时间:2023-05-30 09:05:46
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇固体废弃物,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
城市固体废弃物清运量每年以8%~10%的速度持续增长,全国近2/3城市已面临垃圾围城的处境[1]。当前对待大部分垃圾以传统的露天堆放、简易填埋及混合焚烧为主,固体废弃物中大量潜在的资源没有得到充分有效的再生利用,回收率非常低。这种现状与环境保护政策和可持续发展战略背道而驰,同时制约产业发展。为解决环境危机和资源危机,实现固体废弃物改良资源化利用是当务之急[2],许多国家也在致力于研究新模式、新方法、新工艺用于固体废弃物的资源化利用。我国的固体废弃物污染控制工作起步较晚,于20世纪80年代中期提出,以“资源化”、“无害化”、“减量化”作为控制固体废弃物污染的技术政策,但相对而言,我国的废物资源化利用率在一段时间内是很低的。
1固体废弃物现状
根据《中华人民共和国废弃物污染环境防治法》第八十八条的规定,固体废弃物是指在生产、生活和其它活动中所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。尽管公开数据显示我国的垃圾处理比例达到60%左右,但这只是垃圾出运量,实际上绝大部分垃圾都是被简单的填埋,占用了大量土地资源,并造成了对环境的扩大性污染[3]。固废污染具有很强的隐蔽性和持久性,不像大气污染和水污染那么直观,产生的危害也很滞后。黄菊文等[4]以层次分析法(analytichierarchyprocess)比较了固体废弃物对经济、社会、环境的影响,结果表明对环境的压力最为严重。
2固体废弃物回收处理
2.1传统回收处理
除临时堆放外,固体废弃物的传统回收处理以填埋、焚烧及堆肥方式为主。固体废弃物填埋具有处理量大、方便简单、处理费用低及适应性强等优点,但固废中含有塑料、金属等各种物料,在填埋过程中不可避免会产生无法挽回的环境污染。焚烧处理是实现固废减量化的有效途径之一,但焚烧会产生硫氧、氮氧等大气污染物,空中漂浮的飞灰还可能携带Hg、Pb等重金属元素,直接威胁环境安全和人体健康。固废堆肥是大部分城乡处置固体废弃物的惯用手段,但是工业固体废弃物如果没有经过妥善的分离处理,其中的有毒物质渗入土壤后,会使土地失去使用价值,同时在植物体内积累后直接进入人类食物链,严重危及人体健康[5]。
2.2固体废弃物改良资源化
首先在生产、消费、生活方面对废弃物进行分类收集。这需要提高每位家庭成员的环保意识:在家中放置不同的垃圾桶将垃圾按照类别进行回收,并放到指定场所的指定类别垃圾桶。再经中介机构对分类垃圾处理后运往各个生产地的废弃物加工场所,简单分拣的固废通过技术改良,充分利用其可利用成分制取新形态物质。例如:有微生物设备的厂家,可利用垃圾微生物分解产生可堆腐有机物生产肥料;有裂解设备的厂家,可用塑料裂解生产汽油或柴油;有高温熔融设备的厂家,可加工钢铁类等金属[5]。
2.3现阶段最终处置
在固体废弃物资源化的基础上,把可以进一步回收利用或再循环利用的物质进行改良再次生产,剩下的最终废物则将通过土地填埋、海洋倾倒、远洋焚烧及深井灌注处置等方式做永久贮存,正常情况下不再回收处置[6]。
3固体废弃物在生态建筑中的资源化利用
固体废弃物在建筑领域的资源化利用,最早始于粉煤灰、矿渣等工业固体废弃物。工程实践证明,利用粉煤灰、矿渣进行合理配制的混凝土,可以充分利用资源,改善混凝土性能,降低建筑能耗和工程成本。新型水泥、新型砂浆、新型混凝土、新型建筑砌块等建筑材料得到了大量的研究与生产。随着环境和资源问题日渐突出,固体废弃物在建筑领域的资源化利用体现出更深入的发展:一方面,可再生利用的资源更广泛,从工业固废到建筑垃圾甚至废弃塑料,均能变废为宝;另一方面,再利用方式更多样,从成本较高的原材料更新到低成本的简单再加工,王践志[7]甚至用易拉罐和塑料瓶建起了1幢2层高的房屋。
3.1建筑垃圾再生利用
建筑垃圾主要由废砖石、废混凝土、废钢筋、废塑料及废木料等构成,几乎占据人类生产活动产生废弃物总量的40%。建筑垃圾不仅不是垃圾,是一种有效资源,是建筑行业的“第二资源”。粗略估算,到2020年,我国至少新产生建筑固体废弃物30亿t,其中将50%转化为生态建筑板材,可创造价值6000亿元,经济效益和社会效益相当可观[8]。首先将报废建筑物、房屋改造、道路整修等工程中产生的建筑垃圾进行清运的同时,采用人工或机械分类将固废中可直接再生利用的物质,如钢筋、某些金属、塑料、木质材料等分拣归类,直接运往相应工厂进行再生加工利用。对剩余建筑垃圾中的废混凝土、废砖、废大理石等物料,则利用大型粉碎机就地粉碎,制造出来的再生骨料可作为非承重填充墙混凝土骨料[8];加水搅拌后也可作为砂浆辅助砌筑、抹灰、作混凝土垫层等建筑环节,在建筑原料中具有极高的再生资源化价值。
3.2废塑料作再生骨料补强
废砖、废混凝土等经过再生处理制造的再生骨料由于空隙率高,一般仅作为填充墙的混凝土原料。如果要代替结构混凝土集料,还需要对再生骨料进行强化处理。东京工业大学的川岛一彦教授等人利用家用聚丙烯塑料制成了聚丙烯纤维,并将其按比例与混凝土混合。试验结果表明,用聚丙烯纤维代替碎石子制成的新型混凝土建造的桥墩模型,完全能够抵抗相当于1995年阪神大地震1.5倍的巨大晃动。聚丙烯纤维的加入,可以增大混凝土的坚韧度,抗拉强度也得到增强[9]。据此,可将废旧塑料分拣,熔融制成塑料纤维喷涂在再生骨料的外表面,通过对再生骨料的补强来满足结构混凝土对集料的强度要求。废旧塑料再生包裹废混凝土再生骨料,以代替结构混凝土的天然集料,是建筑材料领域的一种新的发展途径,不仅节约资源,而且有利于提高抗震强度。
3.3废旧塑料瓶作新型绿化环保墙体
图1所示为废塑料瓶、易拉罐在一种新型绿化环保墙体上的利用。先把废弃塑料简单清洗分类后,通过塑料厂家的机械设备加工成一块块带蜂窝状孔洞的塑料板,将板固定在墙面上,形似竖向的花盆骨架,再将回收来的塑料瓶或易拉罐简易修剪后镶嵌在蜂窝状孔洞中。塑料板和墙体之间的连接方式可以为螺栓连接,用铁钉分别将板的4个角固定,再在塑料板四周结合玻璃膏粘接,起到双重保护作用。为了增加易拉罐和塑料板接触的牢固性与整体性,在每一竖排的易拉罐上放置一根土壤吸水透水管,穿过每个易拉罐(管子上还有土壤透水吸水孔),上接到雨水斗,雨水自然下排的同时还可以为植物补充天然水分,下接地面可将多余水分排除。每个易拉罐内部存在着1片垫片,垫片两边有矩形孔,吸水布条穿过矩形孔浸在灌溉水中,土壤通过吸水布条吸水提供植物养分和水分。吸水布条底部和四周都含有土壤透气小孔,可以使土壤适当呼吸,分布在布条底部的小孔比较密集,分布在布条周围的小孔比较稀疏以防土壤下漏。该绿化环保墙体的实现,不仅能以较低的成本将大量的废弃塑料瓶、易拉罐回收,作生态资源化处理,而且作为绿化墙体的栽培盘提供了植物生存的环境,为建筑墙体遮荫,增强了墙体的保温隔热性能,从而显著降低夏天的建筑能耗,并美化城市风景,营造绿色节能氛围,特别适宜炎热、湿润的气候条件。
[关键词] 城市固体废弃物 逆向物流 管理体制
一、城市固体废弃物物流的含义
城市化进程的加速发展、经济的增长和城市人口的不断增加,代之而来的便是城市固体废弃物的大量堆积。城市固体废弃物己经引起了诸多社会问题和环境问题。它不仅造成严重的环境污染,而且直接影响到社会稳定和经济的发展。我国正处于城市化进程加速之中,随着我国城市化进程的加快和城市人口比重的提高,城市垃圾产生量逐年迅速增长,这已经成为城市环境污染的主要因素之一。
城市固体废弃物的回收在一定程度上也属于逆向物流的范畴。从社会效益的角度看,废弃物的回收、处理和循环利用是可持续发展的一个关键环节。政府明确提出今后要“建设环保经济型社会”的具体要求。另一方面,从经济效益的角度,大多数的城市固体废弃物的确还存在着巨大的经济再利用价值,回收来的固体废弃物在处理中心通过分拣、加工、分解,可以重新进入生产和消费领域。城市固体废弃物的循环再利用已经成为环境与资源共同呼唤亟待解决的问题,节约型社会建设与循环经济可以为社会节约巨大的经济成本,为整个社会资源、经济、环境等多方面带来利益。当前,由于社会进步以及人们环保意识的增强,城市固体废弃物回收利用已取得一定的规模和成效。但其实施的现状并不容乐观,其中很多环节存在的问题制约了整个行业的发展。对于城市固体废弃区回收,物流过程则是实现其资源化的重要环节。
二、城市固体废弃物物流的特点
城市固体废弃物具有独特的特性,因而城市固体废弃物物流也有其有别于一般物流的特征。主要表现在以下几个方面。
1.逆向性。同回收物流一样,城市固体废弃物物流业具有逆向性。但是,回收物流往往沿着正向物流的逆向方向移动,而固体废弃物物流则通过回收部门向制造部门流动。这一特点决定了,在管理城市固体废弃物物流时,要采取与回收物流不一样的管理策略。
2.主动性比较差。因为固体废弃物中实体的价值往往比较低,所以相对于回收物流而言,固体废弃物的拥有者在废弃物的处理上主动性往往比较差。
3.复杂性。在回收固体废弃物的过程中往往涉及到多个部门之间的有效配合,这使得固体废弃物管理成为一个非常复杂的问题。同时,固体废弃物种类繁多,又加上在回收过程中的渗漏和变质问题,使得固体废弃物物流呈现复杂性的特点。
4.不确定性。城市固体废弃物散布于社会的各个角落,因而这就使得固体废弃物物流在时间上和数量上的不确定性,增加了回收的难度。
三、城市固体废弃物物流流程
在我国,大多数城市固体废弃物物流主要包括收集、分类、清运、再资源化处理和最终处置,其流程如图所示。
图 城市固体废弃物物流流程
四、现行固体废弃物管理体制的弊端
现行固体废弃物管理体制的弊端主要表现在三个方面:
1.各个利益主体之间的关系主要是靠行政手段与道德意识来联结,而非经济关系,这与主导社会运作的市场经济力量相悖。
2.多头管理、各自为政,职责不清。这是因为各个利益主体之间的关系在市场经济的大背景下,行政手段与道德意识来联结表现为隐性的经济关系。每个利益主体都在潜在地追求利益最大化,因而想成了多头管理、职责不清的局面。
3.政企不分。政府机构既负责管理,又负责服务,其结果是既不能有效地实施管理,又不能很好的进行服务。
五、我国固体废弃物管理体制的改革方向
我国现行的固体废弃物管理体制在很大程度仍然是计划经济的延续,这种管理体制对于固体废弃物有效管理和推动各种废弃物无害化,资源化处理方法应用方面的机构能力造成了很大的障碍,使得废弃物处理者无经济利益驱动,除了行政命令或者政府大量补贴外,无法激励国内外企业积极参与废弃物的无害化、资源化处理。因此,对现行的垃圾管理体制进行市场化改革势在必行。
我国现行的固体废弃物管理体制改革的主要方向是实现“政企分开”,建立废弃物管理的市场化、产业化机制。政府管理部门不再从事废弃物的具体管理工作,而是由专门的废弃物处理企业负责,政府管理部门主要通过法规政策、经济合同、执行污染控制标准等行政、经济手段进行宏观的管理;废弃物收集和运输的具体工作有专门的废弃物处理公司负责;废弃物产生者向废弃物处理公司交付一定的处理费用,废弃物处理公司实行市场化运作、自负盈亏。
参考文献:
[1]张敏:论城市固体废弃物物流化管理.物流技术,2007, (7)
关键词:固体废弃物;选矿技术;矿物加工;工艺流程
引言
选矿技术也就是矿物加工技术,是利用物理或化学性质将矿物原料中的有用与无用的矿物分开的一门技术。随着对这门技术研究的不断深入,以及科技的不断发展,这种技术正在迅速的向其它领域渗透拓展。目前世界上,选矿技术已经应用于环保、轻工业,化工材料、生物技术和冶金等多个领域。
固体废弃物指的是从工业企业和日常生活中排弃的以固体形式存在的物质。由于经济的发展造成了城市负荷增大,许多的一二线城市都已经处在垃圾的包围圈中,在城乡结合部区域,这些固体的废弃物已经把田地与江河湖泊等侵占了,造成了触目惊心的环境污染。
“废弃物”只是相对于某一个特定的系统而言,事实上,这些废弃物当中还是有很多可以有效利用的成分,只要采取了正确的分离方法就可以变废为宝,保护环境。固体废弃物是有多种成分组成的,性质也不一样,而选矿技术就可以巧妙的利用这些性质差异,把固体废弃物分离成各种有用组分,达到处理与再利用的目的。本文综合介绍了选矿技术在固体废弃物资源化中的运用,说明了选矿技术是一种简单而高效的固体废弃物处理技术。
1 我国固体废物的现状与选矿技术在固体废弃物中的运用
固体废弃物主要指的是生产建设,日常生活和其它活动中产生的固体垃圾。通常按照来源分为工业固体废弃物、矿业固体废弃物、农业固体废弃物、城市垃圾等。据统计我国的工业固体废弃物年产生量为10亿多吨,生活垃圾年产量2亿多吨。在产量如此之大的现状下,处理设备又不够完整,综合利用率十分低下。固体废弃物的处理是一个非常庞大的预处理系统,其主要目的是回收废弃物中的可再利用资源,经再次处理后成为可以使用的资源。
选矿技术可以对固体废弃物进行分类处理,是实现固体废弃物再利用的有效手段,其能将固体废弃物中有用与无用的组分分离开来。根据固体废弃物的物理与化学性质的差异,可采用重力分选、磁力分选、浮选和电力分选等选矿方法。重力分选是根据固体废弃物在介质中的比重差进行分选的一种方法,它包括重介质分选、跳汰分选、风力分选和摇床分选等。磁力分选是指借助磁选设备产生的磁场来进行铁磁物质组分离的一种方法。浮选就是根据物料颗粒表面物理化学性质的不同,按物料可浮性的不同对物料进行分选的一种方法。电力分选是指利用固体废弃物的各种组分在高压电场中电性的差异而实现分离的一种方法。
2 选矿技术在冶金炉渣上的运用
2.1 钢渣的再次利用
钢渣是练钢过程中排出的固体废弃物,其主要是包括转炉渣、平炉渣、电炉渣等。一般正常的情况下,钢渣产量为粗钢产量的15%-20%。如果应用选矿技术对这些钢渣进行再处理就可以回收渣中的铁,流程中可采用自磨机,进入自磨机的钢渣破碎到60mm以下,而剩余的不能破碎的金属滞留在自磨机内,达到一定的数量后,自磨机里剩的金属就落入排料溜槽,进入金属料仓。经过这样分选出铁后的炉渣可根据性质的不同用于水泥的生产,也可以成为碎石和细骨料作为建筑材料使用,还可用于生产钢渣磷肥。
2.2 铜渣的再次利用
铜冶炼厂铜渣中的主要成分有cu、s、fe和sio2,采用多段磨矿与多次浮选的方法,可以对铜等金属再回收。经过处理后剩余的矿渣无需再磨,只要通过磁选选出铁后就可以直接成为水泥的添加原料。某冶炼厂炉渣经过处理后,1吨的炉渣获取了500元的利润。高炉瓦斯泥也是高炉排出的固体废弃物,对此采用浮选回收碳,重选摇床回收铁。
3 选矿技术对化工渣的处理
硫酸渣是化工厂用黄铁矿生产硫酸时排出的废渣,这类废渣中一般都含有40%左右的铁,采用物理选矿和化学选矿联合的方法去处理这些矿渣可以取得较理想效果,见表1。
表1 硫酸渣
别试验结果
4 选矿技术对工业垃圾的处理
现代信息技术的高速发展,电子产品的更新换代频率也在增快,废弃的电子产品,如家用电器、办公与通讯器材、手机和电脑等的数量也日益的增大。从环保的角度来看,这一类废弃物也是迫切的需要进行处理的。通过对废弃电子产品的处理来看,目前德国的机械分选法处理废弃电子产品是比较先进的。废弃电子产品经过人工简单拆卸后,其中部分废弃物料经过粉碎、磁选、涡电流分选一系列处理后可得出有价值的物质。
在这个要求快速、便捷的时代,一次性的使用物品日益增加,特别是一次性的塑料产品。工业塑料的消耗也很大,如何处理这些塑料垃圾是环境保护的重点。据研究,用浮选法来分选聚乙烯氯化物(pvc)、聚碳酸脂(pc)、聚乙缩醛(pom)和聚苯基醚(ppe)这四种塑料比较合适。
5 选矿技术对粉煤灰的处理
燃煤发电厂会排出一种叫粉煤灰的固体废弃物,而我国正是以燃煤为主要发电方式的国家,每年粉煤灰的排放量接近亿吨。在粉煤灰中有许多可以再利用的成分,用选矿方法处理后,可实现粉煤灰的再次使用。用浮选的方法从粉煤灰中回收出碳,电选法是利用炭粒与其他矿物比电阻差异进行分选。用重选法、磁选法或浮选法从粉煤灰中回收空心玻璃微珠。
6 选矿技术对城市生活垃圾的处理
现在世界各国都开始重视对城市生活垃圾的处理,随着我国城镇人口的增加,城市垃圾的排放量也日益增多。目前世界上对城市垃圾处理最有代表性的就是由德国亚琛(aachen)工业大学选矿系所推荐的处理工艺流程,这个工艺的目的就是取得高回收率的条件下,从城市的生活垃圾中回收有价值的物料。
7 结束语
本文所介绍的选矿技术是固体废弃物处理中的一部分,在现实的运用还有很多,人类社会的进步必是伴着一定的环境污染,我们能做的就是把污染降到最低,重视自然资源的再利用率,加大对废弃物的处理和再利用。选矿技术在这方面已经开了先河,加大对选矿技术的研究是促进社会经济发展的必要条件。
参考文献
[1]亓昭英,张红茹.选矿技术在污染治理中的应用[j].中国矿业,2000,9(1):88-92.
[2]陈天柱.选矿技术在环境工程中的应用[j].冶金矿山设计与建设,2002(3):30-32.
【关键词】固体废弃物免烧砖;检测;推广应用;社会效益
1 概述
我国粘土标准砖年产量约6000亿块,粘土实心砖的生产消耗大量的土地资源和能源,对环境造成染污,也不利于建筑节能与环保。这对我国改变能源不足,而且耕地逐年减少的现状造成很大的威协。因此,在我国大力发展节能、节土、利废、保护环境和改善建筑功能的新型墙体材料,取代能耗高、占地毁田和建筑节能差的实心粘土砖,具有深远的历史意义,是实现可持续发展的重大举措,也是造福子孙后代的千秋大业。
为贯彻落实《国务院办公厅关于转发建设部等部门关于推进住宅产业现代提高住宅质量和若干意见的通知》精神。加大推广应用新型墙体材料和淘汰实心粘土砖的力度,实现新型墙体材料发展的“十一五”目标,促进墙体材料行业结构调整,节约土地资源和能源,保护环境。目前,全国已有170个大中城市限时在2003年6月30日前禁止使用实心粘土砖,2006年底,西宁市及周边地区强制关闭了44家粘土砖生产厂。根据本地的资源和建筑结构、建筑节能的要求,积极发展和推广替代实心粘土砖的新型墙体材料主导产品,确保淘汰实心粘土砖,推动“禁实”、“禁烧”工作顺利开展,彻底实现禁止使用粘土砖的目标。
粉煤灰、煤矸石、冶炼渣、河沙、石粉、石硝、尾砂、炉渣、建筑垃圾等工业废渣在制作墙体材料中的综合利用,变废为宝,节能、节土、保护环境,是一项国民经济待续发展中的战略问题。据我国有关部门不完全统计,目前每年排出的各种工矿废渣3亿多吨,其中粉煤灰1.6吨、煤矸石1.2吨、高炉矿渣2500万吨,并随着我国国民经济的速猛发展,排放的废渣以惊人的速度增加,不仅耗费巨额资金,占用大量土地,而且污染环境,危害严重。因此对工业废渣的综合利用,逐渐得到各级政府部门的重视,利用率逐年加大。国家给予了一系列优惠政策,国家财税字[1995]44号文《关于对部门资源综合利用产品免征增值税的通知》中规定,掺兑30%以上(占产品重量)废渣的建材产品免征增值税。财税字[1996]20号文《关于继续对部分资源给定利用产品等实行增值税优惠政策的通知》中,确定对财税字[1995]44号文中有关规定继续执行,这一规定给粉煤灰等工业废渣综合利用带来了动力。
2 固体废弃物免烧砖的特点
固体废弃物是指在生产、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放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质及法律、行政法规纳入固体废物管理的物品、物质。固体废弃物免烧砖,是应用固化处理技术开发的一种新型块状墙体材料。可以广泛用于工业和民用建筑的承重墙体,与非烧结普通黏土砖、烧结普通砖、烧结多孔砖使用方法相近。它的特点有:
2.1 可以就地取材,对土壤没有特殊要求,但是,土壤的掺入量小于10%,节省土地资源;
2.2 成型是免烧、压力成型,自然养护,故节省制作能源;
2.3 可以掺入高达60%以上的工业废弃物(如:粉煤灰、页岩、尾矿、石渣、炉渣、矿渣、电石泥、煤矸石与建筑垃圾等),制作过程无任何污染,是一项环境保护项目;
2.4 技术参数设计采用Q/HXJK01-2010企业标准,于国家标准基本一致,在开拓市场方面很少有设计、应用方面的困扰;
2.5 生产工艺简单,成套机械设备自动化程度高,生产成本低,有一定的竞争力;
2.6 固体废弃物免烧砖的出现,为国家保护环境,保护土地资源,节省能源,推行禁止生产烧结粘土砖的政策提供了一个有力的措施,用固体废弃物免烧砖在经济技术上的优势来开拓建材市场,达到国家调整产业结构的目的。
3 固体废弃物免烧砖的检测
本人主持参与了《固体废弃物免烧砖》(Q/HXJK01-2010)企业标准的编写工作,并对该砖进行了长达3年的跟踪鉴定检测工作,现对该砖鉴定检测情况作如下描述。
3.1 任务与目的
受某公司委托,对该公司生产的固体废弃物免烧砖进行鉴定。
鉴定目的是,为将固体废弃物免烧砖推广应用于建筑工程砌体结构提供材料方面的技术依据。
3.2 样品情况
按照《固体废弃物免烧砖》(Q/HXJK01 -2010)规定的样品检验数量要求,于2010年09月26日在该公司批量生产中抽取了200块固体废弃物免烧砖待检,样品的规格为240×115×53(mm)。
3.3 检验项目
根据用于建筑工程砌体结构材料方面的要求,对固体废弃物免烧砖进行了下列项目的检验:⑴外观质量;⑵尺寸允许偏差;⑶抗压强度;⑷抗折强度;⑸抗冻性;⑹耐水性;⑺吸水率;⑻软化系数;⑼体积密度。
上述检验项目中,前7项参数依据《固体废弃物免烧砖》(Q/HXJK01-2010)规定的检验项目进行检验;第8项参数超出《固体废弃物免烧砖》(Q/HXJK01-2010)规定的检验项目,但我公司认为对于固体废弃物免烧砖的实际工程应用是十分重要,因此第8项参数参照《轻集料混凝土小型空心砌块》(GB/T15229 -2002)中的有关规定执行;第9项参数参照《砌墙砖试验方法》(GB/T 2542-2003)检验。
3.4 技术依据
3.4.1 《固体废弃物免烧砖》(Q/HXJK01 -2010);
3.4.2 《轻集料混凝土小型空心砌块》(GB/T15229-2002);
3.4.3 《砌墙砖试验方法》(GB/T2542 -2003)。
3.5 检验结果及分析
3.5.1 外观质量
抽取了50块固体废弃物免烧砖。经试验测定如表5.1:
3.5.2 尺寸允许偏差
从外观检验合格的样品中随机抽取其中20块。经试验测定如表5.2:
以上结果均符合《固体废弃物免烧砖》(Q/HXJK01-2010)中尺寸允许偏差相关要求。
3.5.3 抗压强度
从尺寸允许偏差合格的样品中随机抽取其中10块。经试验测定如表5.3:
分析表5.3的意见为,抗压强度平均值不小于20MPa,变异系数不大于0.21,抗压强度标准值不小于14.0MPa,单块最小值抗压强度不小于16.0MPa,均符合《固体废弃物免烧砖》(Q/HXJK01-2010)中关于强度等级MU20的要求。
3.5.4 抗折强度
从尺寸允许偏差合格的样品中随机抽取其中5块。经试验测定如表5.4:
分析表5.4的意见为,抗折强度平均值不小于3.3MPa,抗折强度单块最小值不小于2.6MPa,均符合《固体废弃物免烧砖》(Q/HXJK 01-2010)中关于强度等级MU15的要求。
3.5.5 抗冻性
从外观检验合格的样品中随机抽取其中10块(其中5块作为比对试件,5块作为试验用)。经试验测定如表5.5:
15次冻融循环试验结果(平均值)
对比试件抗压强度
分析表5.5的意见为, 15次冻融循环情况下强度损失率不超过25%,质量损失率不超过5%,均符合《固体废弃物免烧砖》(Q/HXJK01-2010)中抗冻性的要求。抗冻性试验不仅检验产品的抗冻性,也间接反映了该产品的耐久性和质量水平,表明耐久性良好。
3.5.6 耐水性
从外观检验合格的样品中随机抽取其中5块。经试验测定如表5.6:
分析表5.6的意见为,饱水强度平均值和最小值均大于15.0 MPa,耐水性符合《固体废弃物免烧砖》(Q/HXJK01-2010)中强度等级MU20的要求。
3.5.7 吸水率
从外观检验合格的样品中随机抽取其中5块。 经试验测定,吸水率为10%,不大于15%。符合《固体废弃物免烧砖》(Q/HXJK01 -2010)中的要求。
3.5.8 软化系数
从外观检验合格的样品中随机抽取其中10块(其中5块作为比对试件,5块作为试验用)。经试验测定如表5.8:
分析表5.8的意见为,试件样品的软化系数不小于0.75,符合《轻集料混凝土小型空心砌块》(GB/T15229-2002)关于软化系数的要求,表明耐水性良好。
3.5.9 体积密度
依据《砌墙砖试验方法》(GB/T2542 -2003)试验测定,试件样品的体积密度平均值为1759Kg/m3,供设计人员参考。
3.6 鉴定意见
3.6.1 试件样品检验结果均满足有关标准规范的要求。
3.6.2 产品可以用于非承重砌体及承重砌体结构;产品用于砌体结构时,抗压强度取值应为:抗压强度检验值乘以0.8;同时,抗压强度取值(抗压强度检验值乘以0.8)应满足《固体废弃物免烧砖》(Q/HXJK01 -2010)关于强度等级MU10的要求。
3.6.3 产品生产时应加强拌和物搅拌,保证物料均匀;应加强产品的养护,产品成型到出厂的养护时间应不少于28d。
4 固体废弃物免烧砖的推广应用
固体废弃物免烧砖具有工艺流程简单、材料来源便利、生产成本低、资金投入少、社会效益高等特点便于推广应用。
4.1 固体废弃物免烧砖生产工艺流程如下
4.2 原料来源
原料主要为工业废弃物,如粉煤灰、页岩、尾矿、石渣、炉渣、矿渣、电石泥、煤矸石与建筑垃圾等均满足生产需要。
4.3 投入和回收资本
总体投入才约需资金300万元左右,一年就可以回收资金150万元左右。
4.4 社会效益
4.4.1 是一种保护环境性的企业:
(1)可以把大量的工业、建筑、采矿的废弃物制造成优质的建材;
(2)生产全过程是免烧压力成型,无“三废”产生;
(3)把有害的物质经过固化安定,不再产生有害气体挥发和有害物质放射;
(4)用土量可以降低到10%,最大限度地保护了土地资源。
4.4.2 是一种节能产品:
(1)免烧压力成型节省能源消耗;
(2)成套机械自动化程度高,耗电量低:
(3)多空砖砌筑墙体保温性能好,节省采暖消耗;
(4)可在施工现场制造砌块,无远距离运输,最大限度地降低能源消耗。
4.4.3 是一种循环经济产业:
把废弃物用低能耗、低成本生产出合格产品回报社会,节省能源,保护土地资源,保护环境。
4.4.4 是一种创新产业:
(1)固体废弃物免烧砖是以20世纪90年代引进的先进工艺为技术基础,结合我国“禁实”政策的推行而设计出来的新型产品;
(2)符合我国推行的保护环境,减少污染,节省能源消耗,走保护生态发展经济道路的政策。
4.4.5 固体废弃物免烧砖与粘土烧结砖的相关参数对比固体废弃物免烧砖、粘土砖有关参数对照表
5 结束语
综上所述,经鉴定检测合格的固体废弃物免烧砖的推广和应用符合国家产业政策,市场前景广阔,具有良好的经济效益和社会效益,是目前促进经济发展的理想项目。
参考文献:
[1]《国务院办公厅关于转发建设部等部门关于推进住宅产业现代提高住宅质量和若干意见的通知》
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[3]《关于继续对部分资源给定利用产品等实行增值税优惠政策的通知》(财税字[1996]20号文)
[4]《固体废弃物免烧砖》(Q/HXJK01 -2010)
[5]《轻集料混凝土小型空心砌块》(GB/T15229-2002)
[6]《砌墙砖试验方法》(GB/T2542 -2003)
作者简介:
关键词 碳酸盐固体废弃物,一次烧成墙地砖,生产成本
1引 言
由质量含量为39~68%的粘土、0.2~0.8%的砖坯熟料和31.5~60.2%的斜长石岩固体废弃物制造的一次烧成墙地砖,具有25.4~28.0MPa的抗弯强度和8.5~10.3%的吸水率。为了降低其吸水率和烧成温度,可由质量含量为30~37%的高熔点粘土、10~15%的玻璃细屑、20~40%的含磷石膏、5~20%的珍珠岩和10~15%的石英砂制成,在950℃烧成后,仅有2.9~3.2%的吸水率和1.2~1.9%的烧结收缩率。
一种典型的白坯墙地砖由质量含量为45~60%的白坯粘土、0~10%的高岭土、0~5%的石英砂和10~20%的碳酸钙制成。适合快速烧成的墙地砖由质量含量为55~75%且仅含少量有机物的可塑性粘土、6~15%的方解石和25~33%的砖坯熟料制成,但可用长石或硅灰石替代其中的砖坯熟料;另一适合快速烧成的墙地砖由质量含量为35%的粘土、26~28%的石英砂、0~20%的白垩泥和0~20%的粘土熟料制成。这些坯体的烧成温度都为1000~1100℃,升温速率都为20℃/min,最高烧成温度的保温时间都为10 min。欲进一步降低其吸水率和烧成温度,其质量含量应由30~40%的粘土、10~15%的珍珠岩、17~20%的玻璃细屑和30.5~38%的锑矿浮选固体废弃物制成,其烧成温度仅为960~970℃,烧成周期为60min,便能获得吸水率为5.15~5.7%、烧结收缩率为3.5~4%和冻融循环次数大于40次的墙地砖。
快速烧成釉面砖的质量含量可由30~37%的粘土、5~10%的助熔剂、15~30%的火山灰岩和10~30%的安山岩制成,烧结后具有4.1~5.8%的吸水率和38.1~46.1MPa的抗弯强度。
本文研究了由高熔点粘土、珍珠岩或伟晶花岗岩以及糖果厂碳酸盐固体废弃物制造一次烧成墙地砖的工艺过程。
2试验
试验所用原料的化学组成如表1所示,坯料的配方如表2所示,原料的X-射线衍射图谱如图1所示。首先将原料破碎成1~3mm的颗粒,同时精细分散的碳酸盐固体废弃物在100~120℃的温度下干燥4h,然后再与原料一同进入湿法球磨机(料:球:水(wt%)=1:1:1.5)研磨破碎后,料浆过10000孔筛/cm2,控制其筛余为1~2%,紧接着将符合粒度要求的料浆脱水干燥、经微破碎后造粒成含水量仅7%的陶瓷粉料;然后将陶瓷粉料陈腐24h后,用手动加压式压砖机在40MPa的压力下压制成形,坯体经100~120℃的实验室干燥器干燥2h后,再经烧成周期为30min,烧成温度为1000℃的一次烧成或经烧成周期都为30min、素烧温度为1050℃以及釉烧温度为950℃的两次烧成,以上的升温速率都为15℃/min,且都有两次保温过程,即550℃(高岭土结构水的排除温度)和850℃(方解石等碳酸盐成分的分解温度)。最后采用由质量含量为94%的釉料和6%的高岭土制成的锆质乳浊釉浆施釉于两块试样上,其釉料的化学组成(wt%)为:67.1% SiO2、0.7% ZrO2、6.6% Al2O3、0.2% Fe2O3、9.4% B2O3、0.9% MgO、2.9% CaO、0.9% BaO、5.54% PbO、0.6% ZnO、4% Na2O和2% K2O。
利用MOM型射线衍射成像仪及X-射线可变光阑成像仪(采用URD-6型辐射器,发射Cu、K辐射,过滤Ni辐射)检测和研究坯料的DTA曲线,高熔点粘土和碳酸盐固体废弃物的综合热曲线分析图相分别如图2及图3所示。同时,墙地砖试样的主要技术性能指标如表3所示,其X-射线衍射图谱如图4所示。
3研究和探讨
在由质量含量为50~60%的高熔点粘土、30%的珍珠岩或伟晶花岗岩以及10%的糖果厂碳酸盐固体废弃物制成的一次烧成墙地砖的生产过程中,如图1所示可知,碳酸盐固体废弃物含有精细分散的方解石(0.304nm),并具有较大的单位重量表面积(2372m2/kg),其粒度分布范围是:大于60mm的粗颗粒占0.5%、介于10~60 mm的中粗颗粒占95%、小于10mm的细颗粒占4.5%。同时,高岭土(0.715nm)和石英(0.344nm)构成高熔点的粘土,钠长石、钾长石(0.321nm)、石英(0.344nm)、方解石(0.304nm)和玻璃相构成珍珠岩,伟晶花岗岩也由石英和长石构成。
事实上,如图2及图3所示,热力学性能的研究分析也证实粘土是由高岭土所构成,碳酸盐固体废弃物是由方解石构成;并且高岭土在100℃和530℃时表现为吸热状态,而在950℃时则表现为放热状态;同样方解石在840℃时也表现为吸热状态。
根据TG曲线计算出来的原料质量损失(灼减)分别为:粘土12%、珍珠岩4.7%、伟晶花岗岩0.2%、干燥的碳酸盐固体废弃物48%。同时,墙地砖试样的生坯抗弯强度都为0.57~0.95MPa。经过烧成周期为30min、烧成温度为1000℃的一次烧成后,获得的墙地砖试样的吸水率都为13.00~17.37%且抗弯强度为18.66~21.95MPa。而由质量含量为20%的碳酸盐固体废弃物制造的墙地砖试样的主要技术性能指标失真,并具有较大的吸水率和较低的物理机械强度(如表3所示)。但经过两次烧成(烧成周期都为30min、素烧温度为1050℃及釉烧温度为950℃)后的墙地砖试样的吸水率为12.34~16.35%、抗弯强度为19.12~30.00MPa,并且由质量含量为10%的碳酸盐固体废弃物制造的墙地砖试样的主要技术性能指标已不再失真。
总之,所有由石英、长石和硅灰石制成的墙地砖试样的X-射线衍射图谱如图4所示,并且其显微结构是以粗颗粒的片状珍珠岩或粗颗粒的片状伟晶花岗岩基本微结构形式存在的斑条状碎片。
关键词:固体垃圾;采空区的填充;煤矸石回填工艺;绿色环保开采
中图分类号:TD82 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2016)29-0053-02
1 前 言
随着我国经济不断的发展和人民生活水平的普遍提高,及城市的建设和发展设施的不断积累建设,都会产生大量的生活固态垃圾废料和建筑工程垃圾,这些垃圾就是固体废弃物是一种完全可以利用在煤矿开采业当中,来填充煤矿矿井开采之后的煤矿井下空虚,正好把这些生活垃圾和建筑垃圾充分地利用起来,把它们填充到煤矿采矿作业之后形成的空的矿井采空区域当中去,这样既能对我们的矿井采空区域进行井下的填充作业,又可以减少城市中垃圾堆放所引起的自然扬尘和风化,减少城市垃圾和建设建筑垃圾对城市环境环保的影响,也可以大大减轻对城市有限的土地资源的占用,这样也可以减少搬迁安置移民的巨大压力,这种办法完全的符合我国国家的国情及国家实施的可持续发展环保节能减排的大致方针政策,这样对我们国家的经济方面生态环境环保方面,社会发展方面都具有良好的推进作用。
城市中的生活垃圾和建设建筑工程产生的建筑垃圾及各向行业所产生的所有废弃材料垃圾的混合固体的统称为城市垃圾。我们国家也通过有关部门统计的资料上可以了解到我们国家平均每年所产出的城市垃圾大约为16亿t,全国地区累积数量大约已达到80亿t。直至现今我们国家经济不断的发展,人民生活水平也不断提高,社会建筑工程和社会各项设施所产生的城市垃圾一定是会比统计资料多的多,还有我们国家的许多城市城市内部是一寸地皮一寸金,所产生的城市垃圾全部被运送到城市边缘的区域进行堆放,这样占据着大量的土地资源,对自然环境产生影响,特别是春天风大的季节出来中间的城市空气质量绝对是极差的,极易引起春天的沙尘暴天气和环境的污染,这些城市基本都是被城市垃圾所包围着,还有就是城市垃圾的堆放所产生的气味和大量细菌严重的影响着人类的身体健康,长期的堆放也会对当地的土地资源和地下水资源产生巨大的污染,这些问题如果采用煤矿采空区进行固体废弃物的填充就能解决这一系列有城市垃圾堆放所产生的各种问题。还有一种固体废弃物就是煤矿行业自身所产生的固体废物垃圾,叫做煤矸石。煤矸石是在采煤的过程当中和洗煤过程中所排放出来的固体废物,这种物质是在成煤过程中和煤层之间一起形成的一种含碳量的一种比煤本身还要刚硬的黑灰色的岩石。就是煤形成时所伴生的废弃的石头。在矿井巷道掘进的过程当中和采掘过程从顶板到底板及夹层采集的干事和洗煤的过程中都会产出大量的煤矸石。这种固体废弃物占我国工业固体废料总排放量的35%以上。我们国家大约每年的煤矸石产出量为1.3亿t,直到现今我们国家现有的煤矸石山就大约已经超过了
1 480座,煤矸石堆放的占地面积已达22万公顷。
煤矸石山和大量的煤矿产出的煤矸石的堆放不但占用了大量的土地资源,而且煤矸石这种岩石本身所含有的硫化物和重金属物质会不断的弥漫和散发到空气当中,严重的影响空气质量和大气质量,对我们的农田土地和水资源及周边生态自然环境都有着巨大的影响的破坏。还有就是煤矸石这种物质极易发生自然现象导致火灾和山体塌方泥石流,淤积河流形成堰塞湖等重大的自然灾害,还有在煤矿作业完成后形成大量井底采空区,在遇到大的暴雨和或者巨大的压力的原因下很容易引起地表的塌陷,出现塌方事故,对原有的建筑,土地和设施造成破坏形成了人类的经济损失和危险。
目前我们国家由于采矿业的施工采集所造成的采空区的面积大约为80万公顷。对地表所造成的塌陷部位的面积大约为35万公顷。而且这些数字随着经济的发展和煤矿业的采集还会与日俱增。所以本片文章就主要针对煤矸石的回填开采技术及应用做了主要的分析和研究。
2 煤矸石在煤矿采空区的填充
2.1 煤矸石填充技术的特点
煤矸石对煤矿采集区的填充其自身就具备着优势和特点,煤矸石对采空区的填充具备有以下几项特点:
第一项就是煤矸石自身的优势,煤矸石本来就是煤矿采集时和洗煤时所伴生的一种废物石料,这就省去了运输煤矸石和处理煤矸石的时间和运输费用,这就大大的减少了施工成本增加企业的效益。
第二种优势就是采集煤炭所伴生出的煤矸石在堆放场地当中会大大的增加当地风沙扬尘天气的发生,将煤矸石填充到采空区可以很好的避免环境的污染,减少当地沙尘天气的发生。
第三项就是把煤矸石填充到煤矿采空区这样可以有效的改善地面的塌陷和采掘施工作业时提高了工作的安全可靠性。
第四项是采用煤矸石进行采空区的填充可以有效的保护好地表智商的建筑物,而且煤矸石填充技术的施工工艺并不复杂,施工简便易实施,安全方便的优点。
2.2 小 结
对于煤矿采集业的发展和煤矿采集技术的要求被不断的提高,我们就要不断的努力在以往的工作经验当中,不断的总结的研究新的煤矿采集及支护技术措施,本文所提到的固体废弃物填充煤矿采空区的技术至今还没有实际的应用到实际的煤矿采集业当中,这种技术手段不但可以体现出我们煤矿人对国家对环保事业的大力支持,也可以完全的满足和符合我们国家对可持续发展策略和实现构建新型节能环保型新型社会的要求。
3 绿色回填开采技术研究的内容
3.1 矸石充填体的力学性能的研究分析
矸石充填体是由煤矸石里所筛选出来用作填充作用的煤矸石,是众多的矿产企业所排出的一种污染废物。煤矸石的形状是不规则的多是菱形,椭圆和条形等。煤矸石所包含的成分比较的复杂,包括铁,铝,钙,硅等氧化物及一些稀有金属物质,在研究中发现煤矸石中所含有的硅含量越大其抗压强度也就越大,钙和碳的含量越高,其就越容易被风化和水解。我们从它的物理性能性质上来分析刷洗筛选之后的矸石更宜作为回填开采的填充材料。
通过对矸石充填体的力学性能进行试验表明:
①进行矸石的回填过程当中必须要考虑其压实度,膨胀系数,应力应变等参数对回填带来的效果影响。
②矸石的压实应力及应变是非线性的关系,应变随着轴向压力的增大而增加。
③轴向应力和矸石压实度也是非线性的关系,压实度随着应力的增大而减少。
④矸石膨胀系数与轴向压力二者也是非线性关系,膨胀系数随轴向压力的增大而递减。
3.2 从充填体的破坏机理分析建立力学模型
利用矸石材料的力学、弹塑性力学理论等对充填开采的上覆岩层垮落特征及充填体与覆岩的相互作用机理进行研究,从而建立了以充填体直接顶集合体,老顶岩梁,上覆岩层”的力学模型。这种方式不仅能够保证煤炭资源一定的采出率还可以有效地控制地表沉陷和保护地上建筑物的安全稳定,不用再把矸石运出井外,而是把矸石直接填充到采空区,进而达到推进资源开采及环境保护相协调的目标。
现今的煤炭开采业基本已经形成了比较完善的矸石回填开采的技术框架。主要的矸石回填技术有普采矸石填充技术,综采矸石充填技术及巷采矸石填充技术等。
3.3 矸石回填技术的工艺流程
矸石回填技术中的综采矸石填充技术,它的工艺流程是在井下的运矸设备系统把矸石运送到充填输送机当中,在通过充填输送机的漏矸口把矸石填充到采空区当中去,与此同时采煤工作面的采集作业和矸石填充需同时进行,同时并行作业。
把煤矿作业的挖掘,采集的二元开采技术系统升级优化成挖掘,采集,填充同时进行的三元开采体系。普采矸石充填技术的工艺流程为在工作面的下巷中运煤,上巷运矸石,在工作面上设置运煤传送带和一条运送矸石的传送带,传送带随着工作面的推进而移动,矸石传送带随着填充而缩短。
巷采矸石填充技术是针对我们国家那些矸石产量比较大的矿井而发明的一种方法。也叫作井下矸石置换煤柱技术,其工艺流程为,工作面要分段的挖掘,达到一定范围的填充巷两条巷道之间设置煤柱,此时进行采集作业,待采集完毕后通过抛矸机把井下的矸石迅速的投射到填充采空区当中去,这时预留的煤柱与填充矸石就共同形成了复合柱体来一起承受上覆层的压力。
4 城市固体废弃物垃圾的填充
在城市当中所处理的方式大体分为三种方法方式:
第一种为择地掩埋的处理方法,这种方法的的特点是时投资成本小,还可以进本把大部分的不同种类的所有的垃圾都可以通过这种方式来处理处置,所以我们国家现今普遍利用的方式就是这种方法。
第二种垃圾处理的方法是大垃圾进行集中堆放在固定的温度自然条件之下使其发酵和微生物和发生的化学反应的微生物把垃圾中的有机物进行分解成为无机的养分这种方式被叫做垃圾堆肥处理。
第三种对城市垃圾的处理就是焚烧处理方式。焚烧方法故名思议就是将城市垃圾中的有机可以燃烧的那部分垃圾进行点燃燃烧处理,使其产生的能量热量把其产生的能量利用到居民采暖和利用其发电。
5 结 语
通过对矸石自身性能及其矸石回填技术的分析和探讨,我们要充分的利用这些技术来解决矸石占用土地面积污染环境,占用劳动资源及生产成本的问题,具有非常重要的经济效益和社会效益。
而我们将城市垃圾应用到煤矿采空区的的方式和应用是完全可以实现和实际应用的,而且这项技术完全是符合我国科学发展观实行可持续发展的大略方针,并且对我国的经济发展有着重大的的意义。
参考文献:
[1] 赵琦.充填开采技术在煤矿中的实践[J].山东煤炭科技,2012,(3):12-13.
关键词:固体废弃物;收运系统;饱和度;双层规划
中图分类号:F252.19 文献标识码:A
Abstract: How to dispose the solid waste in the city properly has become an important issue constraining urban development. This paper focuses on the collection, processing and transport routes arrangements for solid waste, from the perspective logistics system, considering the living environment and urban traffic, establishes a bi-level programming model for urban solid waste logistics system to determine the waste recycling and treatment station location, arrange transportation routes. Finally, numerical example demonstrates the feasibility and application value of the model proposed by this paper.
Key words: solid waste; collection and transportation system; saturation; bi-level programming
0 引 言
随着我国经济的快速发展,城镇化进程的加快,大量人口涌入城镇,加剧了诸如交通拥堵、环境恶化等问题。城市的发展要依靠交通与环境资源的综合利用,良好的生活环境是城市发展的基础,同时也是人民生活的前提。然而,目前我国城市环境问题特别是城市生活固体废弃物问题日益凸显,已经影响到城市居民的生存与发展。在存放、运输与处理过程中,城市生活固体废弃物逐步分解所产生的某些有害物质能够对周围环境造成重大污染,严重影响城市生活环境质量,并对居民的身心健康造成威胁。正确处置城市生活中产生的固体废弃物,保障城市健康发展是我国和谐社会建设必须认真思考的问题。
有关资料表明,从2004年起,我国城市垃圾生产量就超过美国成为世界第一,我国城市居民每年人均制造生活垃圾440千克,且年增长幅度超过10%,因固体垃圾堆积占用的土地面积约为5亿平方米,我国城市中的三分之二已经被包围在垃圾群中,这些垃圾不仅仅是公害,更是浪费资源。近几年,在年产1.5亿吨的垃圾中,存在高达250亿元的“可再生资源”。要想正确的处理巨大的城市垃圾,必须提前做好固体废弃物的收集、分类、整理、运输和处理,加强城市生活固体废弃物的管理工作,同时为了避免浪费,就要进行废弃物的再利用和产业化,多年的经验表明,工艺技术先进、经济效益高、适合我国国情的资源回收利用方法,是处理城市垃圾根本之路。对于城市生活固体废弃物管理工作的充分重视,既能促进城市固体废弃物的正常流动,对城市物流业、环保卫生事业、生态建设都具有积极的推动作用。于是,废弃物的管理逐渐成为理论界和社会界关注的热点。
黄铮[1]阐述了城市生活固体废弃物的含义,针对垃圾回收问题,建立了三层逆向物流网络优化模型,该整数规划模型主要解决回收中心到工厂、回收站到客户原址所产生的费用和路径,得出最优地址和路径;何波[2]等为了确定回收站和处理站的地址和数量,考虑了一个双层的逆向物流网络系统,建立了一个多目标的整数规划模型;张韦倩[3]等指出城市固体废弃物不同的处理模式对环境影响等级,将固体废弃物资源化引入到处理模式后,环境影响潜值大大降低,是较理想的处理方式,提出固体废弃物综合处理模式,因地制宜地开展固体废弃物资源化管理,以及餐厨垃圾源头分类收集处理等建议;褚祝杰[4]等把中国特色的经济刺激作为一个因子对固体废弃物循环行为进行了实证分析,确认了环境态度、便利条件、信息知识和经济刺激是我国城市居民家庭固体废弃物循环行为的重要关联因子;刘诚[5]分析现有研究考虑的都是在确定性环境下的废弃物逆向物流网络,难以保证固体废弃物物流网络的稳健性,于是构建了基于稳健优化的固体废弃物逆向物流网络;张红玉等[6]运用层次分析法对比分析结果表明,完全垃圾填埋的物流模式最差,分类条件下的物流模式最优;刘炳凯[7]提出基于GIS的城市生活固体废弃物物流研究有助于在现有垃圾处理现状的基础上提高垃圾管理的水平、垃圾运输的效率和资源的回收利用率;Tai-His Wu等[8]对多周期、多类型的危害废弃物回收物流网络系统作了系统分析。
从以上对废弃物实际收运系统研究综述中可以看出,目前的研究往往忽略废弃物在收运过程中,对环境和交通的影响,而这两点也正是制约城市发展最重要的问题之一。本文考虑对交通和环境的负面影响最小为目标的同时,考虑以较低的成本为目标构建废弃物收运系统的双层规划模型。
1 问题描述
1.1 问题的定义
在整个收运物流系统中,可以用相联结点和运输路线构成的物流网络来表示。在实际中,固体废弃物产生点分散在一定的区域内,位置是已知的,此时需要建立回收站,来收集居民的固体废弃物。此外,还需要建立处理站,处理站的主要作用是将回收站运过来的固体废弃物进行分类、回收、填埋等工作。处理站往往会对附近居民的生活环境带来负效用,并且不同的地方造成的环境影响也是有差别的。在产生点、回收站以及处理站之间有运输道路相连,通过道路的运输来实现固体废弃物的转移,由于固体废弃物运输的特殊性,实际操作中,该类运输往往是有时间限制的,并且在城市交通拥堵日益严重的背景下,应该尽量减少对道路拥堵的影响。综上,要解决的主要问题如下:
(1)确定回收站位置和数量,使得构建成本最小;
(2)确定处理站位置和数量,使得构建成本最小以及对环境的影响最小;
(3)确定运输路线使得废弃物运输成本最小、对道路拥堵的影响最小。
本文在考虑对环境影响时,对不同的选址方案用不同的影响因子来刻画,对交通拥堵的影响主要考察道路的饱和度。然后,基于选址―路径的方法,建立了收运系统的数学模型并求解该模型,最终得到收运系统的最优方案。
1.2 模型构建
在实际收运系统中,回收站的规模很小,对环境的影响也不明显,所以本文忽略,在考察对交通影响时,以道路的饱和度最小为目标。鉴于现实问题的复杂性,在构建收运物流系统模型时,提出如下基本假设和条件[2]:
(1)废弃物产生点的废弃物必须经过回收站转运到达处理站,而不能直接被运至处理站;
(2)各产生点、回收站和处理站的地址是已知的;
(3)废弃物的运距与费用成相关的线性关系;
(4)各废弃物产生点的日产生量不得超过运输车辆的最大载重,且是固定不变的;
(5)废弃物在各物流环节的滴漏等忽略不计。
参数和决策变量规定如下:i∈I:废弃物产生点;j∈J:废弃物回收站;k∈K:废弃物处理站;a :废弃物产生点i的废弃物日产生量;F :新建回收站j的成本;G :新建处理站k的成本;B :回收站j的最大容量;D :处理站k的处理能力;d :由产生点i到回收站j之间经过道路s的距离;d :由回收站j到处理站k之间经过道路t的距离;c :由产生点i到回收站j之间经过道路s的饱和度;c :由回收站j到处理站k之间经过道路t的饱和度;m :为第k个处理站对环境的影响因子;α:单位废弃物在单位距离内的运输费用;N :回收站建立最大数量;N :处理站建立最大数量。
决策变量定义如下:X =0,1,X =1表示在j处新建回收站,否则X =0意义相反;Y =0,1,Y =1表示在k处新建处理站,否则Y =0意义相反;Z =0,1,Z =1表示产生点i的废弃物运至回收站j,否则Z =0意义相反;W =0,1,W =1表示回收站j的废弃物运至处理站k,否则W =0意义相反;l =0,1,l =1表示产生点i到回收站j的废弃物选择道路s,否则l =0意义相反;l =0,1,l =1表示由回收站j到处理站k的废弃物选择道路t,否则l =0意义相反。
本文建立的双层规划模型,上层目标函数(1)式确保总成本达到最低,其中涵盖回收站、处理站的建设成本,以及车辆的运输成本;下层目标函数(2)式收运系统对道路和环境影响最小;(3)式确保各产生点的废弃物只运至一个且仅有回收站;(4)式确保回收站产生的废弃物只运至一个且仅有处理站;(5)式回收站的最大容量约束;(6)式处理站处理能力约束;(7)式回收站数量要满足最大数量约束;(8)式处理站数量要满足最大数量约束。
2 算例分析
某地区欲建立一个包括两个回收站,一个处理站的废弃物收运物流系统,规划备选方案中有三个回收站。三个处理站,如图1所示。备选方案和相互间的道路信息如表1至表4所示,现从备选方案中选择较优方案使得建设运营成本及对环境和道路的影响最小。
根据本文所提的方法建立相应的数学模型,求解出最优选址方案为:选择建设回收站1和3,选择处理站2。对应的运输方案:产生点1,2,3,6的废弃物运输到回收站3,产生点4和5的废弃物运输到回收站1;回收站1和3的废弃物最终运输到处理站2。
在此方案中,对应的建设成本为:17+480=497;
对应的运输成本包括产生点运输到回收站的成本和回收站运输到处理站的成本,最终运输成本为:2×5+3×7+3×6+2×8+4
×10+8×1+15×10=236;
最终建设总成本为497+236=733;
此方案对应的交通饱和度和对环境的负影响为:0.6+0.5+0.2+0.4+0.3+0.5+0.4+0.5+0.3=3.7。
如果在建设废弃物收运系统时只以成本最小为依据,不考虑对环境和交通拥堵的影响,则应该采取的方案是:建设回收站1和2、选择处理站1。该方案对应的成本是719,显然此方案花费的成本较少,这也说明了现实中降低对环境和交通拥堵的的影响可能会付出更大的成本。
3 结 论
社会经济在不断发展,人口的膨胀和城镇化速度的加快,城市生活固体废弃物产生量也在逐年递增。这也给社会带来了很多问题,其中最棘手的问题之一便是城市生活固体废弃物的收集、处理以及运输路径安排。为了能够提高城市生活固体废弃物收运物流系统的运作效率,减少对环境和交通的影响,本文从收运物流系统的角度,针对城市生活固体废弃物回收和处理站的选址、运输问题,建立城市生活固体废弃物收运物流系统的双层规划模型,研究如何在环境和交通影响最小的前提下,确定废弃物回收站与处理站的选址,安排运输路线,并使总费用最小。最后用算例说明了考虑负面影响的双层规划模型的应用价值;同时,该方法可能会造成成本的增加,这也是与实际相符的。
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【关键词】固体废弃物,处理,岩土工程,环境问题
1.1固体废弃物的主要成分
固体废弃物种类繁多,成分复杂,按其来源,可分为工业、矿业、建筑、园艺、医疗、农业及生活废弃物;按其危害性,可分为有害废弃物、无害废弃物;按其可燃性,可分为可燃、不可燃等。
固体废弃物填埋处置一般以城镇居民生活垃圾(生活废弃物)为主,其主要成分为:废弃食物、园艺废弃物、纸品、塑料、合成树脂、橡胶、皮革、纺织品、木材、金属品、玻璃、陶瓷品、灰渣和土石等。生活垃圾尽管组成成分千变万化,但也有一些共同特点,即:密实度小、多孔隙、含水量大、不饱和。
1.2固体废弃物的处理方法
城镇废弃物排放量大,点多面广,占地多,危害大。因此,对固体废弃物的处置需要建立一套控制性管理系统,包括从产生、收集、贮存、运输、处理到最终处置的全部过程和所有方面。处置方式多种,一般有回收再利用、焚烧、堆肥和填埋等。处理过程分为预处理、处理和最终处置。预处理如轧碎、分选、小量化、无害化等。
目前,城市垃圾处置的最主要方式是填埋,同时辅之以焚烧和循环再利用等其它手段。据资料统计,填埋法处理的垃圾在美国约占市区垃圾产量的95%,在英国约占86%,在欧洲其他国家约占60%~70%,在日本约占50%。由此可见,填埋法是发达国家处理固体废弃物及再生资源化后的终极废弃物的最普遍采用的方式。现在美国约有2/3的岩土工程公司转向搞环境岩土工程,这已成为当前环保和岩土工程的重要领域;而且填埋技术有了很大发展,固体废弃物填埋已“进入现代填埋法”阶段。在我国垃圾处理先后经历了自然堆放、集中堆放、初始填埋和规范堆埋几种方式,而且经济发展的不平衡使得上述四种仍然同时存在。发达的大、中型城市如杭州、上海、北京、广州、深圳、苏州、福州和南京等地都已建成或正在建造具备一定规模和技术水平的填埋场,欠发达的中、小城市仍然以集中堆放和初始堆埋为主,甚至有些地方还处于自然堆放状态。自然堆放和集中堆放,一般无覆土,没有无害化处理和卫生措施,属于无控型处理,因此垃圾污水(浸出液)和产出气体(沼气)自由排放,蝇虫孽生,二次污染严重。初始填埋法采取了一定的工程措施,如底部填土、堆积废物顶部覆土等简单工程性措施,这是填埋法的雏形。这些措施基本上,没有统一的标准。规范堆埋则要求采用较高的技术措施,遵守一定的填埋工程规范。
2.1卫生填埋场的构造和类型。正规的城市卫生填埋场,主要由组合衬垫系统、渗滤液收集和排放系统、气体收集系统和最终覆盖系统组成。
1)面上堆填。填埋过程只有很小的开挖或不开挖,通常适用于比较平坦且地下水埋藏较浅的地区。
2)地上和地下堆填。填埋场由同时开挖的大单元双向布置组成,一旦两个相近单元填起来了,它们之间的面积也可被填起来。通常用于比较平坦但地下水埋藏较深的地区。
3)谷地堆填堆填的地区位于天然坡度之间,它可能包括少许地下开挖。
4)挖沟堆填。与地上和地下堆填相类似,但其填埋单元是狭窄和平行的,通常仅用于比较小的废物沟。
5)坡地堆填。利用坡地和挡土墙拦蓄固体废弃物,通常适用于山坡地区。
3固体废弃物填埋的环境岩土工程研究内容
填埋法是属于一种工程性处置,处置的环境(土地)主要与岩土工程有关,处置的手段(压实、防渗)、材料(覆盖土料、土工合成织物)也主要与岩土工程有关,因此填埋处置法的技术基础是岩土工程,即以岩土工程的手段解决固体废弃物的水土污染问题。无论如何,填埋场中的垃圾及其渗出液对周围的岩土会产生很大的影响,改变岩土的力学性质,使得传统的土力学在处理这类特殊的岩土工程问题遇到很大困难。因此,借助环境科学与工程以及化学和生物等其它学科的原理、技术和方法,分析填埋场中的垃圾与周围的岩土相互作用的关系,是垃圾堆埋处理中的一个重要课题,也是环境岩土工程的重要研究内容和方向。填埋处置涉及的环境岩土工程技术包括填埋场的选址、填埋堆体的3种构筑材料、防渗层结构和功能。具体内容为:
1)对固体废物的来源、组成成分及性质进行分析分类,以便对废弃物按填埋技术要求采取分选、小量化及固化等预处理措施。
2)对选址的地形地貌、工程地质及水文地质、气候、土壤、交通等要求进行综合的评估。
3)通过资料分析和试验研究,对固体废物、场地土及土料的密度、孔隙比、含水量、抗剪强度及压缩系数等物理力学参数进行合理的分析和选取。室内试验、现场试验和反分析等是确定填埋材料物理力学性质的重要研究手段。
一、工作开展情况
(一)宣传工作
一是开展进企宣传新修订的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》(简称“新固废法”)。新《固废法》于2020年9月1日正式实施,为切实做好新《固废法》普法宣传工作,9月份结合工作实际,走进县工业园区多家企业开展新《固废法》宣传活动,从新《固废法》的修订历程、新亮点、“双罚制”、红线问题等四个方面入手,与企业面对面,深入浅出地对新《固废法》进行了诠释。此次活动向企业发放新《固废法》宣传资料100余册,有效提升企业对固体废物特别是危险废物的管理水平,增强企业环境守法意识。
二是多次开展线上线下固废理论知识培训。今年共组织固废企业参加8次固废理论知识培训,其中4次线下培训,4次线上视频培训。通过理论培训很好的加强我县固废企业的固废理论水平,提升我县固废管理水平。
(二)实地检查
今年共实地检查企业46次,出动执法人员138人次,主要是对工业园区企业和重点产废企业以及医疗废物产生机构等进行检查,今年检查共发现问题8条,其中关于固废问题2条,危废问题6条,完成问题整改8条。
我县所有危废企业都办理了危险废物转移联单手续,未发现擅自倾倒、堆放的重大环境违法问题;危险废物贮存、处置场所外明显处都设置了危险废物警示标识,建立了危险废物管理的台账,进行了危险废物申报登记。
(三)工作考核
制定了《县危险废物规范化管理督察考核工作方案》,根据方案要求对全县的重点危废企业进行了一次危废管理考核工作,考核内容重点考核企业的危废制度、危废收集以及贮存转运和利用、环保档案等方面。此次考核共检查5家危废企业,3家医废单位,考核结果均达到A级标准。
二、存在问题
我县固废企业数量较多,固废产生途径复杂繁多,企业固废台账不规范。
三、下一步打算
关键词:固体废弃物污染;环境犯罪;立法完善
自20世纪70年代,日益严重的环境问题使世界各国纷纷开启环境污染活动犯罪化改革之路。我国在新修订《刑法》中也增加了破坏污染环境犯罪相关罪名,由此开始了污染环境犯罪化的改革。其中针对固体废弃物污染环境领域,通过单项法律《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》,明确了规范该领域污染活动的相关事宜。
一、固体废弃物概述
(一)固体废弃物的概念与分类。固体废弃物,是指在生产、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弃物管理的物品、物质。[1]按照来源,可将其划分为生活固体废弃物、工业固体废弃物及农业固体废弃物。
其中,生活固体废弃物主要是指日常生活产生的固体废弃物。通常情况下,城市化程度越高,附带的环境污染压力越大,环境污染现象也越多。工业固体废弃物多为工业生产中产生的废渣、废弃原材料等固体废弃物,又称工业垃圾;农业固体废弃物,主要由农业生产中的废弃农作物等组成。
(二)固体废弃物污染。一般来讲,固体废弃物经过利用后的物体,其自身所包含的能为人利用的价值很低,由于大多数的固体废弃物是人造物品,非自然界衍生,在环境中自我分解能力低。其中不少含有有毒有害物质,对环境和人类健康环境影响极大。比如:固体废弃物露天堆放会占用大量土地资源;有毒的废弃物,经过自然循环渗入土壤,会杀灭微生物,破坏土壤腐解能力,导致寸草不生;固体废弃物颗粒随自然水循环进入水体,污染地表和地下水等。2012年1、2月发生于广西省龙江的镉污染事件便是例证。
二、我国固体废弃物污染立法现状与缺陷
我国《刑法》关于环境犯罪的规定虽然设置了“破坏环境资源保护罪”,共计9个条文。但纵观条文内容,不仅罪名概括性强、种类少,刑罚的力度较弱、种类少。2005年4月生效的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》虽以法律的形式对固体废物污染环境有了专项规定,但除却总责部分的理论概述外,第二、三、四章对固体废物污染环境的防治办法仍旧未能改变修订前的状况。并未对固体废物污染环境的犯罪化倾向有明确的规定,对于相关污染破坏行为的性质仍限制在违法行为的范畴内,以行政性的处罚和罚款为主要问责方式。分析我国相关法律,存在如下问题:
1、相关法理待改善。固体废弃物污染环境犯罪在整个破坏环境资源犯罪体系中的地位类似于相比环境犯罪在整个刑法中的地位而言有共同之处,均处于细枝末节,未能得到应有的重视,改善整体刑法对环境犯罪的态度也有助于加强对固体废弃物污染环境犯罪的重视。
目前,我国现行《刑法》分则第六章所规定罪名,是在相关犯罪无法被其他章节接纳,同时难以与其他章节犯罪客体同类化,才置入第六章中的。而之所以在该章下分节,一是立法者要使《刑法》具有一定的明确性和概括性;二是立法者认为这些类罪的层级较低,难以升级为独立的一章。[2]因此,将环境法益作为较低层级的法益看待,既有立法者陈旧的环境保护理念缘由,也有未能转变旧有以人为中心的立法原则,将环境法益局限于对个人和公共法益保护之故。
2、犯罪形态单一。我国《刑法》有关固体废弃物污染环境犯罪大都要求为结果犯,这种事后惩治体现了传统刑法结果本位的立法理念和刑法谦抑性原则。但环境犯罪不同于普通犯罪,它具有的危险性和潜在威胁性,损害一旦出现便无法挽回,以结果为刑法的适用标准显然是迟了一大步。预防犯罪是刑法的重要功能,各国的环境刑法都力争贯彻重在预防的原则,对危险犯、行为犯等明确地确认为犯罪,并施以刑罚。[3]相比之下,我国《刑法》对固体废弃物污染犯罪的惩罚则主要集中于结果犯,而不是危险犯。该模式容易造成人们的投机心理,具有很大的局限性。
3、刑罚适用种类待完善。我国现行《刑法》在惩治固体废弃物污染环境犯罪的内容上没有关于附加适用资格刑的条款,而我国现行刑法关于资格刑的规定也仅有政治权利一项,种类上的局限以及固体废弃物污染环境犯罪刑罚中资格刑的缺失是我国在此领域立法的一个明显缺陷,不利于根本上惩治此类犯罪。
三、改进固体废弃物污染立法的建议
(一)确立合理的环境法益保护理论。随着环境污染的加剧以及人们环保意识的增强,刑法学界对环境犯罪法益的理解也更加科学。我认同日本刑法学界的折衷说观点。也就是说只要生态中心主义的法益与人类中心主义的法益相关,或者不相抵触,那么生态的法益就可以成为刑法法益。[4]
至于有学者坚持的“人类中心主义法益”,我认为他们过于透析社会活动的本质而忽略了活动的直接对象以及过分的人类自我意识。环境犯罪直接危害的就是生态的平衡,我们不否认生态平衡的维护与人类生活息息相关,但从更广阔的视角看,地球上的生命体均是独立平等的存在,我们不能认为人类目前处于领先的地位就将一切非人类的生命的价值看做低于人类的价值。
(二)合理规定犯罪形态。虽然我国刑法学界对于将危险犯加入污染环境犯罪,一直争论不止。反对者认为,在环境犯罪中增加危险犯,一方面不符合刑法谦抑性,另一方面在实践中往往难以被正确认定。[5]但是,将固体废弃物污染环境犯罪的犯罪形态规定为危险犯最有利于保护环境,同时不违背“谦抑性”,而是刑法为适应风险社会原本应做出的具体调整。面对日益严重的固体废弃物污染,我们如果一再借口经济发展而忽视环境污染对社会整体的负面效应,采用过轻过宽的惩罚措施毕竟导致经济成果最后被恶化的环境所吞噬。
当然,“刑罚如双刃剑,用之不得其当,则国家和人民两受其害”。对于固体废物污染环境犯罪,我们应该结合具体国情,在不违背谦抑性的基础上,逐步将结果犯转化为行为犯、危险犯。
(三)刑罚适用种类的完善
1、完善财产刑。首先,应当扩大罚金刑的数额,以巨额的经济处罚震慑环境犯罪分子,不仅可以使犯罪者从犯罪中获得的利益消失;也可以对那些企图从事此类犯罪的个人和单位造成巨大的压力。其次,完善罚金的适用方式,对一些社会危害性较小的固体废弃物污染环境犯罪,规定单处罚金制;对较重的贪利性犯罪可规定并处罚金。
2、改进资格刑。实施固体废弃物污染环境犯罪的主体多是具有一定经营资质的组织或个人,对其判处资格刑,能够使其完全丧失从事污染环境犯罪活动的资格,从源头对其施以“死刑”,可以有效震慑和惩罚犯罪。
尽管目前世界各国对于环境污染犯罪都支持刑罚化,即扩展刑罚适用范围、加大惩处力度,然而刑法仅仅是保护环境的一种措施,不能完全依靠,而应将兴发作为最后保障措施。加大预防、治理环境措施宣传和投入,加强国际间环境保护技术的合作,建立科学可持续的经济发展战略才是消除以固体废弃物污染环境犯罪为代表的环境犯罪的首选。(作者单位:四川省社会科学院)
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关键词:固体废弃物拆解;土壤;PAHs;生态风险评价
Abstract: This paper on the content of PAHs in Taizhou, asolid waste dismantling area soil contamination investigation and risk assessment. Experimentally measured EPA priority control of 16 PAHs in the soil of the region there are six kinds of 100% detection, the remaining 10 different levels of detection, the prevalence of PAHs in the soil of the region. Measured 16 kinds of total PAHs (ΣPAHs) 84.032 ~ 2120.524μg • kg-1, the average1102.278μg • kg-1, the region has been more serious PAHs pollution. The spatial distribution of observed PAHs pollution found in the area of solid waste dismantling a concentration of four or five, and distribution in the region, so that the whole area pollution by PAHs. In dismantling distribution center in the northwest corner of pollution is particularly serious, the maximum concentrations of up to3000μg • kg-1 about a serious threat to flora and fauna and human health.
Keywords: solid waste dismantling; soil; of PAHs;Ecological Risk Assessment
中图分类号:S891+.5文献标识码:A 文章编号:
1前言
1.1 固体废弃物拆解行业概述
固体废弃物拆解行业是随着社会的发展电子产品更新换代的速度加快,公众对电子类产品的需求不断更新和膨胀,因而产生了大量的电子废弃物,俗称电子垃圾。在这些电子垃圾中含有相当一部分的贵金属和有机物,因此拆解固体废物资源化利用的行业就逐步发展起来,它给当地带来廉价的原材料和丰厚的财富。但固体废物的拆解同样是一把“双刃剑”,当电子垃圾处置不当,将会对动植物生存的环境和人体健康构成严重的危害。
1.2PAHs的性质及与固体拆解的关系
多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons ,PAHs)是指2个或2个以上的苯环以稠环和非稠环形式相连接的化合物,是一类广泛存在于环境中的持久性有机污染物,其中一些PAHs具有强烈的致癌、致畸和致突变性,因此受到人们的高度重视。美国环境保护署(US EPA)已将16种PAHs列为优先控制污染物(priority pollutants)。进入人体中的PAHs因其脂溶性而富集于人体,经细胞微粒体中氧化酶活化后具有致癌性,从而危害人体健康。
环境中多环芳烃的人为污染来源主要是家庭及生活炉灶,工业锅炉等产生的烟灰;各种生产和使用焦油的工业过程;各种人为原因的露天焚烧。而目前我国对于电子废弃物的拆解利用缺乏必要的科技手段和投入。通常大量的电子废物流入一些没有资质的作坊式拆解处理工厂。而电视、电脑、手机、音响等电子产品中含铅、镉、水银、六元铬、聚氯乙烯塑料、溴化阻燃剂等大量有毒有害物质。比如电视机显像管含有易爆性废物,电视荧光屏含汞;印刷电路板上的焊锡和塑料外壳等都含有毒物质;电冰箱的制冷剂和发泡剂能破坏臭氧层;一台电脑所需要的700多种化学原料中,50%以上对人体有害。这些电子废物如通过焚烧、破碎、倾倒等处理方法,将向周围产生大量PAHs等有毒有害污染物,对周边环境产生严重破坏。
1.3研究意义
本次研究主要以浙江省台州市某固体废弃物拆解地区土壤为调查对象,通过现场采样及实验室分析等方式测得该地区土壤PAHs的含量,从而了解当地土壤的PAHs污染水平和污染特征,对PAHs污染造成的土壤生态风险进行初步的评价。同时通过比较集中拆解区与非集中拆解区的污染情况以及研究当地PAHs污染的空间分布特征,试图揭示PAHs污染与当地固体废弃物拆解的内在联系,从而给当地政府在行业规划、农产区布局以及整个城市布局规划方面提供决策支持。
2实验分析方法
目前,土壤中PAHs的分析大多采用传统的提取方法,操作烦杂;且有些方法提取效率不高,无法满足实际工作的需要。通过比较超声萃取、微波萃取、索氏提取以及加速溶剂萃取等方法。本实验室采用索氏提取,经过净化浓缩后,进气相色谱质谱联用仪(GC-MS)分析,建立了环境土壤样品中痕量多环芳烃的测定方法体系。主要步骤包括:样品采集、土壤样品制备、浓缩与溶剂替代、净化、待测样制备。
本实验测定利用多环芳烃混合标样6次平行分析中各同系物平均保留时间±3倍标准偏差对实际样品中的各多环芳烃同系物进行定性。样品中各多环芳烃同系物的含量用内标峰面积法定量。
3结果与讨论
3.1固体废弃物拆解地区农田土壤PAHs污染研究
根据分离色谱图计算得各类多环芳烃的含量,如表3.1。
表3.1 A镇的农田土壤中各类多环芳烃的含量和PAHs的总量 (μg kg-1, n = 59)
注:a表示致癌性多环芳烃
城市生活固体废弃物主要指在城市日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废弃物,即城市生活垃圾,主要包括居民生活垃圾、医疗垃圾、餐厨垃圾、建筑垃圾等。其无害化消纳处理已经成为我国大中城市面临的紧迫问题,垃圾围城、二次污染、处理能力不足、技术落后、规划选址难等问题亟待解决。
近年来,建设城市生活垃圾综合处理园区,建成集节地、节能、环保、循环等先进工艺技术的综合平台,提高生活垃圾减量化、资源化、无害化水平,对上述问题给出了一个解决方案,即在一个具有一定规模的园区内集中处理,同时做好园区排放达到环保要求。这便于形成规模效应,集中控制环境污染,节约土地资源和提高能源利用率,有利于资金、技术、项目的整合联动,形成产业链条发展格局,有利于实现固体废物处理设施间能流与物流的合理调配,形成循环利用机制[1]。但如何在园区内充分做好污染控制、资源再生、循环利用、经济效益最大化,是值得研究和探讨的课题。2008年以来,北京市朝阳循环经济产业园在规划建设、运营管理、资源循环利用、经济效益分析等方面进行了大量研讨,从而总结出一套利用循环经济思想建设管理城市大型固体废弃物综合处理园区的理论体系,对其他循环经济产业园的建设管理具有借鉴意义。
一、固体废弃物处理园区发展循环经济的重要内容和基本原则
大型固体废弃物处理园区建设以各种固体废弃物处理项目为主要内容,各项目建设和运营所需要的水、电、气、热无疑是园区内最大的能源消耗,是园区管理成本的最大支出。因此,以处理城市固体废弃物无害化、减量化、资源化为原则,以节能环保、降低消耗为目标,通过对各项目之间水、电、气、热等资源进行整合重组,实现各项资源的循环利用,从而成为大型固体废弃物处理园区建设的重要内容[2]。
(一)以资源投入最小化为目标的减量化原则
减量化原则针对的是输入端,旨在减少进入生产和消费过程中物质和能源流量,对废弃物的产生,是通过预防的方式而不是末端治理的方式来避免。城市固体废弃物生活垃圾的处理也应该遵循此原则,因此在园区规划建设上要考虑垃圾的前端减量,通过机械分选再次对垃圾进行分类,从而达到分类处理、资源利用的目的。对于垃圾分类设施的建设要充分考虑节能及有效性,避免过度分选,造成其他能源的浪费。
(二)以废弃物利用最大化为目标的再循环原则
针对垃圾处理链条中各个环节,在通过物质能量换算后,对分选出的物质及处理过程中的产物进行最大化的再利用,应采取设施间的精密分工和高效协作,加大废弃物的转化效率,实现资源使用效率最大化,同时注重成本,关注经济效益。
(三)以污染排放最小化为目标的资源化原则
通过对固体废弃物生活垃圾的多次回收利用和资源闭合式良性循环,实现废弃物的最小排放。资源化原则是输出端方法,能把废弃物再次变成资源以减少最终处理量,也就是我们通常所说的废品回收和综合利用。与资源化过程相适应,应增强再生物的再利用意识,促进整个循环经济的实现。
二、规划建设固体废弃物处理园区
(一)利用经济学区域发展与区域协调理论制定园区发展规划
首先,要明确园区的基本定位、基本功能和职责,因为固体废弃物的范围很广,园区不可能全部接纳处理,而且环卫行业的固废处理园区不同于工业园,主要是以处理消纳城市产生的固体废弃物生活垃圾、医疗垃圾、餐厨垃圾、建筑垃圾等,园区的规划应该围绕以建设处理这些垃圾的设施及避免二次污染的环保设施为主,同时充分考虑设施间物质、能量的相互利用,综合处理减少排放,建设好公共基础设施。所以循环经济园区规划实施方案应当优先符合“循环经济”的项目建设;考虑区域环境容量,优先环境污染小的项目建设;坚持“整体优先”原则,分析园区内部物质流、能流平衡;坚持“生态优先”原则,设置园区缓冲带。
根据经济学区域发展与区域协调理论,制定了北京市高安屯循环产业园区发展规划。图1为发展规划中园区核心规划图。制定发展规划前,首先明确该园区的功能定位。作为市政部门归口的园区,其定位是:以处理城市日常生活中产生的固体废弃物,即城市生活垃圾为主的综合资源化处理园区。
规划分核心区(图1)和周边地区规划(图2),核心区主要以城市固体废弃物生活垃圾处理设施及其配套环保设施建设为主,周边地区规划在核心区周围,分别规划能源产业区、绿色产业区、环保产业区、科教产业区,按照“分区布局、一区一业”的总体思路,构建“四区四业”产业体系。园区的发展规划项目设施注重节能低碳、资源循环利用及社会经济效益,明确“固体废弃物综合资源化处理中心”为园区发展主体和功能定位,为此,要着重建设发展核心区,核心区内规划了19个建设项目,其中8项为基础设施类,主要为:垃圾卫生填埋场、垃圾焚烧发电厂、医疗垃圾处理厂、餐厨垃圾处理厂、生活垃圾综合处理厂、物资回收中心、建筑垃圾处理厂、 园林垃圾处理厂、 东北热电厂。这8项设施发挥着处理城市固体废弃物生活垃圾的主要功能,是园区的核心设施,是产业链的节点和主线,应优先安排进行建设。
(二)利用经济学供需平衡的原理规划园区内的处理设施能力
园区将机械分选、卫生填埋、焚烧发电、生物处理、综合利用等集中优化设计,形成完整封闭的循环处置链,这就要根据区域内接收的垃圾量,结合不同的处理方式建设各种固体废物处理设施,要结合经济学供需平衡原理,做到区域内物质总量平衡。避免造成个别设施处理能力不足或过剩。因此,园区要根据处理的流程,规划设计总体物流供需流程图,保证供需平衡。可根据进入园区的原生垃圾、餐厨垃圾、绿色垃圾、医疗垃圾的数量,分别计算出分选中心、物资回收中心、焚烧厂、填埋场、餐厨处理厂、有机垃圾处理厂、医疗垃圾焚烧厂、渗沥液处理车间等处理设施的日处理量,以及每日产生水、电、沼气、肥料的数量。从而为垃圾处理设施建设和资源利用提供基础数据,避免以前传统垃圾处理设施建设单一、能力不足或过剩闲置,缺少相互协作,占地面积大,环保设施重复建设,污染控制分散,居民反对强烈的不利因素。
(三)根据循环经济资源利用最大化原则建设园区内循环利用基础设施
“垃圾是放错位置的资源”,该种说法虽然还有所争议,但也说明垃圾经过分选和有效处理是可以变为资源的,垃圾通过分选可以得到金属、塑料、橡胶、木材等物质,属于可以再利用的资源,所以园区内的各处理设施在建设时要充分考虑资源的二次利用,甚至三次利用。按照循环经济资源利用最大化的原则,在建设好核心区固体废弃物处理基本设施同时,要重点建设开发循环利用类设施。这样才能将基本设施的各个节点和环节串联起来,使之在处理过程中产生的废水、废气、废渣、余热及处理的后产品,作为下一个环节的原料和能源加以利用,真正做到园区内的物质、能量的综合循环利用。
为此,高安屯循环产业园区规划设计了循环利用类项目7项:填埋气发电并网、填埋气循环利用、雨水利用、电力综合利用、餐厨垃圾菌剂生产车间、污水处理综合利用、余热利用。这些项目主要是利用垃圾填埋的有机物产生的沼气发电;垃圾焚烧产生电能及热能加以利用,电能主要是输入电网和生产生活自用,热能用于园区供暖、生物菌剂的生产及垃圾的脱水处理等;污水经过处理与收集的雨水一同用于洗车、降尘、绿化;对于餐厨垃圾、绿色垃圾,根据其有机质含量高的特殊情况,通过高温耗氧及厌氧发酵使其产生沼气和肥料加以利用;焚烧产生的废渣用于制砖和修路等等。通过项目的整合、技术运用,使资源在园区内实现高效利用。
综合处理园区的建设避免了传统垃圾处理仅仅以处理掉垃圾为目的,忽略资源的再利用、工艺再开发及环境的综合保护,为设备研发、技术引进、资金投入、管理创新创造了新的环境和平台。
(四)效益分析
1. 经济效益
通过园区整体规划和加强循环经济类项目建设,大大提高了园区经济性,2012年高安屯循环产业园区经济效益为27790.66万元,在没有完全形成综合处理园区时的2009年经济效益为-136.09万元。其中,填埋气及垃圾焚烧发电上网出售、菌剂、物资回收等项目的经济效益对扭转经济效率起了关键作用。
2. 环境效益
通过园区科学的规划,建设综合处理厂、焚烧厂、餐厨垃圾处理厂,可明显减少填埋中有机物含量,减轻填埋场对环境的污染。
通过预处理可明显减少单位热能转换所释放的污染物,根本解决原生生活垃圾直接入炉燃烧,因热值不稳定造成的燃烧工况不稳定的状态,从而减轻焚烧污染物的产生与释放,降低烟气控制的难度。预处理阶段垃圾物料减量,使处理单位原生垃圾产生的飞灰量明显减少,减轻对环境的二次污染,具有明显的环境效益。
3. 社会效益
循环经济园建设集成了生活垃圾预处理系统、焚烧系统、餐厨垃圾处理系统、灰渣再利用系统等,使固体废弃物处理系统总体向良性循环方向发展,为彻底解决城市固体废弃物的处理处置,有效控制环境污染提供了切实可行、快速有效和可持续发展的技术解决方案。
总而言之,循环经济不是单纯的经济问题,也不是单纯的技术问题和环保问题,而是一项系统工程。实施循环经济不仅要注意成本、资金要素,而且还必须注意连接物质、能量循环利用在时间——空间配置上的可能性和合理性[3]。因此,在一定区域内处理城市固体废弃物,形成循环经济,必须综合考虑和缜密策划,从而实现固体废物处理设施间能流与物流的合理调配,实现循环经济理念在产业园区的应用与实践。
参考文献:
[1]《国务院批转住房城乡建设部等部门关于进一步加强城市生活垃圾处理工作意见的通知》.国发〔2011〕9号.