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潤和環(huán)保
【中國環(huán)保在線 技術(shù)前沿】生活垃圾的處理一直是城市發(fā)展的難題。針對這一問題，上海交通大學環(huán)境學院金放鳴教授團隊利用水熱氧化技術(shù)進行了利用該技術(shù)燃燒處理生活垃圾。水熱氧化是一種相對新的氧化方法，一般在高溫高壓水中進行，有機物氧化分解為二氧化碳和水，實現(xiàn)沒有“火”的燃燒讓垃圾變成了無污染的“寶”。
暑氣漸升，夏天到了，生活垃圾的處理隨著氣溫的上升逐漸成為一個大問題，而生活垃圾處理得不好，將極大影響大型城市風貌。特別是生活垃圾處置，一直是上海的老大難問題。針對這一問題，上海交通大學環(huán)境學院金放鳴教授團隊利用水熱氧化技術(shù)進行了利用該技術(shù)燃燒處理生活垃圾，這種沒有“火”的燃燒讓垃圾變成了無污染的“寶”。這種在水中的“燃燒”不產(chǎn)生硫化物等污染，更不會生成致癌物二噁英，就算塑料袋之類的東西也能化解，而且在點燃后，就不再消耗能源。目前，這種技術(shù)已經(jīng)在上海交通大學第三餐廳運用，希望能在有遠見的企業(yè)家?guī)椭?，逐步實現(xiàn)技術(shù)從中試邁向大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化運用。
二十年技術(shù)攻關(guān) 破解有機垃圾處理與資源化利用難題
傳統(tǒng)的城市生活垃圾處理方式主要采用填埋處理和焚燒處理。而填埋處理對垃圾滲濾液、垃圾堆體產(chǎn)生的沼氣等污染物很難做到導出、收集和處理，不僅對周圍環(huán)境造成嚴重污染，而且存在著安全隱患，嚴重影響城鎮(zhèn)的形象；而垃圾焚燒處理則容易產(chǎn)生二噁英等有毒氣體，污染空氣并產(chǎn)生異味，對周邊環(huán)境造成嚴重影響。同時，這些簡易的垃圾處理方式無法對垃圾進行有效的資源化利用，不適應現(xiàn)代化城市建設與發(fā)展的要求。
傳統(tǒng)的城市生活垃圾處理方式主要采用填埋處理和焚燒處理。而填埋處理對垃圾滲濾液、垃圾堆體產(chǎn)生的沼氣等污染物很難做到導出、收集和處理，不僅對周圍環(huán)境造成嚴重污染，而且存在著安全隱患，嚴重影響城鎮(zhèn)的形象；而垃圾焚燒處理則容易產(chǎn)生二噁英等有毒氣體，污染空氣并產(chǎn)生異味，對周邊環(huán)境造成嚴重影響。同時，這些簡單的垃圾處理方式無法對垃圾進行有效的資源化利用，不適應現(xiàn)代化城市建設與發(fā)展的要求。
城市生活垃圾中，餐廚垃圾、廢棄紙張和各類含生物質(zhì)的制品等含水率高、油脂和有機物含量高的廢棄物占絕大多數(shù)，這些垃圾容易滋生各種害蟲和細菌并產(chǎn)生異味，嚴重影響城市環(huán)境，但由于其含水率高，難以進行傳統(tǒng)的焚燒處理，填埋處理則會造成更難以解決的二次污染和疾病傳播。同時，垃圾中富含的生物質(zhì)資源沒有得到有效的資源化利用，反而成為污染環(huán)境的源頭。
此外，現(xiàn)有的生物發(fā)酵方式處理生活垃圾(含餐廚垃圾)的方法，雖然可以有效處理垃圾中的生物質(zhì)資源，使其轉(zhuǎn)化為甲烷等化學產(chǎn)品，但是仍然沒有解決此類垃圾的剩余殘渣、異味等二次污染問題。同時，生物發(fā)酵方法所需周期較長，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化率較低，資源利用效率不高。
水熱氧化是一種相對新的氧化方法，一般在高溫高壓(100-400℃， 2-30MPa)水中進行，有機物氧化分解為二氧化碳和水，也叫濕式/水熱氧化(Wet oxidation)。濕式燃燒技術(shù)初起源于美國，用于燃燒處理造紙黑液這樣的高濃度、難降解的有機廢水。當水中有機物濃度達到2%時，有機物濕式燃燒放出的熱量能夠維系體系反應自發(fā)進行。當水中有機物濃度超過2%時，燃燒放出的熱量可以回收利用。后來又發(fā)展到采用超/亞臨界水熱氧化分解處理高含水污泥，工業(yè)廢水以及有毒有害物質(zhì)。
金放鳴教授一心推廣綠色環(huán)保的水熱技術(shù)，在這個方向上進行研究已經(jīng)超過20年，早年就進行了旨在利用水熱氧化技術(shù)燃燒處理生活垃圾用于發(fā)電的新研究。采用了生活垃圾的各種代表物，如蔬菜類，肉類，魚類，脂肪類進行研究，發(fā)現(xiàn)了一個有趣的事實，即無論垃圾的成分是什么，在水熱條件下進行氧化之后，乙酸都作為難以繼續(xù)分解的終產(chǎn)物殘留下來，但如果要繼續(xù)分解乙酸，則需要使用更高的溫度或其他催化劑，造成成本上升。
然而，乙酸作為一種極其重要的化工原料，其本身就是一種價值很高的產(chǎn)品，因此，金教授的研究轉(zhuǎn)向了水熱氧化生活垃圾選擇性產(chǎn)乙酸這一更加環(huán)保低碳的新方向。原本所有有機垃圾都會終轉(zhuǎn)化為難處理的乙酸，而這一結(jié)果反而使水熱氧化技術(shù)在處理成分復雜的生活垃圾上具有極大的優(yōu)勢。從垃圾模型化合物到實際生活垃圾混合物，金教授完成了一系列的水熱氧化實驗研究，摸清了每一種垃圾成分在水熱氧化過程中的轉(zhuǎn)化規(guī)律。這一系列的研究成果被整理成文，迄今為止，已發(fā)表了多篇SCI核心期刊論文。
技術(shù)轉(zhuǎn)化升級 連續(xù)式生活垃圾水熱氧化設備應用于實踐
為了進一步推進水熱技術(shù)的應用研究，金放鳴教授利用實驗室研究所積累的經(jīng)驗，開發(fā)了中試級的連續(xù)式生活垃圾水熱氧化設備，現(xiàn)已完成設備的安裝和運行調(diào)試，并且完成了百公斤級生活垃圾水熱氧化處理實驗，處理效果良好。該設備現(xiàn)成功安裝在上海交通大學五餐附近，專門用來處理師生食堂產(chǎn)生的垃圾，相較于早期餐廳運送廚余垃圾，該方法不僅減少了運輸費用，還避免了常有的垃圾處理運送產(chǎn)生的惡臭問題，垃圾一經(jīng)產(chǎn)生立即送往轉(zhuǎn)化，該技術(shù)能夠近乎的氧化分解垃圾中的有機物成分，同時保證其中有可能造成環(huán)境污染的含氮、含硫、和含磷物質(zhì)溶解在水中，只需要進行簡單的處理即可達到排放標準。目前，金放鳴教授已申報多項水熱氧化生活垃圾方面的，并且正在進行下一步的擴大化研究開發(fā)。
除此之外，金放鳴教授課題組還針對目前水熱氧化技術(shù)中存在的問題進行了進一步的探索和研究，多段式水熱氧化工藝、新型氧化劑等新技術(shù)的開發(fā)已經(jīng)獲得了可喜的成果。目前上海交大環(huán)境學院大力支持該類新技術(shù)的開發(fā)和運用，與此同時，圍繞清潔能源，可再生能源以及新能源開發(fā)、利用等方面積極開展前沿探索，基礎以及應用研究，主要聚焦CO2的資源化轉(zhuǎn)化、生物質(zhì)以及固廢資源化轉(zhuǎn)化、光催化材料研制和水解制氫、新型太陽能電池、電化學儲能材料等前沿探索研究以及應用研究，力爭建成上具有重要影響力的能源領域創(chuàng)新研究平臺，希望能夠為我國的有機廢棄物綠色處理做出應有的貢獻。
金放鳴教授表示，在做好研發(fā)的同時，積極推廣這項環(huán)保領域的新技術(shù)具有重要意義。希望與不同部門協(xié)作實現(xiàn)分類運輸、分類處置，讓有機物垃圾通過循環(huán)利用變廢為寶，使城市生活垃圾真正實現(xiàn)無害化、減量化、資源化和就地化處理模式，讓上海市民更多的享受垃圾資源化帶來的實惠。
原標題：上海交大教授：沒有火的燃燒 讓有機垃圾變成無污染的寶
