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第26章 防治固体废物污染的措施(2)

美国科学家运用遗传工程技术培育细菌,把垃圾中的纤维素加工成酒精,经蒸馏纯化,就可作燃料用。日本一家研究机构利用合成沸石催化剂,从废塑料中高效率地生产燃料油,该项技术已获日本专利。另一家研究机构利用酶发酵与膜分离技术,从低浓度淀粉工业废液中制取浓度为50%左右的乙醇。

报纸回收

值得注意的是,不少国家的政府已制订有关的法律,规定对废旧物资的回收利用实行减免税收,提供信贷等优惠政策。美国加利福尼亚州于1989年9月30日颁布法律,要求所属各市县广泛回收垃圾中的有用资源,5年内要把垃圾量减少25%。加拿大多伦多市规定,从1991年起,该市的4家日报必须至少利用50%的再生纸,否则它们设在街道的自动零售报箱将被取缔。该市每月能回收3750吨旧报纸,每回收1吨旧报纸就能少砍伐19棵树。这意味着其仅回收旧报纸一项,每年就能少砍伐85.5万棵树。

实践证明,利用废旧物资作为资源来生产产品,比之开发矿产和生物资源来生产同样的产品,往往投资少,资金回收期短,而且能消除污染,改善环境。

美国《幸福》杂志指出:“垃圾堆里有黄金!”它已越来越受到企业家们的重视和关注。一个以利用废旧物资为中心的新行业正在世界各地兴起,开始成为世界环境保护中的一股巨大洪流。

固体废物处理技术

长期以来,固体废物大多被倾倒入海,或就地填埋,这些方法给环境留下了许多隐患。现在广泛应用的除了简单的粉碎、分类等物理方法,还有化学和生物处理技术。这些新方法可以减少污染,还可以回收一部分资源。

化学处理技术

广西兴建固体废物处置中心

采用化学方法使固体废物发生化学转换从而回收物质和能源,是固体废物资源化处理的有效技术。煅烧、焙烧、烧结、溶剂浸出、热分解、焚烧等都属于化学处理技术。

(1)煅烧:煅烧是在适宜的高温条件下,脱除物质中二氧化碳和结合水的过程。煅烧过程中发生脱水、分解和化合等物理化学变化。例如,碳酸钙渣经煅烧再生石灰。

(2)焙烧:焙烧是在适宜条件下将物料加热到一定的温度(低于其熔点),使其发生物理化学变化的过程,根据焙烧过程中的主要化学反应和焙烧后的物理状态,可分为烧结焙烧、磁化焙烧、氧化焙烧、中温氯化焙烧、高温氯化焙烧等。

(3)烧结:烧结是将粉末或粒状物质加热到低于主成分熔点的某一温度,使颗粒黏结成块或球团,提高致密度和机械强度的过程。为了更好地烧结,一般需在物料中配入一定量的熔剂,例如石灰石、纯碱等。

(4)溶剂浸出:使固体物料中的一种或几种有用金属溶解于液体溶剂中,以便从溶液中提取有用金属。这种化学过程称为溶剂浸出法。按浸出剂的不同,浸出方法可分为水浸、酸浸、碱浸、盐浸和氰化浸等。溶剂浸出法在固体废物回收利用有用元素中应用很广泛,如用盐酸浸出固体废物中的铬、铜、镍、锰等金属,从煤歼石中浸出结晶三氯化铝、二氧化钛等。

(5)热分解(或热裂解):热分解是利用热能切断大分子量的有机物,使之转变为含碳量更少的低分子量物质的工艺过程。应用热分解处理有机固体废物是热分解技术的新领域。通过热分解可在一定温度条件下,从有机废物中直接回收燃料油、气等。适于采用热分解的有机废物有废塑料(含氯者除外)、废橡胶、废轮胎、废油及油泥、废有机污泥等。

小型垃圾焚烧炉(6)焚烧:焚烧是一种高温热处理技术,即以一定的过剩空气量与被处理的废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应,废物中的有害毒物在高温下氧化、热解而被破坏。这种处理方式可使废物完全氧化成无毒害物质。焚烧技术是一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术。

焚烧法可处理城市垃圾、一般工业废物和有害废物,但当处理可燃有机物组分很少的废物时,需补加大量的燃料。一般来说,发热量小的垃圾不适宜焚烧处理;发热量大于5000千焦/克的垃圾属高发热量垃圾,适宜焚烧处理并回收其热能。

生物处理技术

生物处理法可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。好氧处理法是在水中有充分溶解氧存在的情况下,利用好氧微生物的活动,将固体废物中的有机物分解为二氧化碳、水、氨和硝酸盐。厌氧生物处理法是在缺氧的情况下,利用厌氧微生物的活动,将固体废物中的有机物分解为甲烷、二氧化碳、硫化氢、氨和水。生物处理法具有效率高、运行费用低等优点。固体废物处理及资源化中常用的生物处理技术有:

(1)沼气发酵:沼气发酵是有机物质在隔绝空气和保持一定的水分、温度、酸和碱度等条件下,利用微生物分解有机物的过程。经过微生物的分解作用可产生沼气。沼气是一种混合气体,主要成分是甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)。其中甲烷占60%~70%,二氧化碳占30%~40%,还有少量氢、一氧化碳、硫化氢、氧和氮等气体。城市有机垃圾、污水处理厂的污泥、农村的人畜粪便、作物秸秆等皆可作产生沼气的原料。为了使沼气发酵持续进行,必须提供和保持沼气发酵中各种微生物所需的条件:沼气发酵一般在隔绝氧的密闭沼气池内进行。

(2)堆肥:堆肥是将人畜粪便、垃圾、青草、农作物的秸秆等堆积起来,利用微生物的作用,将堆料中的有机物分解,产生高热,以达到杀灭寄生虫卵和病原菌的目的。堆肥分为普通堆肥和高温堆肥,前者主要是厌氧分解过程,后者则主要是好氧分解过程。堆肥的全程一般约需1个月。为了加速堆肥和确保处理效果,必须控制以下几个因素:①堆内必须有足够的微生物;②必须有足够的有机物,使微生物得以繁殖;③保持堆内适当的水分和酸、碱度;④适当通风,供给氧气;⑤用草泥封盖堆肥,以保温和防蝇。

(3)细菌冶金:细菌冶金是利用某些微生物的生物催化作用,使矿石或固体废物中的金属溶解出来,从溶液中提取所需要的金属。它与普通的“采矿—选矿—火法冶炼”比较,具有如下几个特点:①设备简单,操作方便;②特别适宜处理废矿、尾矿和炉渣;③可综合浸出,分别回收多种金属。

饶有趣味的是,科学家们正在研究利用植物吸取和回收被污染土壤的金属。例如,杜邦公司过去由于化学工业的发展而使特拉华河湾的一片森林变为不毛之地,现在,他们正在这块土地上种植豚草,通过它清除大量高浓度的铅,同时投资几十亿美元,回收和利用这些土地上的数百种化学物质。其他国家的许多大公司都在进行同样的实验,利用植物清除化学物质。可以毫不夸张地说,这些研究成果一旦走出实验室,在广阔的大地上推广应用,地球环境一定会有较大的改观,向人类提供“净土”。

生物降解

生物降解是指通过细菌或其他微生物的酶系活动分解有机物质的过程,既包括微生物的有氧呼吸,也包括微生物的无氧呼吸。生物降解的最大好处是成本低且对外界不会产生污染。生物降解有机化合物的难易程度首先决定于生物本身的特性,同时也与有机物结构特征有关。结构简单的有机物一般先降解,结构复杂的一般后降解。