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戴曉虎:有機固廢資源化,我們還能做得更好

時間:2019-09-06 17:29

來源:中國固廢網

作者:李艷茹整理

在如火如荼的垃圾分類過后,有機固廢的去向問題備受關注。近日,在2019(第七屆)上海固廢熱點論壇中,同濟大學環境科學與工程學院院長戴曉虎從技術層面,介紹了有機固廢處理處置的瓶頸及突破方向。

本文根據嘉賓發言內容整理,未經本人審閱。

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有機固廢資源化背景

對于生態文明建設,國內、國際的關注度日益升高。我國明確了“2035年美麗中國基本實現”的發展目標;國際方面,全球氣候變化、資源短缺矛盾加劇。未來,生態文明建設必將成為中國在國際上的一張重要名片。

當前,我國綠色科技創新速度明顯加快,強調創新引領、交叉融合。在我國59項重點科技研發計劃中,有一項就是固廢資源化。可以預見,綠色發展、資源利用將是未來幾年的重要主題,資源循環利用的發展水平或將超過預期。

從2015年開始,黨中央、國務院開始圍繞固廢領域編制實施方案,包括《關于加快推進生態文明建設的意見》、《“無廢城市”建設試點工作方案》等重要指示。目前,我國國家政策體系已初步建立,為固廢資源化提供了較為全面的政策保障。

在固廢資源化專項中,經過上百名專家參與的多輪評審、討論,最后定下來的固廢資源化重點研發計劃,聚焦工業固廢,生活垃圾、城市礦產三種典型固體廢棄物,以“減量化、資源化、無害化”為核心,創新固廢資源化的技術體系和發展模式,構建固廢資源化的系統解決方案。

在這個重點專項中,我們考慮了以下幾個方面的問題:從理論上來看,需要資源-環境交互影響下的固廢循環利用與污染控制協同理論;從技術方面來看,需要替代性綠色過程、跨行業生態鏈接等重大原創新技術,基于固廢復雜體系物質提取分離與梯級利用基礎理論和關鍵技術,基于智能控制與新功能材料的固廢規模化無害化利用技術,全生命周期精準化管控與決策支撐技術等;在實際落地中,需要集成產業技術、工程應用、政策調控的全鏈條綜合性系統解決方案與集成示范。

有機固廢處理技術現狀

我國生活源、農業源、工業源等有機固廢年產量超過60億噸,占固體廢物總產生量的60%以上,但目前來看,科學合理的管理與安全處置技術體系尚未形成。

由于我國的有機固廢成分相對復雜,包括農業秸稈、污泥、廚余垃圾、餐廚垃圾等,既有碳氮磷等資源,也有重金屬等污染元素,兼具資源屬性和污染屬性。也就是說,如果能夠在技術方面有所突破的話,可以作為很好的資源;但如果做得不好,可能會引起二次污染。

在城市垃圾方面,產生量急劇增加,資源化利用率低,無害化處置成為城鎮化進程的核心制約因素,亟需突破技術瓶頸,提高我國生活垃圾整體消納能力;在農業有機固廢方面,農業秸稈每年產生近10億噸,焚燒污染嚴重,綜合利用水平低,無法實現大規模消納;畜禽糞便產量巨大,處置率低,是中國農業非點源污染的主要來源;在工業有機固廢方面,產地分散,多以原料加工為主,污染嚴重;危險廢物處置問題亟待解決;政策縮緊,技術瓶頸等問題嚴重制約行業健康發展。綜合可見,有機固廢資源化科技創新是當前的重要機遇與挑戰。

源頭控制和收集分類是有機固廢處理處置的重要環節。在這些固廢產生的過程中,就需要用各種手段盡量減少產生量,同時降低二次污染。這一部分的工作如果做的好,后面處理過程的壓力就會小很多。

在處理環節,其實我們有不少技術嘗試,但有些技術可能不夠成熟,有些可能時機不對,導致目前得到真正推廣應用的技術不多。在現在的大背景下,市場對于有機固廢處理處置技術需求較大,相關技術的改良創新,正處于難得的好時機下。

總體來說,有機固廢處理主要有生物處理和熱處理兩種方法。對于生物處理來說,目前主要的技術瓶頸是有機質轉化效率還不夠高,停留時間較長,回收資源的產生量有待提升;微生物定向調控與新技術原理缺乏;微量及有毒有害物質的去除,還存在一定的環境風險。

在熱處理方面,技術瓶頸包括技術裝備要求高,智能化控制及能源效率有待提升;過程二次污染防控難、存在鄰避效應,公眾接受度低,環評要求高;新型工藝的裝備穩定性、效率、產物出路需進一步提升;顛覆性技術缺乏等。

有機固廢研究熱點

總體來看,有機固廢處理處置的完整體系包括:有機固廢屬性的識別、有機固廢中“污染物”資源化、有機固廢中難降解污染物去除與穩定、有機固廢產物的環境行為及交互屬性的考慮等。聯系當前實際,可推出未來的研究熱點:

識別階段,需要梳理有機固廢理化性質、形態及特性,研究有機固廢預處理方法及原理;

資源化階段,需要探討有機固廢中“污染物”賦存形態、生物反應過程中物質遷移轉化及調控機制、物理化學反應過程中物質轉化原理、有機固廢復雜體系資源回收的方法等;

污染物去除與穩定階段,需要研究重金屬、微塑料、惰性有機物、持久性有機  污染物、有毒有害物質的賦存形態及遷移機制;

有機固廢產物的環境行為及交互屬性研究,則需要考量有機固廢產物間及其與環境間的交互影響,以及有機固廢產物處理處置風險評估。

舉個簡單的例子,污泥是有機固廢中的典型。對于污泥這一類高含水的有機物,如果屬性識別及預處理,會極大影響后續的熱處理成本。因而需要想辦法通過生物處理,先大幅度的降低它的含水率。在這方面,新技術的開發非常重要。

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污泥的厭氧處理,也是目前的突破重點。在厭氧過程中,有氧化作用、有還原作用,氧化變化二氧化碳,還原變成甲烷,需要想辦法把氧化作用降低,把還原作用提升,使得有機物能更好地產生能源。那么,在這個方向上,通過研究微生物的生物代謝途徑,就有機會實現處理過程的技術突破。

編輯:李艷茹

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