作者:黄辛 冯丽妃 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2019/7/12 23:53:32
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“水热魔法”让湿垃圾变废为宝
上海交大相关新技术装置工业化测试成功

 

 

在没有臭味的情况下,1小时内就能处理完湿垃圾,而且余下的“废水”和“废渣”还可用于农业肥料……近日,上海交大环境科学与工程学院教授金放鸣团队的“湿垃圾水热氧化技术”迈出了工业化“试车”的历史性一步,该团队与企业合作建成的第一台连续式水热资源化湿垃圾技术装置在浦东投料运行测试成功。

最新的垃圾分类立法考验着上海这座国际化都市,高科技如何助力解决垃圾分类中出现的问题显得尤为迫切。据介绍,这个新装置就像一个“水热魔法师”,湿垃圾被“吞”进去后,很快就全部转化成优质的农业肥,且每日处理能力达到百吨级,真正实现“变废为宝”。

“水热魔法”

各种生物质变油变煤的地质现象,是地球上生生不息的自然碳循环。动植物经过亿万年地下沉积形成石油、煤炭。这个高温高压下的水热反应过程如能大大压缩,可否用于湿垃圾,使之快速转化为可回收的化工原料?

金放鸣20多年前在日本读博期间开始进行水热技术相关研究。她曾尝试利用水热氧化技术燃烧处理生活垃圾用于发电,在此过程中,她尝试将蔬菜类、肉类、鱼类、脂肪类等不同成分的湿垃圾进行水热氧化燃烧。但她发现,在处理之后,无论先前湿垃圾成分如何变化,乙酸都会作为难以继续分解的最终产物残留下来。而乙酸本身就是一种附加值很高的化工原料。

为此,金放鸣调整了研究方向,将目光由“发电”转向“生产乙酸”这一更加环保低碳的新方向。2007年,金放鸣回国后组建碳循环技术研究团队,首次提出了模拟自然加快地球碳循环的水热技术概念体系,并获得了水热处理有机质废弃物的一系列专利。研究团队陆续攻克了生物质有机物在不同水热条件下转化为腐殖酸、甲酸、乙酸、乳酸等高附加值产品的技术。

就地处置

在上海交通大学第三餐饮大楼的东面,运行着百公斤级生活垃圾水热氧化处理实验的中试设备,该中试设备被用于处理学校食堂中产生的餐厨垃圾。3年前,上海交大何润田博士在金放鸣的指导下完成了这一连续式中试设备的开发。

据介绍,相比于目前应用最为广泛的湿垃圾厌氧发酵技术,水热氧化湿垃圾处理技术具有处理周期短、资源利用率高等特点。这种处理方式无毒无害无三废,更不会产生臭味。根据工艺需求,最快只需不到1小时就能将湿垃圾“吃干榨净”,全部变成有用的资源。

金放鸣介绍,湿垃圾中的有机物经过水热氧化技术转化后,产生的“废水”含有大量有机质和其他营养物质,是高品质的液肥,能够直接用于农作物施肥或水产养殖;固体“废渣”是腐殖酸原粉,经过加工后可以用于土壤、大气、水体污染修复等,也可以直接用于农业施肥。腐殖酸类物质则是净化生物圈、改善生态环境的资源。

今年3月,金放鸣团队获得上海环境科技企业投资,双方针对这项自主创新技术的工业化展开深度合作。随后技术团队和工程师克服困难,最终完成了首套连续式(百吨级)湿垃圾水热资源化工业装置的研发和生产,并于7月1日开机试验成功。

全品回收再利用

根据上海市生活垃圾分类投放指南,湿垃圾主要指易腐垃圾,易腐的生物质生活废弃物,主要包括食材废料、剩饭剩菜、过期食品、瓜皮果核、花卉植物等。据了解,在全国生活垃圾中,餐厨垃圾占比达到50%以上,现有水热资源化处理技术可以将此部分垃圾完全资源化利用,加工处理成高附加值工业产品。

“未来,占生活垃圾总量约40%的干垃圾也将实现水热资源化回收再利用,人类生产生活中产生的垃圾的回收利用率将达到90%以上,实现战略性垃圾全品类回收再利用。”金放鸣表示。

同时,由于水热氧化技术可以做到高度集成化,厂房占地面积大大缩小,日处理100吨湿垃圾的处理能力的水热处理核心部分只需60平方米左右。因此,可以根据需要建造大中小型装置,应用于城镇、商场、学校等不同场景。

下一步,金放鸣希望与不同部门协作实现分类运输、分类处置,积极推广水热资源化技术,让有机物垃圾通过循环利用变废为宝,使城市生活垃圾真正实现减量化、无害化、资源化和就地化处理模式。

 
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