当前位置:首页  媒体浙大

放错地方的资源,如何“归位”?

发布时间:2019-07-12来源:浙江日报作者:黄慧仙 曾福泉 柯溢能0

  上海市“史上最严”垃圾分类工作连日来持续推进。住建部发布了杭州、宁波等全国46个重点城市基本建成垃圾分类处理系统的时间表——就在2020年。眼下,越来越多的人开始思考并逐渐接受把垃圾分类真正当成自己新的生活方式。

  在多年从事垃圾处理研究的科学家们眼中,这是个令人欣慰的趋势。垃圾分类只是整个垃圾安全处理和高效利用流程中早期的一环。“垃圾是放错地方的资源”,但怎么利用这些资源?对专家而言,有许多实际问题比网上段子更值得关心。

  在垃圾分类并未真正付诸实施的这些年里,科研人员已经发明出多种办法来处理极具自身特点的城市生活垃圾,他们是怎么做的?从末端处理角度出发,垃圾怎么分类才合理?分好类的垃圾,最终又是如何为我们所用的?

分过类的垃圾才能变资源

  纸巾再湿也是干垃圾,瓜子壳再干也是湿垃圾;花生壳和核桃壳不能一起扔……初看这样的分类标准,难免让人有无事生非的怀疑。但专家告诉我们,“分清你是什么垃圾”的灵魂拷问,实在是后续垃圾处理和回收利用不可或缺的。

  浙江大学环境污染防治研究所所长吴伟祥教授表示,垃圾分类的落脚点是资源回收利用和分质处理。在日本,喝完的瓶装饮料,瓶身、瓶盖、包装纸要拆开并分别投入3个不同的垃圾桶,就是为了提高不同材料回收利用效率。

  我国目前尚无法做到如此高效地回收利用废物,主要的垃圾处理方法有填埋和焚烧两种。填埋的弊端显而易见:随着填埋量的不断增加,“垃圾围城”不可避免,简单填埋还存在污染隐患;垃圾焚烧可用来发电,相比填埋能产生经济效益。但我国目前仍有约60%的垃圾为填埋处理,就是因为垃圾普遍未经分类,属于“劣质燃料”,不适宜焚烧,只好一股脑儿填埋了事。

  多年从事固体垃圾燃烧技术研究的浙大热能工程研究所蒋旭光教授说,垃圾是否适宜焚烧,主要视其“热值”高低。热值用来描述燃烧物的品质,煤的热值约为每千克5000“大卡”(千卡路里),石油更高,都是理想的燃料。“我国很多城市的生活垃圾平均热值仅为每千克1000大卡,甚至更低,燃烧产生的热能就很少了。”蒋旭光说,焚烧这样的垃圾,不仅过度消耗辅助燃料,增加焚烧炉负担,还容易产生大量危险废物——飞灰。

  垃圾的热值上不去,除了含有金属等高熔点材料,最主要的原因是水分含量过高。蒋旭光团队分析了全国多个城市的垃圾,发现垃圾含水量普遍在50%以上,这主要归因于其中的厨余垃圾。如菜叶的含水量高达90%。焚烧水分含量如此高的垃圾,等于一多半的能量其实是用来烧水了。

  含水量高的厨余垃圾不仅不合适焚烧,即便填埋也易产生渗滤液,从而加重污水处理系统的负担。“因此,厨余垃圾需要得到特殊‘照顾’,现在一般采用厌氧产沼或好氧堆肥等办法,将其变为可再利用的资源。”吴伟祥说。现在杭州一天产生的约12000吨垃圾中,有一半是厨余垃圾,如都能分类出来并得到适当处理,垃圾填埋场的压力将极大减轻。

  蒋旭光表示,分类之后的垃圾各自找到去处:塑料、纸张、橡胶等高热值垃圾可焚烧,铁、铝等金属垃圾可回收,厨余垃圾可堆肥,其他垃圾可填埋……这样垃圾才能变成资源。

  “分好类的垃圾更有利于焚烧发电资源化利用。一吨未经分类的混合垃圾焚烧后只能产生不到300度电,而分类之后的同等规模干垃圾可产生约500度电。”吴伟祥说。数据显示,在德国,通过分类可以回收利用三分之二的生活垃圾,垃圾处理的年收益可达到700亿欧元。

被“逼”出来的创新焚烧技术

  垃圾分类工作达到理想状态还有很长的路要走。在此之前,不断创新的垃圾处理技术能帮助我们尽可能降低垃圾污染危害,提高垃圾资源回收与利用率。

  蒋旭光所在的浙大垃圾焚烧技术创新团队多年来成功地把各种固体废弃物投入焚烧炉,从城市生活垃圾到污泥、危废等物品,均实现了安全高效处理,相关技术成果多次荣获国家科技奖。

  “在有效实施垃圾分类之前,我国城市生活垃圾组成成分多,水分高,热值低。简单从西方发达国家引进的焚烧设备无法处理这些垃圾,要探索适合中国国情的技术路线。”蒋旭光说。浙大团队自主研发出利用循环流化床焚烧生活垃圾的技术和装备,目前应用于全国48家垃圾焚化厂。

  循环流化床原本是一种化工领域所用的反应器,这种装备如何让低热值的垃圾在850℃的高温下稳定高效燃烧?“这就像炒栗子,不能把栗子直接扔进锅里,那样肯定有的炒焦、有的不熟——而是先投进砂子,再用滚烫的砂子来把栗子炒熟。”蒋旭光说,循环流化床中也有类似砂子的高比重物质,并且在强风作用下形成气固两相流。把这些“砂子”加热至高温,再投入“栗子”——垃圾——上下“翻炒”混合,就实现了均匀稳定的燃烧。科研人员还发现,在焚烧时掺杂辅助煤,能够有效遏制二噁英生成,还能明显减轻受热面高温腐蚀,从而延长了相关设备的使用寿命。

  可以说,这项成果是被滞后的垃圾分类习惯逼出来的发明。蒋旭光介绍,为了进一步提升能源利用效率,一些垃圾焚烧厂想方设法降低我国生活垃圾中的含水量,提高热值,近年来引进了生物干化和机械生物处理技术。垃圾经初步破碎后进入干化仓,含水率可从近60%降低到30%,热值从每千克1000多大卡提高到2500大卡左右。最后,再分选出合适的垃圾可燃份,用输送机输送至成品垃圾库。“如果垃圾分类做好了,焚烧厂就可以节省这笔投资。”蒋旭光说。

关键是为厨余垃圾找去处

  目前,我国垃圾处理的最大痛点就是厨余垃圾“没处去”——焚烧技术的艰难攻关即证明了这一点。吴伟祥介绍,各领域专家都在积极开动脑筋,开发出了不少处理厨余垃圾的新方法。

  当前比较主流的是厌氧产沼和好氧堆肥技术。所谓厌氧产沼,是在无氧条件下,通过厌氧微生物菌群的作用,将有机易腐垃圾生物降解转化为甲烷、二氧化碳的过程。“一吨易腐垃圾大约能产生80立方米沼气,而以一立方米沼气产生两度电来计算,易腐垃圾厌氧发酵产生的沼气带来的电能是很可观的。”吴伟祥说。厌氧产沼局限性也很明显,它需要上规模的垃圾才能进行,同时这种处理方式产生的沼渣和高浓度沼液出路问题也对这一技术的应用带来了挑战。

  好氧堆肥则是在有氧情况下,通过好氧微生物的作用,将有机易腐垃圾转化成为腐殖质类物质的过程。该处理过程产出的堆肥物质可用作农业生产、园林绿化等的肥料。好氧堆肥过程也同样存在污水和臭气处理等的问题。可腐垃圾并不直接等同于有机肥料。由垃圾转化而来的肥料,其质量如何来判别?吴伟祥说,理论上,这些肥料在投入使用前还需过种子发芽的“检验”关。植物种子对肥料质量是最为敏感的,肥料质量的好坏与否可以通过植物种子发芽指数来得到验证。真正合格的肥料腐熟度高,植物种子发芽指数在60%以上。

  更新的一项技术,则请来昆虫做帮手。在杭州余杭区有一个面积达3000多平方米的“昆虫农场”。每天一大早,各村各庄的保洁员们开着电动环卫车,把一筐筐餐厨垃圾集中运到这里。扮演清道夫角色的是黑水虻幼虫,它们放开胃口大吃垃圾,除去动能消耗外,经过它们的生物转化,餐厨垃圾的80%成为高质量的昆虫蛋白,余下的20%成为富含养分的虫粪有机肥。

  “黑水虻喜食腐物,我们加以进行驯化,培养成大规模、可饲用的昆虫,并利用幼虫的乞食特性,来降解转化餐厨垃圾等有机废弃物。”浙大张志剑副教授说,黑水虻学名亮斑扁角水虻,生命周期很短,其成虫几乎不进食,也不爱动,一周不到就会交配、产卵、死亡,不会对环境造成负面影响。

  “昆虫农场”目前实际日均消纳约11吨餐厨垃圾。每10吨餐厨垃圾,可以养殖收获1.2到1.5吨黑水虻幼虫,同时产生2-3吨虻粪有机肥。3吨鲜虫烘干成1吨虫干,可添加到饲料中。

  “虫体饲料是各类饲料蛋白的理想原料,可以供应给生态甲鱼养殖场、水产、宠物等行业。”张志剑表示,虫体还能提取多糖、壳聚糖等物质,用于食品、保健品及生物制药领域;虫粪有机肥则是发展有机、绿色农业的理想肥料。


《浙江日报》2019年7月12日09版