時間： 2019-09-09 10:01
來源： 中國固廢網(wǎng)
作者： 戴曉虎
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(huán)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(jù)嘉賓發(fā)言內容整理，未經(jīng)本人審閱。
有機固廢資源化背景
對于生態(tài)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(xiàn)”的發(fā)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(tài)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(chuàng)新速度明顯加快，強調創(chuàng)新引領、交叉融合。在我國59項重點科技研發(fā)計劃中，有一項就是固廢資源化。可以預見，綠色發(fā)展、資源利用將是未來幾年的重要主題，資源循環(huán)利用的發(fā)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(tài)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(jīng)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(fā)計劃，聚焦工業(yè)固廢，生活垃圾、城市礦產(chǎn)三種典型固體廢棄物，以“減量化、資源化、無害化”為核心，創(chuàng)新固廢資源化的技術體系和發(fā)展模式，構建固廢資源化的系統(tǒng)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(huán)境交互影響下的固廢循環(huán)利用與污染控制協(xié)同理論；從技術方面來看，需要替代性綠色過程、跨行業(yè)生態(tài)鏈接等重大原創(chuàng)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(guī)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(chǎn)業(yè)技術、工程應用、政策調控的全鏈條綜合性系統(tǒng)解決方案與集成示范。
有機固廢處理技術現(xiàn)狀
我國生活源、農(nóng)業(yè)源、工業(yè)源等有機固廢年產(chǎn)量超過60億噸，占固體廢物總產(chǎn)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(nóng)業(yè)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(chǎn)生量急劇增加，資源化利用率低，無害化處置成為城鎮(zhèn)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(nóng)業(yè)有機固廢方面，農(nóng)業(yè)秸稈每年產(chǎn)生近10億噸，焚燒污染嚴重，綜合利用水平低，無法實現(xiàn)大規(guī)模消納；畜禽糞便產(chǎn)量巨大，處置率低，是中國農(nóng)業(yè)非點源污染的主要來源；在工業(yè)有機固廢方面，產(chǎn)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(yè)健康發(fā)展。綜合可見，有機固廢資源化科技創(chuàng)新是當前的重要機遇與挑戰(zhàn)。
源頭控制和收集分類是有機固廢處理處置的重要環(huán)節(jié)。在這些固廢產(chǎn)生的過程中，就需要用各種手段盡量減少產(chǎn)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(huán)節(jié)，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(xiàn)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(chuàng)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(chǎn)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(huán)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(huán)評要求高；新型工藝的裝備穩(wěn)定性、效率、產(chǎn)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(wěn)定、有機固廢產(chǎn)物的環(huán)境行為及交互屬性的考慮等。聯(lián)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(tài)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(tài)、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(wěn)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(tài)及遷移機制；
有機固廢產(chǎn)物的環(huán)境行為及交互屬性研究，則需要考量有機固廢產(chǎn)物間及其與環(huán)境間的交互影響，以及有機固廢產(chǎn)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(xù)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(fā)非常重要。
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(chǎn)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(xiàn)處理過程的技術突破。
未來發(fā)展方向
在垃圾分類熱潮下，當前的關注重點是源頭減量和資源化利用。真正的處置是在末端，也就是通過生物或者是其他方式實現(xiàn)最大化的資源化。
在這個過程中，科研院所以及企業(yè)，都應當更注重全鏈條的技術。不管研究哪個環(huán)節(jié)，都需要在整個應用鏈條中有一個具體地位。雖然沒有一個技術能夠包打天下，但也一定要有全鏈條的思考方式。
如厭氧消化生物處理技術是實現(xiàn)污泥資源化回收的主流技術。過去，該技術是甲烷提取出來，蛋白質降解以后，氨氮就留在了水里。氨怎么辦？沼液怎么辦？沼渣怎么辦？如果只關注于甲烷的話，肯定是不夠的。對于這項環(huán)節(jié)技術，需要站在技術平衡的鏈條上去充分考慮，而不是只關注一個點。
再如水熱處理技術，大家關注的更多是在高溫高壓下把碳回收出來，但如果剩下的液體像醬油一樣，是難降解廢水，就為下一步的污染治理帶來了難題。在熱解氣化中，同樣也要關注熱解后的各種產(chǎn)物，包括氣體的排放等。技術人員思考問題一定要從全鏈條出發(fā)。
個人認為，未來學科之間的交叉跨界是重要方向。隨著其他領域的科技發(fā)展，有機固廢領域也會得到更多助力，包括信息技術、材料技術、生物技術等，可以預見，將來通過更先進的傳感器技術、大數(shù)據(jù)算法等，會使該領域的技術研發(fā)走到新的階段。
我國有機固廢種類多，成分復雜，在這樣的情況下，作為科技工作者，作為企業(yè)，有責任通過技術創(chuàng)新，讓它的資源屬性發(fā)揮到最大、污染屬性降到最低。衷心希望在座同仁朝這個方向去努力，在有機固廢資源化方面走出中國創(chuàng)新特色的技術路線。
編輯： 趙凡
同濟大學環(huán)境科學與工程學院院長, 城市污染控制國家工程研究中心主任
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