“水熱魔法”讓濕垃圾變廢為寶

水熱技術(shù)處理裝置示意圖

在沒有臭味的情況下，1小時內(nèi)就能處理完濕垃圾，而且余下的“廢水”和“廢渣”還可用于農(nóng)業(yè)肥料……近日，上海交大環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授金放鳴團隊的“濕垃圾水熱氧化技術(shù)”邁出了工業(yè)化“試車”的第一步。該團隊與企業(yè)合作建成的第一臺連續(xù)式水熱資源化濕垃圾技術(shù)裝置在浦東投料運行測試成功。

最新的垃圾分類立法考驗著上海這座國際化都市，高科技如何助力解決垃圾分類中出現(xiàn)的問題顯得尤為迫切。據(jù)介紹，這個新裝置就像一個“水熱魔法師”，濕垃圾被“吞”進去后，很快就全部轉(zhuǎn)化成優(yōu)質(zhì)的農(nóng)業(yè)肥，且每日處理能力達到百噸級，真正實現(xiàn)“變廢為寶”。

“水熱魔法”

各種生物質(zhì)變油、變煤的地質(zhì)現(xiàn)象，是地球上生生不息的自然碳循環(huán)。動植物經(jīng)過億萬年地下沉積形成石油、煤炭。這個高溫高壓下的水熱反應(yīng)過程如能大大壓縮，可否用于濕垃圾，使之快速轉(zhuǎn)化為可回收的化工原料?

金放鳴20多年前在日本讀博期間開始進行水熱技術(shù)相關(guān)研究。她曾嘗試?yán)盟疅嵫趸夹g(shù)燃燒處理生活垃圾用于發(fā)電，在此過程中，她嘗試將蔬菜類、肉類、魚類、脂肪類等不同成分的濕垃圾進行水熱氧化燃燒。但她發(fā)現(xiàn)，在處理之后，無論先前濕垃圾成分如何變化，乙酸都會作為難以繼續(xù)分解的最終產(chǎn)物殘留下來。而乙酸本身就是一種附加值很高的化工原料。

為此，金放鳴調(diào)整了研究方向，將目光由“發(fā)電”轉(zhuǎn)向“生產(chǎn)乙酸”這一更加環(huán)保低碳的新方向。2007年，金放鳴回國后組建碳循環(huán)技術(shù)研究團隊，首次提出了模擬自然加快地球碳循環(huán)的水熱技術(shù)概念體系，并獲得了水熱處理有機質(zhì)廢棄物的一系列專利。研究團隊陸續(xù)攻克了生物質(zhì)有機物在不同水熱條件下轉(zhuǎn)化為腐殖酸、甲酸、乙酸、乳酸等高附加值產(chǎn)品的技術(shù)。

就地處置

在上海交通大學(xué)第三餐飲大樓的東面，運行著百公斤級生活垃圾水熱氧化處理實驗的中試設(shè)備，該中試設(shè)備被用于處理學(xué)校食堂中產(chǎn)生的餐廚垃圾。3年前，上海交大何潤田博士在金放鳴的指導(dǎo)下完成了這一連續(xù)式中試設(shè)備的開發(fā)。

據(jù)介紹，相比于目前應(yīng)用最為廣泛的濕垃圾厭氧發(fā)酵技術(shù)，水熱氧化濕垃圾處理技術(shù)具有處理周期短、資源利用率高等特點。這種處理方式無毒、無害、無三廢，更不會產(chǎn)生臭味。根據(jù)工藝需求，最快只需不到1小時就能將濕垃圾“吃干榨凈”，全部變成有用的資源。

金放鳴介紹，濕垃圾中的有機物經(jīng)過水熱氧化技術(shù)轉(zhuǎn)化后，產(chǎn)生的“廢水”含有大量有機質(zhì)和其他營養(yǎng)物質(zhì)，是高品質(zhì)的液肥，能夠直接用于農(nóng)作物施肥或水產(chǎn)養(yǎng)殖;固體“廢渣”是腐殖酸原粉，經(jīng)過加工后可以用于土壤、大氣、水體污染修復(fù)等，也可以直接用于農(nóng)業(yè)施肥。腐殖酸類物質(zhì)則是凈化生物圈、改善生態(tài)環(huán)境的資源。

今年3月，金放鳴團隊獲得上海環(huán)境科技企業(yè)投資，雙方針對這項自主創(chuàng)新技術(shù)的工業(yè)化展開深度合作。隨后，技術(shù)團隊和工程師克服困難，最終完成了首套連續(xù)式(百噸級)濕垃圾水熱資源化工業(yè)裝置的研發(fā)和生產(chǎn)，并于7月1日開機試驗成功。

全品回收再利用

根據(jù)上海市生活垃圾分類投放指南，濕垃圾主要指易腐垃圾或易腐的生物質(zhì)生活廢棄物，主要包括食材廢料、剩飯剩菜、過期食品、瓜皮果核、花卉植物等。據(jù)了解，在全國生活垃圾中，餐廚垃圾占比達到50%以上，現(xiàn)有水熱資源化處理技術(shù)可以將此部分垃圾完全資源化利用，加工處理成高附加值工業(yè)產(chǎn)品。

“未來，占生活垃圾總量約40%的干垃圾也將實現(xiàn)水熱資源化回收再利用，人類生產(chǎn)、生活中產(chǎn)生的垃圾的回收利用率將達到90%以上，實現(xiàn)戰(zhàn)略性垃圾全品類回收再利用。”金放鳴表示。

同時，由于水熱氧化技術(shù)可以做到高度集成化，廠房占地面積大大縮小，日處理100噸濕垃圾的水熱處理核心部分只需60平方米左右。因此，可以根據(jù)需要建造大中小型裝置，應(yīng)用于城鎮(zhèn)、商場、學(xué)校等不同場景。

下一步，金放鳴希望與不同部門協(xié)作實現(xiàn)分類運輸、分類處置，積極推廣水熱資源化技術(shù)，讓有機物垃圾通過循環(huán)利用變廢為寶，真正實現(xiàn)城市生活垃圾減量化、無害化、資源化和就地化處理模式。