垃圾資源再生可否解決垃圾圍城難題

2018-04-03 11:49:04

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Feijiu網資訊平臺  本報訊 據統計,全國600多座城市已堆放或填埋各類垃圾80億噸,約有1/3的城市被垃圾包圍。隨著我國經濟高速發展和城市化進程,這個數據還以平均每年8%~10%的速度遞增。我們能否找到吞垃圾、吐能源的方法來破解“垃圾圍城”之困?近日,一種利用微波技術將生活垃圾分解為油、氣和活性炭等產物的新型裝置已經出現,未來或許能用這種技術實現垃圾處理與資源再生。

   1垃圾可分解成油和氣

  人們每年產生的各類生活、工業、建筑垃圾有數億噸,這些被我們扔掉的塑料制品、廢舊衣物、餐廚垃圾、園林垃圾、醫療垃圾等有機固體廢棄物,除了被當作廢品焚燒成焦煳狀之外,其實還有更大的用處。

  科學研究發現,垃圾中蘊藏著豐富的能源資源,垃圾物質可以發電、堆肥甚至煉油。美國更將垃圾稱為第二礦產,處理垃圾的行業也被視作朝陽產業。在我國,有研究人員測算,每年產生的垃圾可利用價值高達250億元。對于飽受能源短缺、油價上漲等問題困擾的中國來說,這些無處安放的垃圾其實是一個巨大的寶庫。

   2011年,加拿大曾將微波輻照裂解技術用于廢舊輪胎回收處理,它的微波裂解廢輪胎處理設施,在分子水平上進行,不融化輪胎,而是降解斷裂分子鍵,實現報廢輪胎資源回收再利用,年回收90萬升燃油。

  盡管微波輻照裂解技術應用于垃圾處理在國外還沒有先例,但這給垃圾處理指出了一個方向。

   目前,我國利用微波技術分解垃圾的研究已經取得了一些進展。這種技術首先將原始垃圾進行分選,處理為適合用微波裂解的垃圾原料。垃圾在微波的還原性作用下裂解為氣、液、固三種產物,其后可利用化學化工技術將分揀后的垃圾微波裂解產物加工為產品,氣體產物經過處理后,可以直接進行燃氣發電。液體產物經油水分離器被分離,分離出來的水經廢水處理得到凈化。油則進入蒸餾塔,分離出不同沸點的燃料油。固體產物可制備活性炭,從其中分離出的硅鈣物,還可作為建材原料外賣,或加工為硅鈣板及含碳裝飾材料。

   2實現垃圾無害處理

   傳統垃圾處理有三種方法:焚燒法、填埋法和堆肥法。但在垃圾處理過程中,人們發現雖然這些方法能部分解決垃圾處理難題,但都存在污染環境、資源利用率不高的問題。

   作為國家環保產業重點推薦項目,中國航天科工集團公司二院23所已經研制出了利用微波技術裂解垃圾的裝置。這個大功率微波輻照裂解垃圾設備像一個超大號“微波爐”,它將垃圾進行微波加熱、分解,不但可將垃圾無害化處理,還可以分層次對垃圾進行能源綜合利用,實現多用途的變廢為寶。這也是目前國內能夠將垃圾處理和資源再生同步完成的先進技術,已在北京市的研發生產基地試驗運行。

  “以前焚燒垃圾時黑煙裊裊的景象將不存在,裂解設備在爐內對垃圾進行無害化處理。因為在爐子里面沒有氧氣的條件下進行,不會像焚燒垃圾那樣,產生有毒氣體。處理過程在還原性條件下進行,不產生氮氧化物、硫氧化物、二英、高價的重金屬氧化物等有毒有害物,其中還有部分碳被固定下來,生產出活性炭,大大降低了CO2的排放,符合目前大力提倡的低碳經濟的要求,處理后的廢水達到國家排放標準,并能循環利用。”中國航天科工集團二院23所研究員魏世東說。
   3每天將可生產約3000立方米天然氣

   進行微波裂解垃圾的關鍵部件是微波裂解腔,也就是超級微波爐的“大肚子”。作為垃圾物料在微波輻照下進行高溫裂解的反應容器,裂解腔的性能優劣直接決定了垃圾裂解的效率和產物質量。微波裂解腔的研制需要解決微波隔離、微波分布、物料分布、物料流動與控制、連續進出料、結焦處理和還原條件下的連續裂解等問題,是一個典型的多學科融合的綜合技術產物。

   此次用于處理垃圾的微波裂解腔有效容積超過1000升,是目前已知的國內大型裂解反應腔。經過測算,一臺20KW功率的微波垃圾裂解設備處理1噸垃圾可以產生37.5立方米的天然氣,37升—62升燃料油和一定量的活性炭。150KW的“超級微波爐”每天可以處理80噸原始垃圾,預計可日產出2964升—4964升的燃料油,以及約3000立方米的天然氣,這相當于近600個天然氣罐的使用量。

  據統計,北京市2014年全市生活垃圾產量為733萬噸,日均2萬噸。如果都進行微波裂解處理,全北京垃圾處理生產再利用將產生2749萬立方米天然氣和2716萬升-4526萬升液體燃料,不僅能夠解決目前垃圾圍城的窘境,更能真正實現變廢為寶,實現環境和資源的可持續發展。

   目前這種裝置正在試驗與演示驗證階段,計劃日處理20噸原始垃圾。試驗成熟后,裝置將達到日處理近100噸原始垃圾的能力。多套裝置并線運行后,可大大增加垃圾處理廠處理能力和運行效率。微波輻照裂解垃圾設備后續還可通過系列化開發,形成一系列不同處理能力的微波輻照裂解垃圾裝置,滿足城鄉各種垃圾處理的需求。


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