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1、现代固体废弃物处理技术现代固体废弃物处理技术 1 1 固体废物定义 中华人民共和国固体废物污染环境防治法 1996年4月1日施行 2004年予以修订通过 并于 2005年4月1日起实施 在修订后的 中华人民共和国 固体废物污染环境防治法 中明确提出 固体废物在 生产 生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或 者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态 半固 态和置于容器中的气态的物品 物质以及法律 行政 法规规定纳入固体废物管理的物品 物质 2 2 固体废物分类 在 中华人民共和国固体废物污染环境防治法 2004修订 中将其分为城市固体废弃物 工业固体废物和有害废物 在宁平主编的 固体废物处理与
2、处置 1 里将 其分类如下 a 按化学性质分为有机固体废物和无机固体 废物 b 按污染特性分为一般固体废物 危险废物 以及放射性废物 c 根据来源分为工矿业固体废物 生活垃圾 以及其他固体废物三类 3 需要指出的是 城市生活垃圾的组成 产生量及组分与居民生活水平 生活 习性 季节气候 环境条件等因素有密 切关系 比如在我国上海市属于发达地 区 一线城市 居民消费水平高 人口 密度大 气候是亚热带海洋季风气候 2002年上海市垃圾产生量为11848t d 2 然而 作为二线城市的郑州 属于 暖温带亚湿润季风气候 同年的郑州的 垃圾产生量则是2050t d 3 4 3 固体废物的排放量 回顾我国在
3、改革开放的新形势下 国民经济和居民生 活迅速得到发展和提高 据统计我国每年所产工业固 体废物量已达6 108t 其中危险废物约占5 这些废 物除约40 供回收利用外 大都仅作简单的堆置处理 或是任意丢弃 目前 估计历年所堆置的固体废物量 高达60 108t 占用了大量农林业土地 另外 城市生活垃圾排出量增长也十分迅速 目前我 国城市垃圾年产量已达1 5 108t左右 而且正以每年 约8 的速度增长 由于各项处理设施严重不足 这些 城市垃圾约有一半未经任何处理 采用裸露堆填的粗 放弃置 占用城市周边土地面积达6 104hm2 导致约 有2 3的城市处于垃圾包围之中 既污染水质 土壤 大气 还将传
4、播疾病 严重影响城市环境质量和可 持续发展 5 固体废物的产生量如此之大 如果处理 得当 可将其变废为宝 否则 将造成 环境污染 危害人类健康 给自然界带 来灾难 因此 寻找良好的固体废物处理技术势 在必行 6 4 现代固体废物处理技术 由于固体废物种类繁多 成分复杂 笔 者从中挑选了三种具有代表性的 与生 活息息相关的固体废物 对其现代处理 技术进行说明阐述 这四种固废分别是 塑料制品垃圾 农林业中的秸秆以及 城市生活垃圾 7 4 1 塑料制品垃圾的现代处理技术 4 1 1 废塑料的直接再生技术 聚乙烯 PE 废旧塑料直接再生利用技术 聚丙烯 PP 废旧塑料直接再生利用技术 聚氯乙烯 PVC
5、 废旧塑料直接再生利用技术 聚苯乙烯 PS 废旧塑料再生利用技术 聚酯 PET 废旧塑料直接再生利用技术 聚氨酯 PU 废旧塑料直接再生利用技术 8 聚乙烯 PE 废旧塑料直接再 生利用技术 1 废旧聚乙烯制品用于生产再生粒料 5 工艺流程 原料来源 挑选 清洗 干燥 造粒 包 装 2 聚乙烯再生塑料生产木塑质鞋楦 6 该楦与以往的木楦和塑料楦相比 具有韧性好 膨胀 系数小 使用寿命长 在外界温度达到80 时不变形 等优点 制造该楦既可用好料 也可用回收的废料 从而达到了省工省料 降低生产成本的效果 3 用PE再生料制备全塑铅笔 7 具体生产工艺可查询文献 9 此外 利用废旧聚乙烯塑料可以改
6、性沥青路用性能 8 主要利用农用 地膜 塑料大棚 食品袋 商品包 装袋及其它塑料包装袋等废弃的聚 乙烯薄膜作为路用沥青改性剂 有利 于提高沥青路面的使用质量 延长路 面的使用寿命 具有较高的经济效益 和社会效益 变废为宝 减少环境污 染 是一种环保产品 10 聚丙烯 PP 废旧塑料直 接再生利用技术 1 废旧聚丙烯可用于复合材料的改性 9 废旧聚丙烯 PP 编织袋回收料分别与回收聚乙烯 PE 回收橡胶粉 木粉共混 制备了增韧PP材料 热塑 性弹性体和木塑复合材料 采用力学性能测试 SEM 和DSC分析等手段对其性能和结构进行了表征 结果 表明 随着回收聚乙烯 PE 含量的增加 回收PP PE
7、共混物的拉伸强度和冲击强度迅速提高 回收PP 橡 胶粉共混物中加入聚丙烯接枝马来酸酐 PP g MAH 能 起到增容的效果 随PP g MAH含量的增加 共混物 的拉伸强度上升 永久变形减小 在回收PP 木粉复 合材料中加入PP g MAH后 复合材料的冲击强度明 显提高 11 2 废旧聚丙烯纤维制备鞋底中层板材 10 这是一种新型鞋底中层板材及制作方法 主要 原料采用废旧棉 麻 布料植物纤维和废旧聚 丙烯编织物纤维 主要制造工序有 混合纤维 丝绒加工 非织造布加工 热压成型 用该配料和方法制造的鞋底中层板材 将废物 原料回收利用 防止白色污染 有利于环保 所制造的板材强度高 硬度好 透气 排
8、汗 耐水 耐绕曲 制造成本低 适用于制作皮鞋 的鞋底中层板 12 聚氯乙烯 PVC 废旧塑料直 接再生利用技术 1 用PVC回收料生产塑料凉鞋 11 有一种旅游保健鞋的的配方及制作方法 其特征是在 PVC材料中加进远红外陶瓷粉 添加过程可以在填料 着色剂 分散剂 珠光粉中进行 2 利用废旧聚乙烯生产PVC电缆粒料 12 该工艺方法是首先清洗废料和干燥粉碎 然后加入染色 剂混合搅拌10 15分钟 再加入增塑剂反应5 10分钟 然后加入稳定剂反应5 15分钟 再经三道挤塑机处理 加热到150 180 成液体状 过滤去除杂质 然后冷 却到常温 用成型机制成颗粒料 具有生产简单 无污染 是废旧聚氯乙烯
9、再生利用的较 理想的方法 13 聚苯乙烯 PS 废旧塑料再生 利用技术 比如PS废旧塑料可生产聚苯乙烯泡沫混凝土 13 王录民 张大英 王树明通过对不同配 合比的废旧聚苯乙烯泡沫混凝土 以下简称EP 混凝土 立方体块的试验研究 研制出了浇板 的一种新型填充材料 EPS混凝土型块 试 验结果表明 该EPS混凝土型块成型效果好 自重轻 价格低廉 保温 隔热 将其填充在 现浇板中不仅固定方法简便 而且可以大大减 轻板的自重 是一种理想的填充材料 14 聚酯 PET 废旧塑料直接再 生利用技术 査安霞著的 回收聚酯瓶片料纺制油毡基布用 涤纶短纤维的生产工艺 14 里讨论了采用回 收聚酯瓶片料生产油毡基
10、布用涤纶短纤维的生 产方法 着重对干燥 过滤 纺丝成形 拉伸 倍率 紧张热定形 松弛热定形等工艺进行了 探讨 指出如何通过工艺手段生产出断裂强度 高 断裂伸长大 干热收缩小的涤纶短纤维以 满足油毡革基布的特殊性能要求 15 聚氨酯 PU 废旧塑料直接 再生利用技术 下面介绍一种利用废聚氨酯瓶制备醇酸树脂的 工艺 15 使用下列配比的原 料 经酯化反应后 最终制得醇酸树脂成品 油20 25 多元醇 5 5 8 2 聚酯瓶13 15 二甲苯2 5 3 顺 丁烯二酸酐1 2 松香0 7 200 溶剂油45 50 此工艺优点 生产成本低 制得的醇酸树脂的 性能有了显著提高 利用了废旧资源 具有较 好的
11、经济效益和社会效益 16 4 1 2 废旧塑料改性利用 技术 为了提高再生料的力学性能 需要对其改性 经过改 性的再生塑料 可用于制作档次较高的塑料制品 例 如 利用废旧聚苯乙烯塑料可以制备高抗冲改性材料 四川大学的傅强等发明的一项有关此类的技术 16 由于发明在体系中添加了少量聚乙烯 且通过限定废 旧聚苯乙烯和聚乙烯的熔融指数来控制两者的粘度比 和聚乙烯的结晶行为以及相尺寸 因而获得的改性材 料的缺口冲击强度是原废旧聚苯乙烯的8 10倍多 且可以维持甚至提高聚苯乙烯的拉伸强度 使所制得 的改性聚苯乙烯可以替代高抗冲聚苯乙烯新料用于生 产计算机 空调等中高端家用电器部件 社会经济效 益显著 改
12、性技术很多 由于篇幅原因 不再多做介绍 17 4 1 3 废旧塑料裂解转化 利用技术 塑料裂解技术的基本原理是将废旧塑料制品中 原高聚物大分子进行比较彻底的裂解 使其回 到低相对分子质量或单体态 其他组分则是基 本有机原料 主要表现在 键断裂 同时 伴随有 键断裂 裂解方法主要有热裂解 法 催化裂解法 热裂解 催化改质法和催化 裂解 催化改质法四种基本方法 此外 还有 超临界水废旧塑料裂解法 与煤共液化裂解法 气化裂解法方法等 具体不再多做介绍 18 举个催化裂解法的例子 四川大学化工 系李晓祥 石炎福 余华瑞三位用自制 的LY系列催化剂对聚乙烯 聚丙烯 聚 苯乙烯及其按不同比例混合的 种废塑
13、 料催化裂解制燃料油进行了研究 试验 结果表明 混合废塑料料经过催化裂解 制得的 汽油和 柴油的质量均 达到国家标准 油品品质的好坏主要由 废塑料的种类 催化剂和催化改质温度 个因素决定 17 19 4 2 秸秆的现代处理技术 农作物秸秆是农作物生产过程中产生的固体废物 农 作物秸秆中含有丰富的有机质 纤维素 半纤维素 粗蛋白 粗脂肪和氮 磷 钾 钙 镁 硫等营养成 分 可广泛应用于饲料燃料肥料造纸轻工食品养殖建 材编织等领域 据统计 我国每年的农作物秸秆产量 约有8 42 108t之多 可收集量为6 51 108t 可收集 系数为0 77 18 其植物能大约占农作物总量的50 75 具有很高
14、的利用价值 但目前我国的利用率较 低 仅为33 左右 19 目前 将按利用的方式主要有发挥秸秆的有机质功能 和肥料功能的秸秆还田利用 饲料化处理和作为能源 利用等技术 20 4 2 1 秸秆还田利用 秸秆还田具有增加土壤养分 改善土壤结构保 墒调温抑制杂草生长减轻盐碱等作用 由于改 善了土壤的水分养分通气和温度状况 优化了 农田生态环境 秸秆还田后 不仅可增加作物 的产量 还可以提高作物的品质 秸秆直接还 田作肥料是一种简便异形的利用方法 对不同 地区都适用 有资料表明 运用土壤活性有机碳和碳库管理 指数表征土壤酶活性及土壤肥力变化 比土壤 有机碳更具灵敏性 在宁南半旱区采用秸秆还 田能有效提
15、高土壤活性有机碳含量和土壤酶活 性 20 同时 能较好地保蓄土壤水分 利于 土壤水库的扩蓄增容 且对提高作物产量和作 物水分利用效率有显著效果 21 21 4 2 2 秸秆的能源化利用 秸秆能源化利用手段有直接燃烧 热解气化 厌氧发 酵制取沼气 生产生物质压块燃料等技术 北方生物质能集团吉林省华光生态工程技术研究所研 究出的颗粒燃料以农作物秸秆为主要原料 加入少量 添加剂而制成 其SO2排放量近似于 零 该燃料在 燃烧过程中整体不变形 不散架 具有火力旺 易于 点火 无污染 适宜于各种燃烧器等特点 达到了国 际标准 它可以代替煤 燃油 燃气 是今后开发新 型可再生能源的主要对象 主要指标 热值
16、 4000kcal kg 燃烧率 92 含灰量 7 外形尺寸 外径9mm 长度10 20mm 适用范围 生活燃烧 稻壳棒稻壳棒是一种可再生的洁净燃料 是用 挤棒 机 通过高温高压把松散的稻壳挤压成型 制成形状规 则的固体燃料 其特点为 密度大 含硫少 易燃耐 燃 燃烧均匀 无污染 可任意折断 22 将处理的农作物秸秆经洗涤水解蒸煮软 化糖化发酵蒸馏取酒等主要工序 可制 取乙醇 22 此外 秸秆制炭工艺也比较成熟 据 农村科技开发 报道 早在2001年山东 省淄博市淄川区岭子镇台头崖村韩克礼 就发明了一项有关技术 23 23 4 2 3 秸秆的饲料化 1 秸秆青贮饲料 西北农林科技大学动物科技学院的刘贵要等 用常规 养分分析法和范式洗涤剂法 测定了玉米秸秆和玉米 青贮饲料的水分 粗蛋白质 CP 粗脂肪 EE 粗纤 维 CF 无氮浸出物 NFE 粗灰分 Ash 以及中性洗 涤可溶物 NDS 纤维素 F 半纤维素 HF 酸性洗 涤木质素 ADL 酸不溶灰分 AIA 等营养成分的含量 结果表明 与玉米秸秆相比 玉米青贮饲的料水分和CP NDS含量均较高 24 24 2 秸秆微贮饲料 秸秆微生物
