[中国科学报]水中焚烧让餐厨垃圾变废为宝[图]

6月5日，是世界环境日。当天，上海交通大学环境学院教授金放鸣团队对外发布了一项最新研究成果，利用水热氧化技术，通过水中“燃烧”能让餐厨、纸张等生活垃圾变成干干净净的水，还能转为化工原料甲酸，成为新能源汽车的燃料。而且这样的“燃烧”不会产生硫化物，更不会生成致癌物二噁英，就算塑料袋之类的东西也能化解。    

一直以来，生活垃圾的处理问题是城市里的“老大难”。    

这项利用水热氧化技术率先进行处理生活垃圾并快速转化成有机能源的新研究已成功运用于实践。记者在上海交通大学闵行校区第三餐厅用餐，这里显得特别干净。原来，这里有一套这样的中试装备正在工作，专门用来就地处理师生食堂产生的餐厨垃圾。相比早期餐厅必须批量外运厨余垃圾，这种新方法减少了运输费用，避免了运送中产生恶臭。垃圾一经产生便立即直接转化，近乎百分之百地氧化分解其中有机物成分，包括恼人的塑料袋，保证可能造成环境污染的含氮、含硫、含磷物质溶解在水中，只需进行简单处理便可达到排污标准。    

科技攻关破解垃圾处理与利用难题

美国密西根理工大学教授、上海交大国家千人计划获得者胡运行告诉记者，垃圾填埋需要考虑土地、降解率问题，土地是紧缺资源，垃圾填埋场的土地在几十年上百年内都无法再进行利用，同时有污染地下水源的危险，遗祸后代。垃圾焚烧会排放有毒的二噁英和造成雾霾的含氮、含磷、含碳飞尘等，这些都会加重空气污染。    

餐饮垃圾、废弃纸张和各类含生物质制品组成的城市垃圾富含油脂和有机物，容易滋生害虫和细菌并产生异味，严重影响城市环境。传统焚烧处理因其高含水率而难以进行；填埋处理可能会造成更难以解决的二次污染和疾病传播；生物发酵方式仍无法解决此类垃圾的剩余残渣，同时发酵周期较长，生物质转化率较低，资源利用效率不高。    

金放鸣认为，这些简单的垃圾处理方式无法对垃圾进行有效的资源化利用，渐渐不适应现代化城市建设与发展的要求。    

她和她的团队采用了生活垃圾的各种代表物，如蔬菜类、肉类、鱼类等进行研究，发现了一个有趣的事实，即无论垃圾的成分是什么，在水热条件下进行氧化之后，乙酸都作为难以继续分解的最终产物残留下来；如果要继续分解乙酸，则需要使用更高温度或其他催化剂，造成成本上升。其实，乙酸作为一种极其重要的化工原料，本身就是一种价值很高的产品。    

因此，金放鸣的研究转向了湿式燃烧垃圾选择性产乙酸这一更加环保低碳的新方向。经过二十年潜心钻研和技术攻关，金放鸣研究团队提出一种新的垃圾处理方法——水热氧化技术。从垃圾模型化合物到实际生活垃圾混合物，研究人员完成了一系列的水热氧化实验研究，摸清了每一种垃圾成分在水热氧化过程中的转化规律，相关研究成果已发表于《环境科学与技术》《生物资源技术》等国际学术期刊，并已申报多项水热氧化生活垃圾方面的专利。    

据悉，水热氧化是一种相对新的氧化方法，一般在100℃~400℃及高压水环境中进行，可将有机物氧化分解为二氧化碳和水，因此也叫湿式燃烧技术。金放鸣介绍，该项技术能够氧化分解垃圾中的有机物成分，同时保证其中有可能造成环境污染的含氮、含硫和含磷物质溶解在水中。其最初起源于美国，用于处理造纸黑液这样的高浓度、难降解的有机废水。当水中有机物浓度达到2%时，有机物湿式燃烧放出的热量，就能够维系这一体系化学反应自发进行；当水中有机物浓度超过2%时，燃烧放出的热量甚至还可被回收利用。    

金放鸣认为，这种“湿式燃烧”更适合中国含水量高的生活垃圾，而且可以跨越传统焚烧和填埋等技术，无污染地完成处理。    

金放鸣表示，利用水热氧化技术处理生活垃圾还可以制备甲酸、乙酸等高附加化工原料，回收率高达30%。据悉，甲酸和乙酸是高价值的有机化工原料，广泛用于农药、染料、医药等工业。    

科技成果走出实验室造福师生员工

胡运行表示，金放鸣团队开创的垃圾湿式燃烧技术则完全没有环境污染的后顾之忧，甚至可以在社区内建立处理设备，对周边的环境都不会有任何影响。同时，金放鸣的技术还能将垃圾中的有机物转化成为化工原料，不仅实现垃圾的变废为宝，资源化再利用，而且能降低碳排放，是未来垃圾绿色处理的发展方向。    

何润田是金放鸣教授的博士生，他一直跟着导师在做这个项目。他认为，湿式氧化技术特别适用于处理含水量高、成分复杂的生活垃圾，尤其是厨余/餐厨垃圾。该技术可以将各种有机成分完全分解氧化为二氧化碳和水，达到无害处理目的，或选择性分解各种有机物生产小分子有机酸的化工平台产品，达到废弃物资源转化利用目的。    

另外，湿式氧化技术反应速度快，只需几分钟，是一种高效、快速的垃圾处理技术。同时由于处理温度低（200-300度），无有毒有害的二噁英生成与排放，也无雾霾的成因物NxOy，SxOy生成与排放，是一种绿色、环保的垃圾处理新一代技术。    

目前，该项技术已经走出实验室，开发了一套中试级连续式生活垃圾水热氧化设备，并已完成设备的安装和运行调试，完成了百公斤级生活垃圾水热氧化处理实验，处理效果良好，专门用来处理师生食堂产生的垃圾。    

据悉，金放鸣团队目前正在进行下一步的扩大化研究开发。他们针对目前水热氧化技术中存在的问题进行了进一步的探索和研究，多段式水热氧化工艺、新型氧化剂等新技术的开发已经获得了可喜的成果。    

“在做好研发的同时，积极推广这项环保领域的新技术具有重要意义。”金放鸣表示，希望与不同部门协作实现分类运输、分类处置，让有机物垃圾通过循环利用变废为宝，使城市生活垃圾真正实现无害化、减量化、资源化和就地化处理模式，让市民更多地享受垃圾资源化带来的实惠。    

据上海交大环境学院党委书记嵇绍岭介绍，该项研究充分发挥了环境学科的科学性和应用性特点，立足生活实际，解决实际问题。他表示，上海交大环境学院将进一步开发资源，为科研团队创造条件，从政府、企业寻求合作，促进具有实用价值的科研成果走向市场，向产品转化，为社会创造更大的价值。    

来源：《中国科学报》 2017.06.21 第6版 科研  

原文： 水中焚烧让餐厨垃圾变废为宝