固体废物及其处置-环境学导论

工业废渣、城市垃圾和粪便已是近代城市不容忽视的一个环境问题，能否对其作妥善处置，是建设新型现代化城市的关键；同时还关系到资源、能源的充分利用。因此有必要就固体废物及其处置的基本知识作简单介绍。

1. 固体废物的种类和危害

固体废物（简称废物）一般是指人类在生产和生活活动中排弃的废物料和旧物品。废物具有相对性，一过程的废物，往往可以成为另一过程的原料。所以有人说固体废物是“被错待了的原料”，应该加以利用。如果弃置不用，则成为土地、环境卫生和环境美观的污染源。

固体废物的分类方法很多，可以根据其性质、形态和来源进行分类。例如美国把固体废物分为农业废物、矿业废渣（脉石、尾矿）、工业废物（废渣、粉尘、污泥、废屑）、城市垃圾和粪便四类。工业废物也可以按行业分类，如分为化工废渣、发电厂废渣、电子工业废物、机械工业废渣。这种分类法便于进行管理。

在各类废物中，以农矿废渣数量最大，但由于它们多分散在乡村和山区中，那里地广人稀，所以其危害远不如工业废物和生活垃圾在人口稠密的城市那样严重。

城市工业废渣主要包括冶金炉渣、燃料渣、化工废渣和选矿的尾矿渣等。冶金炉渣有高炉渣、钢渣、铁合金渣和有色冶金炉渣等。其中前两种数量较多，后两种毒性较大。每生产100吨的生铁或钢，大约排出30吨的废渣，高炉渣有时可达100吨之多。由于钢铁的产量大，故这类废渣的数量是很可观的。燃料渣主要是火力发电站煤粉燃烧后的粉煤灰和一般锅炉房烧煤所残留的炉灰渣，其数量也很大；化工废渣包括无机和有机的化工厂废渣，由于化工厂数目多且分布广，所以总量也不少，而对环境的影响则又较大。例如硫酸厂生产100吨硫酸就要排出100多吨的硫铁矿渣，我国每年排出的硫铁矿渣可达300万吨左右；又如用电石做原料的有机合成化工厂排出的电石渣，其碱性较强，流失后对水体和土壤都会造成污染；尾矿渣是冶炼厂原矿石精选后的残渣；如炼100吨铁时要300吨铁矿石，其中约有180吨是尾铁矿。又如铀水冶厂每生产1吨铀约排出1000吨的尾矿渣。

城市生活垃圾是指城市居民生活中废弃的各种消费品，如纸、废塑料、厨房垃圾等等，其数量也是很大的。我国在解放以前，北京、上海等大城市垃圾遍地、蝇鼠孳生、恶臭散发，严重地影响居民的身体健康。现今许多工业发达国家的大城市周围，都有大量的垃圾堆和废汽车堆积场。居民们不但深受大气和水源污染之害，而且还为越来越多的垃圾所包围。例如日本东京每年就有几百万吨废塑料，废弃的汽车达150万辆。城市垃圾处理极难，焚化要污染大气，掩埋又会污染水源和土壤；目前在国外已是一个较难解决的环境问题。

固体废物的数量，在近二百年中，随着工业城市的迅猛发展和人口的集中，亦在迅速增加。据统计，美国1971年排弃的固废总量已达44.5亿吨：其中农业废渣占50％，矿业废 占40％，工业废物和生活垃圾共占10％。我国固体废物的排出量亦很巨大。全国230个市，每年排出城市垃圾、粪便6500万吨；仅冶金、煤炭、电力工业已积存的废石、尾矿、废渣量已达120多亿吨，每年还要继续排放6亿吨。这些废弃物如不能很好利用，就得花费大量人力物力进行处置，浪费极大。如我国钢铁渣仅利用50％、粉煤灰10％、绝大部分堆弃地上，每弃倒一吨粉煤灰的费用约需5元，钢铁渣需3～5元，仅此两项，每年的弃倒费即需2亿元；此外，运渣渣罐消耗的钢铁料每年5万吨，以及管理废渣还需要成千上万人。而且堆渣势必与农业争地，目前我国堆渣占地已十几万亩。如果渣中含有毒物质（如铬、有机物或放射性物质等）经风雨侵蚀，流失四处，毒害庄稼，严重污染环境。垃圾和粪便（特别是传染病医院的）如不加处理或处理不当而混入水体中，则直接危害人们的健康。我国过去肝炎发病率以万分之几计，而今某些地区和单位以百分之几计，就是其中一个例子。

2. 城市固体废物的处理和利用

工业废渣种类繁多，性状不一，有的含有贵金属，应予回收；有的具有剧烈毒性须加消除；有的排出时是炽热的；有的是湿的；甚至是浆体状态。因此，在处理时首先应根据废物的特性注意综合利用，以免国家资源的浪费；同时兼顾到净除有害物质，以便回收利用，最后再进行处理或处置。下面先介绍国外处理工业废渣的几种常用办法。(www.xing528.com)

（1）填地法：利用工业废渣填平废矿坑，洼地和峡谷等。此法虽然经济简便，但每引起地下水的污染。有时，有机废渣经生物分解后产生大量甲烷和硫化氢等气体，使大气也受到污染。

（2）灰化法：借高温燃烧使工业废渣变为二氧化碳和水，所剩残灰只有原体积的5％以下，大大减少了废物数量。但可能产生硫和氮的氧化物，以致污染空气。

（3）海洋投弃法：将工业废渣以散装或容器包装的形式投入海洋中。此法实际上是污染物的转移，会对海洋生物造成危害，最终还可能危及人类的健康。

由此看来，大搞综合利用是治理工业废渣的最好途径，由于工业废渣利用的内容相当丰富，且方法多种多样，现仅就其处理的工艺方面分三类简述如下：

（1）适当改变现在炉渣的排放工艺，就可直接加以利用。例如炽热的炉渣，凡能自然结晶而不粉化者，均可生产碎石，用作混凝土集料、筑路材料、铁道路渣等。这种利用方式简单，在支援基本建设上有很大的意义。某些粉煤灰和炉渣含有碳和钾，可改良土壤结构，增进肥效，是支援农业生产的良好肥料和土壤改良剂。又如电石渣或硅钙合金渣，含有大量的氧化钙，可作生石灰的代替品直接利用于建筑工程中。

（2）通过一些工艺处理，将工业废渣改造为建筑材料。大部分冶金炉渣含氧化钙在30～50％之间，经水淬处理后成为活性的矿物材料，可利用来生产多种水泥。某些含磷高的冶金炉渣则可用来生产磷肥。大量的粉煤灰和炉灰渣主要成分是二氧化硅（40～60％）、三氧化二铝（25～35％）和三氧化二铁（3～10％），适于利用来制砖。在铝含量较高和铁含量较低时，还可以制耐火砖。由于粘土烧砖使许多耕地受到破坏，发展煤灰砖对农业生产极为有利，当然煤灰渣也可供制造水泥、混凝土集料或改良土壤之用。此外，有些冶金炉渣的化学成分适于制造铸石和微晶玻璃等。这些制品耐磨、耐腐蚀、机械强度高、又能绝缘，可代替金属、合金和橡胶制品，用途很广。生产矿渣棉和泡沫型轻质材料也是炉渣利用的途径之一。

（3）提取回收工业废渣中的有用元素。例如从粉煤灰中回收氧化铝并生产水泥；制得的氧化铝纯度很高，可用于炼铝工业。又如硫铁矿渣一般含铁40～50％，可利用作炼铁的原料；有时其中还含有铜、铅、锌等有色金属，也应尽量回收利用，以便节约资源并消除毒害。

至于回收废品和城市垃圾也是一项重要工作。它不仅可维护城市卫生、防治环境污染，还可节约原材料，增加社会财富。国外已有把垃圾用作能源和饲料的例子。前者是把垃圾中的碎玻璃、废金属等杂物挑选出来后，余下的作沼气原料，或制取石油代用品，美国每年由此可得石油100万桶；后者是用垃圾作原料，提取猪的饲料。垃圾中可用的有机废物通常可达垃圾总量的25％。垃圾的这种利用，早在1950年美国就已开始了。但是，在废旧物资的回收利用方面，我国是典范已为世界所公认。我国人民不但有艰苦朴素、勤俭持家的优良传统，而且有健全的废旧物资回收系统，例如北京市就有回收网点200多处。全国废旧物资回收系统的销售额达4亿多元。他们已成为我国环境保护的一支生力军。他们的行动取得了经济效益、社会效益和环境效益。例如北京在1973年回收废旧物资30多万吨，价值5000余万元。上海于1971～1972年间回收废旧物资180多万吨，价值近3亿元，仅1972年就回收黄金180公斤，白银22吨，及废铁10万吨，用它炼钢9万吨，并节约铁矿石20万吨，石灰石5万吨和煤10万吨；回收废纸3万吨，可制得好纸2.5万吨，并节约木材10万立方米。

总之，对工业废渣和生活垃圾等城市固体废物，本着回收利用的原则，变废为宝，化害为利，是保护城市环境的重要措施，在发展工业生产上具有战略意义。