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戴晓虎:有机固废资源化,我们还能做得更好

日期:2019-09-09    来源:中国固废网

国际节能环保网

2019
09/09
11:51
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关键词: 固废资源化 固废处理 垃圾处理

   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。
  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。
  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。
  未来发展方向
  在垃圾分类热潮下,当前的关注重点是源头减量和资源化利用。真正的处置是在末端,也就是通过生物或者是其他方式实现最大化的资源化。
  在这个过程中,科研院所以及企业,都应当更注重全链条的技术。不管研究哪个环节,都需要在整个应用链条中有一个具体地位。虽然没有一个技术能够包打天下,但也一定要有全链条的思考方式。
  如厌氧消化生物处理技术是实现污泥资源化回收的主流技术。过去,该技术是甲烷提取出来,蛋白质降解以后,氨氮就留在了水里。氨怎么办?沼液怎么办?沼渣怎么办?如果只关注于甲烷的话,肯定是不够的。对于这项环节技术,需要站在技术平衡的链条上去充分考虑,而不是只关注一个点。
  再如水热处理技术,大家关注的更多是在高温高压下把碳回收出来,但如果剩下的液体像酱油一样,是难降解废水,就为下一步的污染治理带来了难题。在热解气化中,同样也要关注热解后的各种产物,包括气体的排放等。技术人员思考问题一定要从全链条出发。
  个人认为,未来学科之间的交叉跨界是重要方向。随着其他领域的科技发展,有机固废领域也会得到更多助力,包括信息技术、材料技术、生物技术等,可以预见,将来通过更先进的传感器技术、大数据算法等,会使该领域的技术研发走到新的阶段。
  我国有机固废种类多,成分复杂,在这样的情况下,作为科技工作者,作为企业,有责任通过技术创新,让它的资源属性发挥到最大、污染属性降到最低。衷心希望在座同仁朝这个方向去努力,在有机固废资源化方面走出中国创新特色的技术路线。
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