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【中國(guó)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(duì)這一問題，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)行了利用該技術(shù)燃燒處理生活垃圾。水熱氧化是一種相對(duì)新的氧化方法，一般在高溫高壓水中進(jìn)行，有機(jī)物氧化分解為二氧化碳和水，實(shí)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(gè)大問題，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題。針對(duì)這一問題，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(huì)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(diǎn)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(xué)第三餐廳運(yùn)用，希望能在有遠(yuǎn)見的企業(yè)家?guī)椭拢鸩綄?shí)現(xiàn)技術(shù)從中試邁向大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用。
二十年技術(shù)攻關(guān) 破解有機(jī)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(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)周圍環(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。
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)周圍環(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)單的垃圾處理方式無法對(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，但是仍然沒有解決此類垃圾的剩余殘?jiān)?、異味等二次污染問題。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(Wet oxidation)。濕式燃燒技術(shù)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2%時(shí)，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(gè)方向上進(jìn)行研究已經(jīng)超過20年，早年就進(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，肉類，魚類，脂肪類進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的事實(shí)，即無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(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)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(jí) 連續(xù)式生活垃圾水熱氧化設(shè)備應(yīng)用于實(shí)踐
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)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(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(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，并且正在進(jìn)行下一步的擴(kuò)大化研究開發(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)院大力支持該類新技術(shù)的開發(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發(fā)、利用等方面積極開展前沿探索，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。希望與不同部門協(xié)作實(shí)現(xiàn)分類運(yùn)輸、分類處置，讓有機(jī)物垃圾通過循環(huán)利用變廢為寶，使城市生活垃圾真正實(shí)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(shí)惠。
原標(biāo)題：上海交大教授：沒有火的燃燒 讓有機(jī)垃圾變成無污染的寶
