垃圾资源再生可否解决垃圾围城难题

2018-04-03 11:49:04

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Feijiu网资讯平台  本报讯 据统计,全国600多座城市已堆放或填埋各类垃圾80亿吨,约有1/3的城市被垃圾包围。随着我国经济高速发展和城市化进程,这个数据还以平均每年8%~10%的速度递增。我们能否找到吞垃圾、吐能源的方法来破解“垃圾围城”之困?近日,一种利用微波技术将生活垃圾分解为油、气和活性炭等产物的新型装置已经出现,未来或许能用这种技术实现垃圾处理与资源再生。

   1垃圾可分解成油和气

  人们每年产生的各类生活、工业、建筑垃圾有数亿吨,这些被我们扔掉的塑料制品、废旧衣物、餐厨垃圾、园林垃圾、医疗垃圾等有机固体废弃物,除了被当作废品焚烧成焦煳状之外,其实还有更大的用处。

  科学研究发现,垃圾中蕴藏着丰富的能源资源,垃圾物质可以发电、堆肥甚至炼油。美国更将垃圾称为第二矿产,处理垃圾的行业也被视作朝阳产业。在我国,有研究人员测算,每年产生的垃圾可利用价值高达250亿元。对于饱受能源短缺、油价上涨等问题困扰的中国来说,这些无处安放的垃圾其实是一个巨大的宝库。

   2011年,加拿大曾将微波辐照裂解技术用于废旧轮胎回收处理,它的微波裂解废轮胎处理设施,在分子水平上进行,不融化轮胎,而是降解断裂分子键,实现报废轮胎资源回收再利用,年回收90万升燃油。

  尽管微波辐照裂解技术应用于垃圾处理在国外还没有先例,但这给垃圾处理指出了一个方向。

   目前,我国利用微波技术分解垃圾的研究已经取得了一些进展。这种技术首先将原始垃圾进行分选,处理为适合用微波裂解的垃圾原料。垃圾在微波的还原性作用下裂解为气、液、固三种产物,其后可利用化学化工技术将分拣后的垃圾微波裂解产物加工为产品,气体产物经过处理后,可以直接进行燃气发电。液体产物经油水分离器被分离,分离出来的水经废水处理得到净化。油则进入蒸馏塔,分离出不同沸点的燃料油。固体产物可制备活性炭,从其中分离出的硅钙物,还可作为建材原料外卖,或加工为硅钙板及含碳装饰材料。

   2实现垃圾无害处理

   传统垃圾处理有三种方法:焚烧法、填埋法和堆肥法。但在垃圾处理过程中,人们发现虽然这些方法能部分解决垃圾处理难题,但都存在污染环境、资源利用率不高的问题。

   作为国家环保产业重点推荐项目,中国航天科工集团公司二院23所已经研制出了利用微波技术裂解垃圾的装置。这个大功率微波辐照裂解垃圾设备像一个超大号“微波炉”,它将垃圾进行微波加热、分解,不但可将垃圾无害化处理,还可以分层次对垃圾进行能源综合利用,实现多用途的变废为宝。这也是目前国内能够将垃圾处理和资源再生同步完成的先进技术,已在北京市的研发生产基地试验运行。

  “以前焚烧垃圾时黑烟袅袅的景象将不存在,裂解设备在炉内对垃圾进行无害化处理。因为在炉子里面没有氧气的条件下进行,不会像焚烧垃圾那样,产生有毒气体。处理过程在还原性条件下进行,不产生氮氧化物、硫氧化物、二英、高价的重金属氧化物等有毒有害物,其中还有部分碳被固定下来,生产出活性炭,大大降低了CO2的排放,符合目前大力提倡的低碳经济的要求,处理后的废水达到国家排放标准,并能循环利用。”中国航天科工集团二院23所研究员魏世东说。
   3每天将可生产约3000立方米天然气

   进行微波裂解垃圾的关键部件是微波裂解腔,也就是超级微波炉的“大肚子”。作为垃圾物料在微波辐照下进行高温裂解的反应容器,裂解腔的性能优劣直接决定了垃圾裂解的效率和产物质量。微波裂解腔的研制需要解决微波隔离、微波分布、物料分布、物料流动与控制、连续进出料、结焦处理和还原条件下的连续裂解等问题,是一个典型的多学科融合的综合技术产物。

   此次用于处理垃圾的微波裂解腔有效容积超过1000升,是目前已知的国内大型裂解反应腔。经过测算,一台20KW功率的微波垃圾裂解设备处理1吨垃圾可以产生37。5立方米的天然气,37升—62升燃料油和一定量的活性炭。150KW的“超级微波炉”每天可以处理80吨原始垃圾,预计可日产出2964升—4964升的燃料油,以及约3000立方米的天然气,这相当于近600个天然气罐的使用量。

  据统计,北京市2014年全市生活垃圾产量为733万吨,日均2万吨。如果都进行微波裂解处理,全北京垃圾处理生产再利用将产生2749万立方米天然气和2716万升-4526万升液体燃料,不仅能够解决目前垃圾围城的窘境,更能真正实现变废为宝,实现环境和资源的可持续发展。

   目前这种装置正在试验与演示验证阶段,计划日处理20吨原始垃圾。试验成熟后,装置将达到日处理近100吨原始垃圾的能力。多套装置并线运行后,可大大增加垃圾处理厂处理能力和运行效率。微波辐照裂解垃圾设备后续还可通过系列化开发,形成一系列不同处理能力的微波辐照裂解垃圾装置,满足城乡各种垃圾处理的需求。