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戴晓虎:有机固废资源化,我们还能做得更好

时间:2019-09-06 17:29

来源:中国固废网

作者:李艳茹整理

在如火如荼的垃圾分类过后,有机固废的去向问题备受关注。近日,在2019(第七届)上海固废热点论坛中,同济大学环境科学与工程学院院长戴晓虎从技术层面,介绍了有机固废处理处置的瓶颈及突破方向。

本文根据嘉宾发言内容整理,未经本人审阅。

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有机固废资源化背景

对于生态文明建设,国内、国际的关注度日益升高。我国明确了“2035年美丽中国基本实现”的发展目标;国际方面,全球气候变化、资源短缺矛盾加剧。未来,生态文明建设必将成为中国在国际上的一张重要名片。

当前,我国绿色科技创新速度明显加快,强调创新引领、交叉融合。在我国59项重点科技研发计划中,有一项就是固废资源化。可以预见,绿色发展、资源利用将是未来几年的重要主题,资源循环利用的发展水平或将超过预期。

从2015年开始,党中央、国务院开始围绕固废领域编制实施方案,包括《关于加快推进生态文明建设的意见》、《“无废城市”建设试点工作方案》等重要指示。目前,我国国家政策体系已初步建立,为固废资源化提供了较为全面的政策保障。

在固废资源化专项中,经过上百名专家参与的多轮评审、讨论,最后定下来的固废资源化重点研发计划,聚焦工业固废,生活垃圾、城市矿产三种典型固体废弃物,以“减量化、资源化、无害化”为核心,创新固废资源化的技术体系和发展模式,构建固废资源化的系统解决方案。

在这个重点专项中,我们考虑了以下几个方面的问题:从理论上来看,需要资源-环境交互影响下的固废循环利用与污染控制协同理论;从技术方面来看,需要替代性绿色过程、跨行业生态链接等重大原创新技术,基于固废复杂体系物质提取分离与梯级利用基础理论和关键技术,基于智能控制与新功能材料的固废规模化无害化利用技术,全生命周期精准化管控与决策支撑技术等;在实际落地中,需要集成产业技术、工程应用、政策调控的全链条综合性系统解决方案与集成示范。

有机固废处理技术现状

我国生活源、农业源、工业源等有机固废年产量超过60亿吨,占固体废物总产生量的60%以上,但目前来看,科学合理的管理与安全处置技术体系尚未形成。

由于我国的有机固废成分相对复杂,包括农业秸秆、污泥、厨余垃圾、餐厨垃圾等,既有碳氮磷等资源,也有重金属等污染元素,兼具资源属性和污染属性。也就是说,如果能够在技术方面有所突破的话,可以作为很好的资源;但如果做得不好,可能会引起二次污染。

在城市垃圾方面,产生量急剧增加,资源化利用率低,无害化处置成为城镇化进程的核心制约因素,亟需突破技术瓶颈,提高我国生活垃圾整体消纳能力;在农业有机固废方面,农业秸秆每年产生近10亿吨,焚烧污染严重,综合利用水平低,无法实现大规模消纳;畜禽粪便产量巨大,处置率低,是中国农业非点源污染的主要来源;在工业有机固废方面,产地分散,多以原料加工为主,污染严重;危险废物处置问题亟待解决;政策缩紧,技术瓶颈等问题严重制约行业健康发展。综合可见,有机固废资源化科技创新是当前的重要机遇与挑战。

源头控制和收集分类是有机固废处理处置的重要环节。在这些固废产生的过程中,就需要用各种手段尽量减少产生量,同时降低二次污染。这一部分的工作如果做的好,后面处理过程的压力就会小很多。

在处理环节,其实我们有不少技术尝试,但有些技术可能不够成熟,有些可能时机不对,导致目前得到真正推广应用的技术不多。在现在的大背景下,市场对于有机固废处理处置技术需求较大,相关技术的改良创新,正处于难得的好时机下。

总体来说,有机固废处理主要有生物处理和热处理两种方法。对于生物处理来说,目前主要的技术瓶颈是有机质转化效率还不够高,停留时间较长,回收资源的产生量有待提升;微生物定向调控与新技术原理缺乏;微量及有毒有害物质的去除,还存在一定的环境风险。

在热处理方面,技术瓶颈包括技术装备要求高,智能化控制及能源效率有待提升;过程二次污染防控难、存在邻避效应,公众接受度低,环评要求高;新型工艺的装备稳定性、效率、产物出路需进一步提升;颠覆性技术缺乏等。

有机固废研究热点

总体来看,有机固废处理处置的完整体系包括:有机固废属性的识别、有机固废中“污染物”资源化、有机固废中难降解污染物去除与稳定、有机固废产物的环境行为及交互属性的考虑等。联系当前实际,可推出未来的研究热点:

识别阶段,需要梳理有机固废理化性质、形态及特性,研究有机固废预处理方法及原理;

资源化阶段,需要探讨有机固废中“污染物”赋存形态、生物反应过程中物质迁移转化及调控机制、物理化学反应过程中物质转化原理、有机固废复杂体系资源回收的方法等;

污染物去除与稳定阶段,需要研究重金属、微塑料、惰性有机物、持久性有机  污染物、有毒有害物质的赋存形态及迁移机制;

有机固废产物的环境行为及交互属性研究,则需要考量有机固废产物间及其与环境间的交互影响,以及有机固废产物处理处置风险评估。

举个简单的例子,污泥是有机固废中的典型。对于污泥这一类高含水的有机物,如果属性识别及预处理,会极大影响后续的热处理成本。因而需要想办法通过生物处理,先大幅度的降低它的含水率。在这方面,新技术的开发非常重要。

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污泥的厌氧处理,也是目前的突破重点。在厌氧过程中,有氧化作用、有还原作用,氧化变化二氧化碳,还原变成甲烷,需要想办法把氧化作用降低,把还原作用提升,使得有机物能更好地产生能源。那么,在这个方向上,通过研究微生物的生物代谢途径,就有机会实现处理过程的技术突破。

编辑:李艳茹

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