9.3.2 固体废物污染防治技术
1.减量化技术
固体废物“减量化”是指通过实施适当的技术，一方面减少固体废物的排出量（例如在废物产生之前，采取改革生产工艺、产品设计和改变物资能源消费结构等措施）；另一方面减少固体废物容量（例如在废物排出之后，对废物进行分选、压缩、焚烧等加工工艺），通过适当的手段减少和减小固体废物的数量和体积。
1）生产源头减量化技术
固体废物污染控制需从两个方面入手，一是减少固体废物的排放量，二是防治固体废物污染。为使得工业生产中固体废物产量减少，需积极推行清洁生产审核制度，鼓励和倡导不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的技术和设备、改善管理、综合利用等措施，从源头消减固体废物污染，提高资源利用效率，减少或避免在生产、服务和产品使用过程中产生的固体废物，以减轻或消除固体废物对人类健康或环境的危害。
我国工业规模大、工艺相对落后，因而固体废物产量过大。提高我国工业生产水平和管理水平，全面推行无废、少废工艺和清洁生产，减少废物产量是固体废物污染控制的有效途径之一。对于工业固体废物，可采取以下主要控制措施。
（1）采用先进生产工艺，实现经济增长方式的转变，限期淘汰固体废物污染严重的落后生产工艺和设备。为加快转变经济发展方式，推动产业结构调整和优化升级，国家发展和改革委员会不定期发布《产业结构调整指导目录》，从源头上减少固体废物产量。
（2）采用清洁的资源和能源。
（3）改用精料。
（4）改进生产工艺，采用无废或少废技术和设备。
（5）加强生产过程控制，提高管理水平，加强员工环保意识。
（6）提高产品质量和寿命。
（7）发展物质循环利用工艺。
（8）进行综合利用。
（9）进行无害化处理与处置。
城市生活垃圾的产量与城市人口、燃料结构、生活水平等有密切关系，其中人口是决定城市垃圾产量的主要因素。为有效控制生活垃圾的污染，可以采取以下措施。
（1）鼓励城市居民使用耐用环保物质资料，减少对假冒伪劣产品的使用。
（2）加强宣传教育，积极推进城市垃圾分类收集制度。按垃圾的组分进行垃圾分类收集，不仅有利于废品回收与资源利用，还可大幅度减少垃圾处理量。分类收集过程中通常可把垃圾分为易腐物、可回收物、不可回收物几大类。其中可回收物又可按纸、塑料、玻璃、金属等几类分别回收。
（3）改进城市的燃料结构，提高城市的燃气化率。我国城市垃圾中，有相当数量是煤灰。如果改变居民的燃料结构，较大幅度提高民用燃气的使用比例，则可大幅度降低垃圾中的煤灰含量，减少生活垃圾总量。
（4）进行城市生活垃圾综合利用。
（5）进行城市生活垃圾的无害化处理与处置，通过焚烧处理、卫生填埋处置等无害化处理处置措施，减轻污染。
实施垃圾分类回收是从源头削减城市垃圾处理量的最有效方法，德国、日本、英国、澳大利亚等国家早已开展生活垃圾分类工作。我国十分重视生活垃圾分类工作，2016年12月，习近平总书记主持召开中央财经领导小组会议研究普遍推行垃圾分类制度，强调要加快建立分类投放、分类收集、分类运输、分类处理的垃圾处理系统，形成以法治为基础、政府推动、全民参与、城乡统筹、因地制宜的垃圾分类制度，努力提高垃圾分类制度覆盖范围。2019年起，全国地级及以上城市全面启动生活垃圾分类工作，到2020年底46个重点城市将基本建成垃圾分类处理系统，2025年底前全国地级及以上城市将基本建成垃圾分类处理系统。
2）生产过程末端减量化技术
（1）固体废物的压缩。
固体废物压缩又称压实，是指用机械方法增加固体废物聚集程度，增大容重和减少固体废物表观体积，提高运输与管理效率的一种操作技术。
固体废物经过压缩处理，一方面可增大容重、减少固体废物体积，便于装卸和运输，确保运输安全与卫生，降低运输成本；另一方面可制取高密度惰性材料，便于储存、填埋或作为建筑材料使用。
固体废物压缩设备可分为固定式和移动式两大类。凡是采用人工或机械方法将废物送到压缩机里进行压缩的设备称为固定式，如废物收集车上配备的压实器及转运站配置的专用压实机等。移动式是指在填埋现场使用的轮胎式或履带式压土机、钢轮式布料压实机及其他专门设计的压实机具。
（2）固体废物的分选工艺。
固体废物的分选是指将固体废物中各种可回收利用的废物或不利于后续处理工艺要求的废物组分采用适当技术分离出来的过程。
固体废物的分选技术可概括为人工分选和机械分选。人工分选是在分类收集基础上，主要回收纸张、玻璃、塑料、橡胶等物品的过程，该方法适用于废物产源地、收集站、处理中心、转运站或处置场。目前，活跃在我国城乡的“拾荒大军”就是对固体废物的人工分选。
根据废物组成中各种物质的粒度、密度、磁性、电性、光电性、摩擦性及弹性的物理差异，机械分选方法可分为筛选（分）、重力分选、光电分选、磁力分选、电力分选和摩擦与弹跳分选。
①筛分。
筛分是利用筛子将废物中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大于筛孔的粗粒物料留在筛面上，完成粗、细粒物料的分离过程。该方法在城市生活垃圾和工业废物的处理上得到了广泛的应用，包括湿式筛分和干式筛分两种操作类型。
在固体废物预处理中，最常用的筛分设备有固定筛、滚筒筛、振动筛。
②重力分选。
重力分选是根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质中利用重力、介质动力和机械力的作用，使颗粒群产生松散分层和迁移分离，从而得到不同密度产品的分选过程。重力分选的介质有空气、水、重液（密度比水大的液体）、重悬浮液等。
按分选介质不同，重力分选可分为风力分选、跳汰分选、重介质分选、摇床分选和惯性分选5种类型，相对应的分选设备为风力分选机、跳汰机、重介质分选机、摇床和惯性分选机。
③磁力分选。
磁力分选是利用固体废物中各种物质的磁性差异在不均匀磁场中进行分选的方法。该方法有两种类型：一类是传统的磁选，主要应用于供料中磁性杂质的提纯、净化及磁性物料的精选等；另一类是磁流体分选，主要应用于城市垃圾焚烧厂里焚烧灰及堆肥厂产品中铝、铁、铜、锌等金属的提取与回收。
磁选设备包括磁力滚筒、永磁圆筒式磁选机、悬吊磁铁器和磁流体分选槽等。
④电力分选。
电力分选是利用固体废物中各种组分在高压电场中电性的差异而实现分选的一种方法。按电场特征，电选机分为静电分选机和复合电场分选机。
⑤摩擦与弹跳分选。
摩擦与弹跳分选是根据固体废物中各组分的摩擦系数和碰撞系数的差异，在斜面上运动或与斜面碰撞弹跳时，产生不同的运动速度和弹跳轨迹而实现彼此分离的一种处理方法。常用设备包括带式筛、斜板运输分选机和反弹滚筒分选机等。
2.资源化技术
固体废物“资源化”是指从固体废物中回收有用的物质和能源，加快物质循环，创造经济价值的广泛技术和方法。它包括物质回收、物质转换和能量转换。目前，工业发达国家出于资源危机和环境治理的考虑，已经将固体废物“资源化”纳入资源和能源开发利用之中，逐步形成了一个新兴的工业体系——资源再生工程。我国固体废物“资源化”起步较晚，在20世纪90年代将8大固体废物“资源化”列为国家的重大技术经济政策。目前，日本、欧洲各国固体废物“资源化”率已经达到60%，我国则较低。
在我国资源和能源愈发紧张的今天，充分利用固体废物开展“资源化”，对于转变经济增长方式，提高企业经济效益，推动循环经济发展，贯彻中央提出的科学发展观具有重要的现实意义。
固体废物“资源化”应该遵循的原则：技术上可行，经济效益好，就地利用产品，不产生二次污染，符合国家的相应产品的质量标准。
如前文所述，固体废物可分为矿业固体废物、工业固体废物、农业固体废物、城市生活垃圾等，固体废物来源不同，其资源化与综合利用方式也不同。
1）矿业固体废物资源化技术
我国是重要的矿产资源大国和矿业大国，2018年中国煤炭产量为3.55×109 t，石油为1.87×108 t，天然气为16.10×1010 m3。随着我国经济的快速发展，矿产资源的需求量急剧增加。在矿产资源开采和选矿过程中产生了大量的固体废物。截至2007年，全国积存的矿业固体废物有5×109 t，且每年以3×108 t的速度增加，大量的固体废物不仅侵占了大量的土地，而且污染矿区周围的水环境、土壤和空气质量。
矿业固体废物主要化学组成元素是O、Si、Al、Fe、Mn、Mg、Ca、Na、K、P等，根据矿业种类差异，其资源化利用技术有所不同。
（1）冶金矿山固体废物的综合利用。
冶金矿山固体废物包括矿石开采过程中剥离的表土、围岩和产生的废石，以及选矿过程中排出的尾矿。其资源化利用途径包括：①铺路、筑尾矿坝、填露天采场；②作为建筑材料；③从尾矿中回收有用金属元素；④覆土造田；⑤井下回填等。
（2）煤矸石的综合利用。
煤矸石是采煤和选煤过程中排出的固体废物，是一种在成煤过程中与煤伴生的含碳量较低、比煤坚硬的黑色岩石。煤矸石的产量约占原煤产量的15%，按2018年全国煤炭产量3.55×109 t计算，当年产生的煤矸石为5.33×108 t，我国历年积存的煤矸石约为4.5×109 t，占地约6.7×104 hm2，而且仍在增加，已经成为我国累积积存量及占用土地面积最大的工业废渣。
煤矸石的矿物成分主要由黏土矿物（高岭石为主，其次为伊利石、蒙脱石）、石英、方解石、硫铁矿及碳质组成，化学成分主要有SiO2、Al2O3等。以山东某地煤矸石为例，其化学组成见表9-3。
表9-3 煤矸石的化学组成 （单位：%）
煤矸石的利用途径与其热值有很大关系，如热值小于2095 kJ/kg的煤矸石主要用于回填、筑路等，而热值大于6300 kJ/kg的煤矸石则可用于燃烧发电。
迄今为止，煤矸石资源化的主要途径包括以下几点。
①利用煤矸石生产建筑材料，包括生产水泥、煤矸石制砖及轻骨料。目前，该利用方向技术成熟、利用量较大。
②生产化工原料，包括生产结晶氯化铝（作为净水剂）、水玻璃、硫酸铵化学肥料。
③填充煤矿地面塌陷区。目前，我国绝大部分煤矿采用冒落法管理顶板，煤层开采后，地面会产生塌陷，塌陷的范围、形态、沉陷量与煤层的厚度、开采方法有关。煤矿地面塌陷在平原地区更加明显，而且地面塌陷伴随着大量积水。统计表明，我国每采1×104 t煤，平均造成的土地塌陷为0.3 hm2，目前全国因采煤造成的塌陷就达4×105 hm2，并且还在以每年2.7×104 hm2的速度增加。
利用煤矸石对塌陷区进行填充复垦，既能处理煤矸石固体废物，减少煤矸石占地，又能恢复塌陷区土地利用价值，实践证明，这是综合治理和恢复矿区生态环境的有效途径。如安徽淮南矿区利用煤矸石填充塌陷区22500 m2，确保了境内铁路的畅通，同时复垦了大量的土地。淮北矿业集团自煤矿开采以来，累计塌陷土地已达1.5×108 m2。目前，已用煤矸石回填或灌浆复土的面积约7.5×107 m2，复垦率达50%
2）工业固体废物资源化技术
工业固体废物主要包括冶金、化学、机械等工业生产部门的固体废物。随着企业间等不同层面循环经济的广泛开展，2017年全国工业固体废物综合利用率达54.63%，钢铁工业年废钢利用量相当于粗钢产量的30%，废旧有色金属年回收利用量相当于年产量的17.50%左右。
（1）冶金及电力工业废渣的利用。
①冶金及电力工业废渣的种类及性质。
冶金工业废渣主要包括高炉矿渣、钢渣、铁合金渣、赤泥等固体废物，电力工业废渣主要包括粉煤灰及燃煤炉渣等。
高炉矿渣是指冶炼生铁时从高炉中排放出来的废物。根据CaO与SiO2的比值不同，将高炉矿渣划分为碱性、酸性、中性矿渣。高炉矿渣的化学成分包括SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3。
钢渣是炼钢过程中排出的废渣，主要由铁水和废钢中的元素氧化后生成的氧化物、金属炉料带入的杂质、加入的造渣剂和氧化剂、被侵蚀的炉衬及补炉材料等组成。钢渣的产量一般占粗钢产量的15%～20%。按炼钢的炉型划分，钢渣包括转炉钢渣、平炉钢渣和电炉钢渣。钢渣的主要矿物组成为橄榄石（2FeO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、硅酸三钙（3CaOSiO2）、铁酸二钙（2CaO·Fe2O3）及游离氧化钙等。
铁合金渣是冶炼铁合金过程中排出的废渣。由于铁合金产品种类繁多，原料工艺各不相同，产生的铁合金渣也不同。
赤泥是制铝工业提取氧化铝排出的工业废渣，主要矿物组成为文石和方解石。
粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的一种类似火山灰质的混合材料，是冶炼、化工、燃煤电厂等企业排出的固体废物。
近年来，我国的能源工业稳步发展，发电能力年增长率为7.3%。电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，1995年粉煤灰排放量达1.25×108 t，2000年约为1.5×108 t，2017年达到6.86×108 t，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。另一方面，我国又是一个人均占有资源储量有限的国家，粉煤灰的综合利用、变废为宝、变害为利，已成为我国经济建设中一项重要的技术经济政策，是解决我国电力生产环境污染与资源缺乏之间矛盾的重要手段，也是电力生产所面临的任务之一。经过开发，粉煤灰在建工、建材、水利等各部门得到广泛的应用。
粉煤灰的矿物组成包括非晶相和结晶相两大类，非晶相主要为玻璃体，占粉煤灰总量的50%～80%，结晶相主要有石英、莫来石、云母、长石、赤铁矿等。我国火电厂粉煤灰的主要化学组成为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、MgO、K2O、Na2O、SO3、MnO等，其含量见表9-4。
表9-4 我国电厂粉煤灰的化学组成 （单位：%）
粉煤灰的密度与化学成分相关，低钙灰的密度一般为1800～2800 kg/m3，高钙灰一般为2500～2800 kg/m3。孔隙率一般为60%～75%，粒度一般为45 μm，比表面积为2000～4000 cm2/g。
粉煤灰与石灰、水混合后显示的凝结硬化性能称为活性，玻璃体中活性SiO2和Al2O3含量越高，粉煤灰的活性越强。(https://www.daowen.com)
②冶金及电力工业废渣的应用。
a.高炉矿渣的综合利用。根据高炉矿渣的化学组成和矿物组成，高炉矿渣属于硅酸盐材料的范畴，适合于加工制作水泥、碎石、骨料等建筑材料。
b.钢渣的综合利用。我国每年产生钢渣1000万吨以上，利用率达到60%左右。目前钢渣利用的主要途径是作为冶金原料、建筑材料以及农业应用等。
c.粉煤灰的综合利用。目前，粉煤灰主要用来生产粉煤灰水泥、粉煤灰砖、粉煤灰硅酸盐砌块、粉煤灰加气混凝土及其他建筑材料，还可作为农业肥料和土壤改良剂，用作回收工业原料以及作为环境材料。
粉煤灰在水泥工业和混凝土工程中的应用：①粉煤灰代替黏土原料生产水泥，由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰加入适量石膏磨细制成水硬胶凝材料，水泥工业采用粉煤灰配料可利用其中的未燃尽炭；②粉煤灰作为水泥混合材；③粉煤灰生产低温合成水泥，生产原理是将配合料先通过蒸汽养护生成水化物，然后经脱水和低温固相反应形成水泥矿物；④粉煤灰制作无熟料水泥，包括石灰粉煤灰水泥和纯粉煤灰水泥，石灰粉煤灰水泥是将干燥的粉煤灰掺入10%～30%的生石灰或消石灰，再和少量石膏混合磨粉，或分别磨细后再混合均匀制成的水硬性胶凝材料；⑤粉煤灰作砂浆或混凝土的掺和料，在混凝土中掺加粉煤灰代替部分水泥或细骨料，不仅能降低成本，而且能提高混凝土的和易性，提高不透水性、不透气性、抗硫酸盐性能和耐化学侵蚀性能，降低水化热，改善混凝土的耐高温性能，减轻颗粒分离和析水现象，减少混凝土的收缩和开裂及抑制杂散电流对混凝土中钢筋的腐蚀。
粉煤灰在建筑制品中的应用：①蒸制粉煤灰砖，即以电厂粉煤灰和生石灰或其他碱性激发剂为主要原料，也可掺入适量的石膏，并加入一定量的煤渣或水淬矿渣等骨料，经过加工、搅拌、消化、轮碾、压制成形、常压或高压蒸汽养护后而形成一种墙体材料；②烧结粉煤灰砖，即以粉煤灰、黏土及其他工业废料为原料，经原料加工、搅拌、成形、干燥、焙烧制成砖；③蒸压生产泡沫粉煤灰保温砖，即以粉煤灰为主要原料，加入一定量的石灰和泡沫剂，经过配料、搅拌、浇注成形和蒸压而成的一种新型保温砖；④生产粉煤灰硅酸盐砌块，即以粉煤灰、石灰、石膏为胶凝材料，煤渣、高炉矿渣等为骨料，加水搅拌、振动成形、蒸汽养护而成的墙体材料；⑤生产粉煤灰加气混凝土，即以粉煤灰为原料，适量加入生石灰、水泥、石膏及铝粉，加水搅拌成浆，注入模具蒸养而成的一种多孔轻质建筑材料；⑥粉煤灰陶粒是以粉煤灰为主要原料，掺入少量黏结剂和固体燃料，经混合、成球、高温焙烧而成的一种人造轻质骨料；⑦粉煤灰轻质耐热保温砖，是用粉煤灰、烧石、软质土及木屑进行配料而成，具有保温效率高、耐火度高、热导率小的特点，能减轻炉墙厚度、缩短烧成时间、降低燃料消耗、提高热效率、降低成本。
粉煤灰作为农业肥料和土壤改良剂：粉煤灰具有良好的物理化学性质，能广泛应用于改造重黏土、生土、酸性土和盐碱土，粉煤灰中含有大量枸溶性硅钙镁磷等农作物所必需的营养元素，故可作为农业肥料。
回收工业原料：①回收煤炭资源，利用浮选法在含煤炭粉煤灰的灰浆水中加入浮选药剂，然后采用气浮技术，使煤粒黏附于气泡上，再上浮与灰渣分离；②回收金属物质，粉煤灰中含有Fe2O3、Al2O3和大量稀有金属；③分选空心微珠，空心微珠具有质量小、高强度、耐高温和绝缘性好的特点，可以用作塑料的理想填料，用于轻质耐火材料和高效保温材料，用于石油化学工业及军工领域（如坦克刹车）。
作为环保材料：①利用粉煤灰可制造分子筛、絮凝剂和吸附材料等环保材料；②粉煤灰还可用于处理含氟废水、电镀废水与含重金属离子废水和含油废水，粉煤灰中含有的Al2O3、CaO等活性组分能与氟生产配合物或生产对氟有絮凝作用的胶体离子，粉煤灰中还含有沸石、莫来石、炭粒和硅胶等，具有无机离子交换特性和吸附脱色作用。
（2）化学工业废渣的利用。
①化学工业废渣的种类与特性。
按行业和工艺过程，化学工业废渣可分为无机盐工业废物（铬渣、氰渣、磷泥等）、氯碱工业废物（盐泥、电石渣）、氮肥工业废物（主要是炉渣）、硫酸工业废物（主要是硫铁矿烧渣）、纯碱工业废物等。
化学工业废渣具有下列特性：a.产量大，根据统计，一般每生产1 t化工产品便会产生1～3 t固体废物，有的产品甚至产生8～12 t固体废物，全国化工企业每年产生3.72×107 t固体废物，约占全国工业固体废物产量的6.16%。b.危险废物种类多，有毒物质含量高，对人体健康和环境危害大。c.再生资源化潜力大。
②化学工业废渣的处理与回收。
化工废渣中有相当一部分是反应的原料和反应副产品，通过专门的回收加工工艺，可以将有价值的物质从废物中回收。如铬渣经过解毒处理后可以用作玻璃着色剂、制磷肥等；工业磷石膏经过提纯处理后，可以用于生产纸面石膏板、生产水泥、改良土壤等。
3）农业固体废物资源化技术
我国是农业大国，在农作物收获或加工过程中产生大量的固体废物。据统计，我国每年农作物秸秆约为7亿吨，这些物质目前多作为农家燃料、畜禽饲料，资源化水平相对较低。由于资源化技术不够成熟，每年农作物收割季节，农民大量焚烧秸秆，造成严重的空气污染，危害航空安全和人们身体健康。
农业固体废物产量大，在物质组成上，其主要成分为糖类、纤维素、木质素、淀粉、蛋白质，属于典型的有机质。
根据环保部2010年批准的《农业固体废物污染控制技术导则》（HJ 588—2010）规定，农业固体废物是指农业生产建设过程中产生的固体废物，主要来自植物种植业、动物养殖业及农用塑料残膜等。农业种植业废物是指农作物在种植、收割、交易、加工利用和食用等过程中产生的源自作物本身的固体废物，主要包括作物秸秆及蔬菜、瓜果等加工后的残渣；畜禽养殖废物是指畜禽养殖过程中产生的畜禽粪便、畜禽舍垫料、脱落羽毛等固体废物；农用薄膜是指用于农作物栽培的，具有透光性和保温性特点的塑料薄膜，包括棚膜和地膜两大类。
农业固体废物如畜禽粪便、农作物秸秆等经微生物发酵产生沼气，沼气是一种可燃性混合气体，其主要气体成分为甲烷，约占60%，其次是二氧化碳，约占35%，此外还有少量其他气体，如水蒸气、硫化氢、一氧化碳、氮气等。不同条件下产生的沼气，其成分具有一定的差异，例如人粪、鸡粪等发酵时，所产生的沼气中甲烷含量可达70%以上，而农作物秸秆发酵产生的沼气中甲烷含量占55%左右。
影响沼气发酵的产气量主要有温度、接种物浓度、进料浓度、氧化还原电位和pH值等。一般随着温度的上升其产气速度加快，表9-5为不同温度条件下的产气速度，当温度为10℃时，发酵了90天的秸秆产气率只有30℃发酵27天时的59%。因此控制沼气发酵的温度对提高沼气产量具有重要的作用（表9-5）。
表9-5 温度对沼气发酵产气速率的影响
沼气发酵必须由一定数量和种类的微生物来完成，如果沼气发酵过程中微生物种类和数量不够，应人工加入微生物。因此沼气池在启动时，尽可能添加足够的沼渣，接种一定数量和种类的微生物。
4）城市生活垃圾资源化技术
城市生活垃圾资源化技术包括建筑垃圾的再生利用、废塑料的综合利用、废橡胶的再生利用、废纸的再生利用、废纤维织物的利用及餐厨垃圾的资源化利用。
5）城市污泥的资源化技术
城市污泥是污水处理过程中产生的沉淀物质及浮渣。随着我国污水处理能力和污水处理率的提高，污泥的产量逐年增加。据估计，目前我国每年产生的污泥达到3000万吨，污泥的处理处置和资源化技术成为环境领域的新课题。
污泥的资源化技术包括污泥好氧堆肥，生产复混肥；污泥厌氧消化，生产沼气，回收能源；污泥制砖，生产水泥等。
3.无害化技术
固体废物“无害化”是指通过采用适当的工程技术对废物进行处理（包括热解技术、分离技术、焚烧技术、生化好氧或厌氧分解技术等），使其对环境不产生污染，对人体健康不产生影响。
1）热解技术
（1）热解原理。
所谓热解，指将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之成为气态、液态或固态可燃物质的化学分解过程。
固体废物热解的主要特点：①可将固体废物中的有机物转化为以燃料气、燃料油和炭黑为主的储存性能源；②由于是无氧或缺氧分解，排气量少，因此，采用热解工艺有利于减轻对大气环境的二次污染；③废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中；④由于保持还原条件，Cr3+不会转化为Cr6+；⑤NOx的产量少。
固体废物的热解是一个非常复杂的化学反应过程，包含了大分子键的断裂、异构化和小分子的聚合等反应，最后生成较小的分子。热解反应过程可用下述通式表示：
（2）热解技术。
由于供热方式、产品状态、热解炉结构等方面的不同，固体废物的热解方式也各不相同。
热解工艺的主要分类方法如下。
①按供热方式可分为直接加热法和间接加热法。
②按热解温度的不同可分为高温热解（1000℃以上）、中温热解（600～700℃）和低温热解（600℃以下）。
③按热解炉的结构可分为固定床、移动床、流化床和旋转炉等。
④按热解产物的物理形态可分为气化方式、液化方式和炭化方式。
2）焚烧技术
（1）焚烧原理。
生活垃圾的焚烧过程，是一系列十分复杂的物理变化和化学反应过程，通常可将焚烧划分为干燥、热分解、燃烧3个阶段。干燥是利用焚烧系统的热能，使入炉固体废物水分汽化、蒸发的过程，对于高水分固体废物（如污泥等），常常需要加入辅助燃料。热分解是固体废物中的有机可燃物质在高温作用下进行化学分解和聚合反应的过程，通常温度越高，热分解速率越快。燃烧是可燃物质的快速分解和高温氧化过程。
（2）焚烧的主要影响因素。
固体废物的焚烧效果，受许多因素的影响，如焚烧炉类型、固体废物性质、物料停留时间、焚烧温度、供氧量、物料的混合程度等。
①固体废物性质。固体废物焚烧处理要求固体废物具有一定的热值，对于城市生活垃圾，一般要求低位热值大于3350 kJ/kg时才可以采用焚烧处理方法。
②焚烧温度。焚烧温度的高低直接决定了减量化程度和无害化程度，目前一般要求生活垃圾的焚烧温度在850～950℃，医疗垃圾、危险固体废物的焚烧温度要达到1150℃，这样才能保证有机物彻底分解，减少二噁英类物质的产生和排放。
③停留时间。固体废物和烟气的停留时间越长，焚烧反应越彻底，焚烧效果越好。在焚烧生活垃圾时，垃圾停留时间最好为2 h以上，烟气停留时间达到2 s以上。
④供氧量和物料混合程度。
（3）焚烧工艺。
1931年丹麦建成世界上第一台现代化的垃圾焚烧炉，由于焚烧法处理固体废物具有减量化效果显著（85%以上）、无害化程度彻底等优点，而且焚烧余热可以用于发电，每吨垃圾可发电300度左右，因而焚烧处理成为城市生活垃圾和危险废物处理的基本方法。
现代化生活垃圾焚烧的工艺流程主要由前处理系统、进料系统、焚烧炉系统、空气系统、烟气净化系统、灰渣系统、余热利用系统及自动控制系统组成，工艺流程见图9-2。
焚烧炉系统的主体设备是焚烧炉，包括受料斗、饲料器、炉体、炉排、助燃器、出渣和进风装置等设备和设施。目前在垃圾焚烧中应用最广的生活垃圾焚烧炉，主要有机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉和回转窑焚烧炉、静态连续焚烧炉、二段式垃圾焚烧炉等。
3）好氧堆肥技术
好氧堆肥是好氧微生物在与空气充分接触的条件下，使堆肥原料中的有机物发生一系列放热分解反应，最终使有机物转化为简单而稳定的腐殖质的过程。
好氧堆肥的原料很广泛，有城市生活垃圾、污泥、家畜粪尿、树皮、锯末、糠壳、秸秆等。在我国好氧堆肥的主要原料是生活垃圾与粪便的混合物，也有的是城市垃圾与生活污水污泥的混合物。
图9-2 城市生活垃圾焚烧发电工艺流程图
好氧堆肥具有对有机物分解速度快、降解彻底、堆肥周期短的特点。一般一次发酵在4～12天，二次发酵在10～30天便可完成。好氧堆肥温度较高，一般为55～60℃，最高可达80～90℃，可以消灭活病原体、虫卵和垃圾中的植物种子，使堆肥达到无害化。此外，好氧堆肥的环境条件好，不会产生难闻的臭气。因此，现代化的堆肥工艺基本上都是采用好氧堆肥。
现代化堆肥生产，通常由前处理、主发酵（一次发酵）、后发酵（二次发酵）、后处理、脱臭及储存等工序组成（图9-3）。堆肥设备包括预处理设备、翻堆设备、堆肥发酵主设备、后处理设备、除臭设备等。其中，堆肥发酵主设备是堆肥系统的主体，目前常用的有多段竖炉式发酵塔、达诺式发酵滚筒、搅拌式发酵装置和筒仓式堆肥发酵仓等。底料是堆肥系统处理的对象，主要包括污泥、有机废渣、农林废物、城市垃圾等。调理剂可分为两种类型：结构调理剂，是一种加入堆肥底料的物料，主要目的是减少底料容重，增加底料空隙，从而有利于通风；能源调理剂，是加入堆肥底料的有机物，用于增加可生化降解有机物的含量，从而增加混合物的能量。
图9-3 好氧堆肥过程的工艺过程示意图
通过堆肥化处理，有机废物转化为稳定的腐殖质，形成的堆肥产品主要有两方面的用途，一是作为有机肥料，堆肥属缓效性肥料，含有多种植物生长所必需的微量元素，堆肥养分缓慢而持久地释放，因此肥效期较长，有利于满足农作物较长时间内对养分的需求。二是作为土壤调节剂，增加土壤中腐殖质的含量，有利于土壤形成团粒结构，使土质松软，增加孔隙度，从而提高土壤的保水性、透气性，并有利于植物根系的发育和养分的吸收。
4）固体废物土地填埋
（1）卫生土地填埋。
卫生土地填埋主要用来处置城市生活垃圾，是利用工程手段将垃圾减容至最小，填埋点的面积最小，并在每天操作结束时或每隔一定时间覆以土层，整个过程对周围环境及安全均无污染或危险的一种土地处置方法。通常把每天运到土地填埋场的废物在限定的区域内铺散成40～75 cm厚的薄层，然后压实以减少废物的体积，并在每天操作之后用一层厚15～30 cm的土壤覆盖、压实。废物层和土壤覆盖层共同构成一个单元，即填筑单元。具有同样高度的一系列相互衔接的填筑单元构成一个升层。标准的填埋场应具有气体和渗滤液收集系统。当土地填埋达到最终的设计高度之后，再在该填埋层之上覆盖一层90～120 cm厚的土壤，压实后得到一个由多个升层组成的完整的卫生土地填埋场。
卫生土地填埋场剖面示意图见图9-4。
图9-4 卫生土地填埋场剖面示意图
卫生土地填埋法工艺简单，操作方便，处置量大，费用低。许多发达国家，如美国、德国、英国、澳大利亚等对城市垃圾的处置以卫生土地填埋为主。我国是发展中国家，城市垃圾无机成分高，处理利用率低，资金短缺，卫生土地填埋无疑是最切合实际的处置方法。
（2）安全填埋法。
安全填埋场是一种将危险废物放置或储存在土壤中的处置设施，其目的是埋藏或改变危险废物的特性，适用于填埋处置不能回收利用其有用组分、不能回收利用其能量的危险废物。
安全填埋场专门用于处理危险废物，危险废物进行安全填埋处置前需要经过固化稳定化预处理。安全填埋场的综合目标是要达到尽可能将危险废物与环境隔离，技术要求必须设置防渗层，且其渗滤系数不得大于10-8 cm/s；一般要求最底层应高于地下水位；并应设置渗滤液收集、处理和检测系统；一般由若干个填埋单元构成，单元之间采用工程措施相互隔离，通常隔离层由天然黏土构成，能有效地限制有害组分纵向和水平方向等迁移。
（3）一般工业固体废物填埋场。
一般工业固体废物包括高炉渣、钢渣、赤泥、有色金属渣、粉煤灰、煤渣、硫酸渣、废石膏、脱硫灰、电石渣、盐泥等，根据其浸出特性分为第Ⅰ类一般工业固体废物和第Ⅱ类一般工业固体废物。第Ⅰ类一般工业固体废物是指按照GB 5086规定方法进行浸出实验而获得的浸出液中，任何一种污染物的浓度均未超过GB 8978最高允许排放浓度，且pH值在6～9范围之内的一般工业固体废物。第Ⅱ类一般工业固体废物是指按照GB 5086规定方法进行浸出实验而获得的浸出液中，有一种或一种以上的污染物浓度超过GB 8978最高允许排放浓度，或者是pH值在6～9范围之外的一般工业固体废物。堆放第Ⅰ类一般工业固体废物的储存、处置场为第一类填埋场，简称Ⅰ类场，堆放第Ⅱ类一般工业固体废物的储存、处置场为第二类填埋场，简称Ⅱ类场。
根据《一般工业固体废物储存、处置场污染控制标准》（GB 18599—2001），I类场应优先选用废弃的采矿坑、塌陷区。Ⅱ类场应避开地下水的主要补给区，应选在防渗性能好的地基上。一般工业固废填埋场设计操作原则上不如安全填埋严格。
