中国建材工业出版社谈材说料(材料)专家委员会成立仪式,中国建材工业出版社社长张立君、总编辑佟令玫为专家委员颁发聘书。最后,张立君和佟令玫为做主题报告的嘉宾颁发了“谈材说料大讲师”奖牌。(中国矿业报)

摘要:

随着我国的综合国力在快速的发展,社会在不断的进步,固废作为人们日常生产生活中产生的主要垃圾,不仅占用了大量空间,还对空气、土壤、水源造成污染,成为了人类面临的主要环境问题之一。随着人们生活水平的提高,环境的重要性愈发明显,如何更好地处置固废得到了越来越多研究人员的关注。文章简要概述了固废的含义及分类,并对固废的处置方法进行了研究,进而提出了固废处置方案的改进措施,以期推动环保事业的进一步发展。

 

引言

固废主要来源于工业生产、社会生活和农业生产。作为世界上人口最多、经济体量最大的发展中国家,我国对自然资源的消耗和由此产生的废料量均居世界第一位。我国目前各类固废的累积堆存量约为8×1010t,且随着人民生活水平的提高和城镇化的快速发展,固废产生量呈逐年增长态势,年产生量超过1×1010t,其利用处置过程中的温室气体排放及有毒有害物质的跨区域环境影响也成为了全世界关注的焦点问题之一,给我国造成了巨大的环境压力。同时,如此巨大的废料产生量和累积量,如处理不当,还会造成资源浪费和影响社会稳定。然而,废料并不完全是无用的,在一定的技术和经济条件下,不同类别的废料可以分别转化为有用的资源和能源,成为宝贵的财富,是开发潜力巨大的“二次矿山”。如果对固废进行分类资源化利用,且从源头上进行减量化,就可以显著减少原生资源的使用量,提高资源利用率,从而带来显著的环境效益、经济效益和社会效益。在综合考虑《中华人民共和国固废污染环境防治法》中固废的分类方法及我国固废来源的基础上,将本文研究的固废主要分为“城市矿山”、乡村废料和工业固废三大类。

固废行业存在着特殊性

 

业内人士表示,对固废进行处理和再利用,不仅可以解决污染,还可以缓解资源短缺。当前,我国优质资源短缺,重要战略资源对外依存度日益加大。我国主要金属矿产资源中,铁矿石、铜精矿、铝土矿、锌精矿对外依存度都不小,资源短缺愈加成为瓶颈性制约因素。废料资源化已经成为有效缓解战略资源短缺矛盾的重要途径。回收利用尾矿、冶炼渣等大宗工业固废中所含有的有价金属组分,可以有效补充金属矿产资源,提高国内资源保障力度。充分利用大宗工业固废代替天然矿物资源,可以大幅减少天然非金属矿物资源的开发。虽然对固废进行处理和回收有着重要的意义,但是在实际操作过程中却不是那么容易。王小云介绍,固废处理行业存在着特殊性:一是历史性,固废不像污水,污水处理达标后就不再是污水,而固废处理后,如焚烧发电后的炉渣还要再进行填埋。塑料更是几十年甚至几百年都不能够完全分解,因此每天在处理新的固废的同时,旧的固废也都一直存在。二是社会属性,固废随着人的生产活动、随着时空一直在变化。三是复杂性,尤其是我国的固废组成非常复杂,监管难度非常大,因此固废处理难,任务重。据了解,我国固废处理行业与发达国家和地区差距较大,产业发展相对滞后。关于固废利用处置,发达国家已经处于成熟期,我国则还处于快速发展的前期。比如,2015年,我国大陆地区工业固废的综合利用率是60%,而我国台湾地区则达到80%;我国有色金属的回收率是50%,世界先进水平是70%~80%;我国钢铁综合利用率是91%,日本达到了99%;我国电力行业利用率是85%,日本是97%;我国尾矿综合率是20%,发达国家平均水平是60%。

固废资源化处理的具体措施

 

2.1废砖的综合处理

一个建筑工程必然会用到大量的砖块,在建筑过程中必然会存在很多砖块损坏的情况,一旦这些砖块破损了大部分就会被丢弃,这不仅是对资源的浪费,也对城市固废的处理起到积极作用。砖块不等同于其它的建筑材料,其它的材料破损后基本上不能够再拿来使用,但是砖块不同,砖块是通过高温下泥土固定形状而成的。因此,同理可得,通过一定的技术再将废弃砖块与水搅拌,再经过高温固定形状形成与之前一模一样的砖块。这样的技术无疑有利于砖块的利用。既降低了砖块的生产成本,也为我国节省了资源,为施工企业节省了大量的资金,以此来实现更大的经济效益。

2.2加强国家顶层设计,实施综合管理战略

贯彻落实国家“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念,基于全生命周期分析,结合国家宏观战略,将工业固废分类资源化战略与产业结构调整、绿色制造、战略性新兴产业战略目标相统筹。固废能源化利用与国家清洁能源战略相衔接,将城市生活垃圾新兴发电技术、生物质废料能源化作为分布式能源发展的重点内容,提高生物质能源化利用率与促进工业固体废料的能源替代。衔接生态红线、国土空间规划,统筹一次资源、二次资源开发战略。统筹二次资源开发利用产业布局,引导资源深加工产业向传统资源聚集区域聚集。

2.3微生物降解处置

微生物降解处置方法是指通过微生物将有机物质转化为简单的无机物,并产生有机肥料,从而形成生态系统良性循环,主要分为无氧降解与有氧降解两种。该方法适用于生活固体废料中的厨余垃圾,不仅能彻底处理厨余垃圾,具有良好的安全性,无臭味异味,同时还能实现原生垃圾零排放,降低运输成本,并且处置后的残留物能制成有机肥料,促进资源的循环利用。

2.4部分资源的再回收

以城市中的建筑固废处理为例,建筑固废同样有着多种多样的存在形式。对固废的再回收主要指的是对水泥块、石头块或沙子等的再回收利用。这些废料的再回收利用不仅节省了资源的利用,使其创造经济效益,而且很大程度上地减少了对生态环境的破坏程度,缓解了当今我国城市的污染处理的压力。此外,对这些废料资源的再回收利用也减少了我国的相关资源出现匮乏现象的出现。

2.5改革发展模式,促进资源充分循环,确立“无废国家”的长远目标

改革生产模式,构建资源正逆向流动相互耦合的生态产业链,改变资源依赖型发展路径。引导生活模式改革,树立绿色消费意识,提升全民资源环境意识水平,将固废分类资源化纳入国民教育体系工作内容,提高全社会对固废资源化利用紧迫性的认识,构建有效的社会监督机制。构建固废资源多级循环模式,逐步实现固废在工业生产、农业生产、城市和农村生活三大体系间的衔接循环。逐步构建全社会固体废料分类资源化循环体系,努力实现全社会资源能源消耗最小化、资源利用最大化,最终实现具有我国特色的循环经济社会发展模式,实现“无废国家”的长远目标。

2.6提倡绿色生产

为了解决固废处置问题,必须从固体废料的源头入手,因此,应积极倡导绿色生产理念,最大限度节约生产资源,优化生产技术,提高资源利用率,从根本上降低固废的产量。

2.7对固废进行分类

我们在进行建筑建设活动的时候产生的固废是多种多样的,要想对这些固废进行最有效的治理,首先必须要将其进行合理地分类,不同类型的固废需要不同的处理方式,这也将提高废料处理效率,节省一定的能源,以便进行下一步的资源化措施。在分类后,对部分固废进行简单地预处理,为进行资源化的治理做好准备。

结语

固废处置方法应综合考虑固废的类型、性质、当地的经济发展水平、生态环境、资源分布等因素后进行选择,使固废得到最佳处置,最大限度减少二次污染。

 
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