顛覆傳統技術 上海交大“水熱魔法”讓濕垃圾一小時內變身優質農業肥_風聞

來源：交大新聞學術網  2019-7-9

上海交通大學水熱資源化技術處置濕垃圾工業化試驗成功

——首套水熱資源化濕垃圾技術裝置投料運行測試完成

       在沒有臭味的情況下，1小時內就能處理完濕垃圾，而且餘下的“廢水”和“廢渣”還可用於農業肥料……經過數年技術研發，上海交大環境科學與工程學院金放鳴教授團隊的“濕垃圾水熱氧化技術”邁出了工業化“試車”的歷史性一步——第一台連續式水熱資源化濕垃圾技術裝置投料運行測試成功。這個裝置就像個“水熱魔法師”，吞進去的濕垃圾全部都能轉化成優質的農業肥，設計日處理量為100噸。

神奇“水熱魔法”讓濕垃圾華麗變身優質農業肥

濕垃圾在經過不到1小時的處理後就“變廢為寶”，成了優質的有機肥料，這是金放鳴團隊利用水熱資源化技術進行垃圾資源化處理的成果。未來，將會有眾多水熱資源化垃圾處理裝置落地運行，為上海的濕垃圾處置貢獻力量，實現生活垃圾減量化、無害化、資源化。

據介紹，濕垃圾中的有機物經過水熱氧化技術轉化後，產生的“廢水”含有大量有機質和其他營養物質，是高品質的液肥，能夠直接用於農作物施肥或水產養殖；固體“廢渣”是腐殖酸原粉，經過加工後可以用於土壤污染修復、沙化地修復、重金屬污染土壤修復、大氣污染修復、水體污染修復等，也可以直接用於農業施肥。腐殖酸類物質是淨化生物圈、改善生態環境的寶貴資源。

該技術的產品轉化速度非常快，和傳統的濕垃圾處理技術相比，根據工藝需求最快只需不到1小時就能完成，無毒無害無三廢，更不會產生臭味。

相比於目前應用最為廣泛的濕垃圾厭氧發酵技術，水熱氧化技術可以做到高度集成化，廠房佔地面積大大縮小，日處理100噸濕垃圾的處理能力的水熱處理核心部分只需60平方米左右。該技術規模化程度高，可以根據需要建造大、中、小型裝置，應用於城鎮、商場、學校等不同場景。水熱氧化技術裝置集成模塊化，便於拆卸安裝；裝置耗能低，運營成本低；產品經濟價值高，投資回收週期短。總結來説，相對於傳統工藝，水熱氧化濕垃圾處理技術處理週期短、資源利用率高、無三廢、生物質轉化率高、產品經濟價值高、廠房佔地面積小、投資回收週期短；設備可以做到小型化、連續化、自動化、模塊化、反應快、易拆卸；處理工藝前、中、後端銜接簡單。

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二十載攻關實現“模擬地球自然碳循環”的濕垃圾資源化處理

濕垃圾水熱資源化技術又稱水熱氧化技術，該技術通過模擬地球碳循環過程，在特定的高温高壓環境中，可以加速濕垃圾中的生物質有機物分解，把它們轉化為腐殖酸、甲酸、乙酸、乳酸等高附加值產品。

金放鳴1996年在日本攻讀博士期間開始進行水熱技術相關研究，從此與水熱資源化技術結下不解之緣。早年，她嘗試利用水熱氧化技術燃燒處理生活垃圾，用於發電。在研究過程中，金放鳴嘗試將蔬菜類、肉類、魚類、脂肪類等不同成分的濕垃圾進行水熱氧化燃燒，發現在處理之後，無論先前濕垃圾成分如何變化，乙酸都會作為難以繼續分解的最終產物殘留下來。而乙酸本身就是一種附加值很高的化工原料，因此，金放鳴調整了研究方向，將目光由“發電”轉向“生產乙酸”這一更加環保低碳的新方向。原本在水熱氧化技術中難以處理的乙酸，反而使水熱氧化技術在處理成分複雜的生活垃圾上具有極大的優勢。

2007年，金放鳴回國後組建碳循環技術研究團隊，首次提出了模擬自然加快地球碳循環的水熱技術概念體系，並獲得了水熱處理有機質廢棄物的一系列專利。在數十年的研究過程中，金放鳴摸清了每一種垃圾成分在水熱氧化過程中的轉化規律，為生活垃圾水熱資源化技術奠定了基礎。同時，金教授將這一系列的研究成果整理成文，發表在國際知名的學術期刊上，因此成為全球範圍內水熱資源化技術領域的領軍學者。

在不斷的嘗試與探索下，金教授團隊陸續攻克了生物質有機物在不同水熱條件下轉化為腐殖酸、甲酸、乙酸、乳酸等高附加值產品的技術。通過不斷嘗試，金教授團隊現已掌握生產上述產品的全部技術條件和路線。本次日處理100噸濕垃圾的水熱資源化濕垃圾技術裝置的成功試車，標誌着該技術距工業化落地生產僅咫尺之遙。

技術更迭升級，連續式濕垃圾水熱資源化裝置的工業化之路

在連續式水熱資源化濕垃圾技術裝置工業化最終試驗成功之前，金放鳴已經進行了多年的實驗室試驗和中試嘗試。2011年，金放鳴開始進行連續式垃圾水熱資源化技術的中試工業化開發研究；2016年，何潤田博士在金放鳴教授的指導下完成了連續式垃圾水熱資源化技術中試設備的開發。在上海交通大學第三餐飲大樓的東面，迄今還運行着百公斤級生活垃圾水熱氧化處理實驗的中試設備。在多年的運行過程中，該中試設備表現良好，連續化運行整體平穩，產品輸出穩定，為後來的工業化奠定了堅實基礎。該中試設備被用於處理學校食堂中產生的餐廚垃圾，相較於早期餐廳運送廚餘垃圾，該方法不僅減少了運輸費用，還避免了常有的垃圾處理運送產生的惡臭問題。垃圾一經產生立即送往轉化，該技術能夠近乎百分之百的氧化分解垃圾中的有機物成分，同時溶解含氮、硫、磷的物質，減少對環境的污染。

該中試設備的成功運行，為水熱資源化大型垃圾處理設備落地積累了經驗，同時為該技術應用於社區、商場、食堂、景點等人流量密集的小型設備的研發奠定了基礎。2019年3月，金放鳴團隊獲得了上海正均環境科技有限公司的投資，雙方針對技術工業化展開了深度合作。隨後的120天，技術團隊和工程師團隊夜以繼日，克服重重困難，最終成功完成了首套連續式（百噸級）濕垃圾水熱資源化工業裝置的研發和生產，並於2019年7月1日開機試驗成功。

濕垃圾水熱氧化技術未來可期

當前，世界上應用於生活垃圾的處理方法主要是焚燒、填埋和發酵。縱觀世界上所有國家的垃圾處理技術，在餐廚垃圾的處理中，應用最多的是厭氧發酵或好氧堆肥技術，相比之下，水熱資源化技術具有佔地少、速度快、無三廢、無異味、無毒害、產率高、產品經濟價值高、投資回收週期短等優勢，有望替代現有的生活垃圾處理技術，成為引領世界垃圾處理技術的風向標。

濕垃圾水熱資源化的未來藍圖，是要突破能夠分解一切有機物組成成分的垃圾處理技術，打造全球範圍內的全品類垃圾治理體系。當前有機物幹垃圾的處理工藝只有焚燒和填埋兩種。焚燒垃圾不充分將會產生大量致癌物質二噁英，嚴重破壞空氣環境。填埋將會佔用和污染大量的土地。水熱資源化技術如果用於回收分解全品類的有機物乾濕垃圾，在經過水熱氧化處理後，有機垃圾會分解成小分子有機物成分，被重新回收加工，製造成全新的產品。這一研究將使得全部有機物乾濕垃圾變成可回收垃圾，實現人類和自然真正的和諧共生。

資料顯示，目前，全國的生活垃圾中，餐廚垃圾佔比達到50%以上，現有水熱資源化處理技術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產品。在未來，佔生活垃圾總量約40%的幹垃圾也都將實現水熱資源化回收再利用，人類生產生活中產生的垃圾的回收利用率將達到90%以上，實現戰略性垃圾全品類回收再利用。金放鳴表示，希望與不同部門協作實現分類運輸、分類處置，積極推廣水熱資源化技術，讓有機物垃圾通過循環利用變廢為寶，使城市生活垃圾真正實現減量化、無害化、資源化和就地化處理模式。