——废旧金属再生利用技术。加快废旧金属预处理和利用专用技术研发,支撑废旧金属保级或升级利用,是国内外开展废旧金属再生科学研究的主要方向。废旧金属低能耗清洁工艺已在发达国家普遍应用。意大利开发的COS-MELT倾动炉火法技术,可直接利用废杂铜精炼生产高品质的低氧光亮铜杆,显著提高再生铜利用水平和质量。“十一五”期间,我国在消费领域累积的废旧金属资源超过2亿吨,但废旧金属再生利用技术研究仅处于起步阶段,在消化、吸收国外引进先进技术的基础上,再生铜低能耗精炼除杂、再生铝反射炉低烧损熔炼、再生铅低温连续熔炼等技术和装备实现了产业化。随着再生金属所占比例在我国有色金属消费结构中的大幅提升,迫切需要突破废旧金属低能耗清洁生产技术与配套装备,开发高品质再生金属产品及二次污染控制技术,提高废旧金属再生利用品质与利用效率。
——废旧电子电器拆解利用技术。随着社会废旧电子电器产品回收体系的完善,废旧电子电器智能分选与清洁提取技术已在欧美国家和日本的再生资源企业中大规模应用。我国已进入电子电器产品的快速更新与淘汰期,2010年废旧电子电器产品年产生量已达300万吨,预计到2015年废旧电子电器产生量将超过600万吨。相对而言,我国废旧电子电器产品拆解利用技术与装备研究刚刚起步,迫切需要突破大型废旧家电低成本破碎与高效分选一体化装备、小型废旧电子产品贵重金属清洁分离与提取技术、非金属材料高值化利用技术及二次污染控制技术等关键技术与装备,支撑废旧电子电器拆解产业升级。
——废旧机电产品再制造技术。通过实施生产者责任延伸制度,欧美国家正在积极推动将淘汰或达到使用寿命的零部件使用到新产品上去,高温喷射清洗、堆焊、热喷涂、激光等技术已广泛用于汽车、工程机械等废旧机电产品主要零部件再制造。美国卡特彼勒公司利用这些技术,已大规模开展军用坦克、工程机械、重型汽车等废旧机电零部件的再制造,形成年再制造零部件220万件、回收利用废旧材料6.1万吨。我国汽车、工程机械、大型机电设备等进入报废高峰期,2010年报废汽车超过300万辆,工程机械报废量达43万台。我国一些科研单位在汽车零部件、工程机械、机床等再制造技术研发方面取得了显著进展,汽车发动机、变速箱、电机等再制造技术已经初步满足产业化需求。“十二五”期间,发展改革委、工业信息化部等门将进一步推进再制造试点工作,对工程机械、大型机床、工业机电设备、矿采机械、办公信息设备等主要零部件再制造技术研发和转化应用,提出了更高的要求。
——废旧高分子材料高值利用技术。废旧高分子材料一般指塑料、橡胶、纺织品等废旧物品,开发清洁高效的梯级利用技术和高附加值产品,实现废旧高分子材料全生命周期利用是国内外废物资源化技术的研究热点。2010年,我国废橡胶、废塑料、废纤维等废旧高分子材料年产生量达3000多万吨,预计到2015年我国废旧高分子材料产生量超过4000万吨,对废旧高分子材料高值利用技术提出了迫切的需求。我国废橡胶粉碎改性、废塑料回收利用等技术研发取得了一定进展,在广东、山东、河北等地形成了一批废旧高分子材料回收加工集聚区,利用废旧轮胎生产的精细胶粉已推广应用到北京奥运会、上海世博会、天津滨海新区等标志性工程建设,巨型工程机械轮胎翻新技术在上海、新加坡等20余个港口推广应用。“十二五”期间,加快废旧橡胶超细胶粉制备与改性利用、废旧塑料制备高端材料、废旧纺织品分离与综合利用等技术和装备的研发及产业化,将是提高我国废旧高分子材料处理水平的重要保障。
——粉煤灰和煤矸石资源化利用技术。粉煤灰和煤矸石是煤炭资源开发利用产生的主要废物,2010年我国粉煤灰和煤矸石产生量约10.7亿吨,预计到2015年将达13亿吨。我国资源化利用技术研发得到了高度重视,已在建材建工、矿井充填、低热值发电等技术研发与应用方面取得了一定成效,高铝粉煤灰提取氧化铝和铝硅合金技术已在局部地区实现产业化生产。但总体上,我国粉煤灰和煤矸石资源化技术仍以低端建工建材利用为主,市场效益不显著,迫切需要加快粉煤灰和煤矸石资源化基础理论和技术研发,推动利用方式由传统建工建材利用为主向多组分协同提取、制备复合材料、控制污染与生态利用等技术方向发展。
——金属废渣综合处置技术。国外主要矿产资源品位较高,清洁选冶工艺得到普遍应用,所产生的选冶废渣有害成分含量较低,其资源化方式主要是瞄准有价成分的高值利用。我国金属废渣主要来源于有色金属选冶、黑色金属冶炼过程,因原生资源品位较低和选冶工艺落后,废渣排放量大、成分复杂、有害成分含量高,主要以解毒堆存和生产建筑材料等处置方式为主。2010年,我国仅钢铁和有色冶炼废渣产生量就达到3.15亿吨,综合利用率仅为55%。由于现有处理方式规模效益不佳、二次污染严重、产品附加值低,产业化推广不理想,选冶废渣规模化处置已成为制约资源可持续开发利用的瓶颈。“十二五”期间,围绕赤泥、钢渣、铅锌渣等大宗金属矿产资源选冶废渣,开发经济可行、规模消纳的无害化与资源化技术,将是推进金属废渣资源化科技创新的首要任务。
——工业副产石膏综合利用技术。工业副产石膏主要包括磷石膏、脱硫石膏、盐石膏、氟石膏等副产石膏。发达国家工业副产石膏产生量较小,且天然石膏价格较高,资源化方式主要是替代天然石膏生产建材,基本已经形成成熟、稳定的综合利用技术体系。我国利用工业副产石膏生产建材的技术水平与国外先进水平差距不大,已突破脱硫石膏和磷石膏制备水泥缓凝剂、纸面石膏板等核心技术,实现了工业化应用。由于我国天然石膏价格低,工业副产石膏年产生量高达1.37亿吨。现有工业副产石膏利用技术模式仍以生产低端建筑材料为主,受市场容量和产品销售半径的限制,很难实现大规模消纳,工业副产石膏综合利用率仅为42%(以2010年计)。强化政策调控,加快发展低成本、高附加值资源化技术,提高资源化产品市场效益,将是进一步提高工业副产石膏综合利用效率的重要途径。
——工业生物质废物资源化利用技术。我国工业生物质废物占整个工业固废的11%,食品加工、酿造、纺织等行业是主要来源。工业生物质废物资源化方式主要以生产饲料和肥料为主,综合利用率不到10%。我国对工业生物质废物提取高蛋白、热解燃气利用等技术开发给予了支持,特别是在酿造和中医药生物质废物集中式燃气利用技术研发与工程示范方面加大了支持力度,养殖园区生物质废物生产燃气技术已经规模化推广应用。“十二五”期间,加快集中式工业生物质废物燃气利用技术开发,发展标准化、系列化和成套化装备,已成为提高工业生物质废物综合利用率、发展生物质能源的重点任务。
——城市生活垃圾资源化利用技术。城市生活垃圾主要包括生活垃圾、餐厨垃圾和果蔬垃圾等,潜含着大量生物质,可以被有效地转化成多种能源形式。城市生活垃圾制备燃气技术已成为第二代生物质能源发展的重点,在欧洲得到快速推广。德国已建有55个城市生活垃圾处理与生物质燃气利用工程,不仅满足工程自身能源供给,而且正逐步形成对交通车辆和居民小区燃气利用的供给能力。2010年,我国城市生活垃圾年产生量近1.6亿吨,垃圾处理以焚烧、卫生填埋等技术为主,分别占垃圾处理总量的3%和60%左右。随着我国清洁能源战略的实施,城市生活垃圾制备燃气技术开发与工程示范得到了高度重视,但在混合垃圾分选技术、生活垃圾湿式和干法厌氧消化技术、沼气提纯和高值利用技术等方面仍缺乏系统化研究,标准化和系列化的成套装备主要依赖进口,亟需研制符合我国实际情况的标准化、系列化、智能化的城市生活垃圾处理与能源化装备及安全控制系统。
——建筑垃圾资源化利用技术。我国正处于高速城镇化时期,每年新建和拆迁改造等产生大量建筑垃圾。2010年,我国建筑垃圾产生量(含渣土)约为15.5亿吨,占到城市垃圾总量的30-40%,且有逐年增加的趋势。建筑垃圾可制成再生骨料,生产建筑制品,或直接用于道路基层和底基层等。我国建筑垃圾大多以填埋或堆放处置为主,资源化利用率尚不足10%,欧盟国家每年的建筑垃圾资源化利用率达到50%,韩国、日本已经达到了97%左右。根据我国建筑垃圾和建筑形式的特点,研发资源化利用技术,实现科学规划、管理,有95%以上的建筑垃圾可回收再利用。
——污泥处置与资源化利用技术。城镇污水处理厂污泥及工业污泥中含有大量的有机质及氮、磷、钾等营养成分,以及重金属、病原微生物等有毒有害物质。2010年,我国城镇污水处理厂污泥产生量约3000万吨,主要处理方式为堆肥、干化焚烧、生产建材等。欧美国家污泥厌氧消化制生物质燃气技术及成套设备已相当成熟,并大规模应用。我国开展了一些污泥厌氧发酵生产生物质燃气、水泥窑和电厂协同处置污泥等技术研发与工程示范,亟需突破污泥低成本干化预处理、多产业协同处理、二次污染控制等技术与设备,强化技术集成,建立完整的污泥处置与能源化技术创新链。
废物资源化全过程控制支撑技术现状与趋势
——废物资源化标准标识。建立废物资源化标准及标识是实现废物资源化技术推广应用的重要保障。自上世纪80年代以来,国际标准化组织从全生命周期角度开展了生态设计、环境管理、废物回收、废物再利用和再制造等共性技术标准和产品标识的研究,制定了一批废物资源化国际标准,基本形成了较完善的环境管理体系和废物资源化标准体系,对推动国际废物大循环及废物资源化利用产生了重要影响。我国已发布废物资源化标准90余项,制定了再制造产品通用标识和汽车零部件再制造标识,但废物资源化技术标准与再生产品标识体系尚不完善,废物资源化标准覆盖率不足10%,迫切需要加强废物资源化技术标准研究,制订资源化产品和再制造产品的标识认证标准及管理办法。
——废物资源化全过程监控技术。废物资源化全过程监测是指在废物产生、分类、回收、运输、处置和利用等过程进行废物自动识别、实时监控和风险控制,是建立废物收运体系的重要手段。德国利用射频识别(RFID)技术,建立了区域层面垃圾清运及计量系统,显著提高了垃圾回收、运输与处置效率。“十一五”期间,我国已开始探索RFID技术在垃圾计量监测的应用,但废物回收网络尚未形成有利于资源化的体系,环境风险控制薄弱,需要通过智能监测和管理控制等进行完善升级,亟需研发基于物联网的废物收运系统监测技术和传感识别装备,推动区域性废物交换平台的建设,实现废物回收、加工、再利用各环节的控制和监督,提高废物回收、监测、交易的效率和环境风险控制能力。