夏天到了,生活垃圾的處理隨著氣溫的上升逐漸成為一個(gè)大問(wèn)題,而生活垃圾處理得不好,將極大影響大型城市風(fēng)貌。特別是生活垃圾處置,一直是上海的老大難問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題,上海交通大學(xué)環(huán)境學(xué)院金放鳴教授團(tuán)隊(duì)利用水熱氧化技術(shù),進(jìn)行了燃燒處理生活垃圾用于發(fā)電,目前這一新研究成功運(yùn)用于實(shí)踐。
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(duì)垃圾滲濾液、垃圾堆體產(chǎn)生的沼氣等污染物很難做到導(dǎo)出、收集和處理,不僅對(duì)周?chē)h(huán)境造成嚴(yán)重污染,而且存在著安全隱患,嚴(yán)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(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響。同時(shí),這些簡(jiǎn)易的垃圾處理方式無(wú)法對(duì)垃圾進(jìn)行有效的資源化利用,不適應(yīng)現(xiàn)代化城市建設(shè)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(lèi)含生物質(zhì)的制品等含水率高、油脂和有機(jī)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(chóng)和細(xì)菌并產(chǎn)生異味,嚴(yán)重影響城市環(huán)境,但由于其含水率高,難以進(jìn)行傳統(tǒng)的焚燒處理,填埋處理則會(huì)造成更難以解決的二次污染和疾病傳播。同時(shí),垃圾中富含的生物質(zhì)資源沒(méi)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(xué)產(chǎn)品,但是仍然沒(méi)有解決此類(lèi)垃圾的剩余殘?jiān)愇兜榷挝廴締?wèn)題。同時(shí),生物發(fā)酵方法所需周期較長(zhǎng),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(duì)新的氧化方法,一般在高溫高壓(100-400℃,2-30MPa)水中進(jìn)行,有機(jī)物氧化分解為二氧化碳和水,也叫濕式/水熱氧化(Wetoxidation)。濕式燃燒技術(shù)最初起源于美國(guó),用于燃燒處理造紙黑液這樣的高濃度、難降解的有機(jī)廢水。當(dāng)水中有機(jī)物濃度達(dá)到2%時(shí),有機(jī)物濕式燃燒放出的熱量能夠維系體系反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。當(dāng)水中有機(jī)物濃度超過(guò)2%時(shí),燃燒放出的熱量可以回收利用。后來(lái)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(gè)方向上進(jìn)行研究已經(jīng)超過(guò)20年,早年就率先進(jìn)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(lèi)、肉類(lèi)、魚(yú)類(lèi)、脂肪類(lèi)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的事實(shí),即無(wú)論垃圾的成分是什么,在水熱條件下進(jìn)行氧化之后,乙酸都作為難以繼續(xù)分解的最終產(chǎn)物殘留下來(lái),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(jià)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(jī)垃圾都會(huì)最終轉(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(fù)雜的生活垃圾上具有極大的優(yōu)勢(shì)。從垃圾模型化合物到實(shí)際生活垃圾混合物,金教授完成了一系列的水熱氧化實(shí)驗(yàn)研究,摸清了每一種垃圾成分在水熱氧化過(guò)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。
為了進(jìn)一步推進(jìn)水熱技術(shù)的應(yīng)用研究,金放鳴教授利用實(shí)驗(yàn)室研究所積累的經(jīng)驗(yàn),開(kāi)發(fā)了中試級(jí)的連續(xù)式生活垃圾水熱氧化設(shè)備,現(xiàn)已完成設(shè)備的安裝和運(yùn)行調(diào)試,并且完成了百公斤級(jí)生活垃圾水熱氧化處理實(shí)驗(yàn),處理效果良好。該設(shè)備現(xiàn)成功安裝在上海交通大學(xué)三餐附近,專(zhuān)門(mén)用來(lái)處理師生食堂產(chǎn)生的垃圾,相較于早期餐廳運(yùn)送廚余垃圾,該方法不僅減少了運(yùn)輸費(fèi)用,還避免了常有的垃圾處理運(yùn)送產(chǎn)生的惡臭問(wèn)題,垃圾一經(jīng)產(chǎn)生立即送往轉(zhuǎn)化,該技術(shù)能夠近乎百分之百的氧化分解垃圾中的有機(jī)物成分,同時(shí)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(jìn)行簡(jiǎn)單的處理即可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
目前,金放鳴教授已申報(bào)多項(xiàng)水熱氧化生活垃圾方面的專(zhuān)利,并且正在進(jìn)行下一步的擴(kuò)大化研究開(kāi)發(fā)。除此之外,金放鳴教授課題組還針對(duì)目前水熱氧化技術(shù)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了進(jìn)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(kāi)發(fā)已經(jīng)獲得了可喜的成果。
目前,上海交大環(huán)境學(xué)院大力支持該類(lèi)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)用,與此同時(shí),圍繞清潔能源,可再生能源以及新能源開(kāi)發(fā)、利用等方面積極開(kāi)展前沿探索,基礎(chǔ)以及應(yīng)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(yáng)能電池、電化學(xué)儲(chǔ)能材料等前沿探索研究以及應(yīng)用研究,力爭(zhēng)建成國(guó)際上具有重要影響力的能源領(lǐng)域創(chuàng)新研究平臺(tái),希望能夠?yàn)槲覈?guó)的有機(jī)廢棄物綠色處理做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
金放鳴教授表示,在做好研發(fā)的同時(shí),積極推廣這項(xiàng)環(huán)保領(lǐng)域的新技術(shù)具有重要意義。希望與不同部門(mén)協(xié)作實(shí)現(xiàn)分類(lèi)運(yùn)輸、分類(lèi)處置,讓有機(jī)物垃圾通過(guò)循環(huán)利用變廢為寶,使城市生活垃圾真正實(shí)現(xiàn)無(wú)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(lái)的實(shí)惠。(教育科學(xué)部編輯)
來(lái)源:中青在線(xiàn) 作者:周凱
特此聲明:
1. 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀(guān)點(diǎn)。
2. 請(qǐng)文章來(lái)源方確保投稿文章內(nèi)容及其附屬圖片無(wú)版權(quán)爭(zhēng)議問(wèn)題,如發(fā)生涉及內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題,文章來(lái)源方自負(fù)相關(guān)法律責(zé)任。
3. 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題,請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日內(nèi)起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)益。