上海交大水热氧化技术助餐厨垃圾变身电力能源

热度逐渐升高，夏天即将来临。随着温度的上升，生活垃圾的处理逐渐成为一个大问题。生活垃圾处理不当将极大地影响大城市的风貌。特别是，生活垃圾的处理一直是上海的一个长期问题。

6月5日，记者从上海交通大学获悉，该校环境学院的金教授团队率先开展了利用水热氧化技术焚烧处理生活垃圾发电的新研究，并成功应用于实践。

解决有机废物处理和资源化问题的二十年技术研究

传统的城市固体废物处理主要采用填埋处理和焚烧处理。然而，填埋处理很难输出、收集和处理填埋体产生的垃圾渗滤液和沼气等污染物，不仅对周围环境造成严重污染，而且存在安全隐患，严重影响城镇形象。但是，焚烧垃圾容易产生二恶英等有毒气体，污染空气，产生异味，对周围环境造成严重影响。同时，这些简单的垃圾处理方法不能有效利用垃圾资源，不适应现代城市建设和发展的要求。传统的城市固体废物处理主要采用填埋处理和焚烧处理。然而，填埋处理很难输出、收集和处理填埋体产生的垃圾渗滤液和沼气等污染物，不仅对周围环境造成严重污染，而且存在安全隐患，严重影响城镇形象。但是，焚烧垃圾容易产生二恶英等有毒气体，污染空气，产生异味，对周围环境造成严重影响。同时，这些简单的垃圾处理方法不能有效利用垃圾资源，不适应现代城市建设和发展的要求。

在城市生活垃圾中，厨余垃圾、废纸和各种含生物质的产品以及其他高含水量、高含油量和高有机物含量的垃圾占绝大多数。这些废弃物容易滋生各种害虫和细菌，产生异味，严重影响城市环境。但是，由于其含水量高，传统的焚烧处理很难进行，填埋处理会造成更难的二次污染和疾病传播。同时，富含垃圾的生物质资源没有得到有效利用，反而成为环境污染的源头。

此外，现有的处理生活垃圾(包括餐厨垃圾)的生物发酵方法可以有效地处理垃圾中的生物质资源，并将生物质资源转化为沼气等化工产品，但仍然没有解决垃圾的残留、异味等二次污染问题。同时，生物发酵法周期长，生物质转化率低，资源利用效率不高。

水热氧化是一种相对较新的氧化方法，一般在高温高压(100-400℃，2-30兆帕)水中进行。有机物被氧化并分解成二氧化碳和水，也称为湿式氧化。湿式燃烧技术最初起源于美国，用于处理高浓度难降解有机废水，如造纸黑液。当水中有机物浓度达到2%时，有机物湿燃烧释放的热量可以维持系统的自发反应。当水中有机物的浓度超过2%时，燃烧释放的热量可以循环利用。后来，它被发展为通过超临界/亚临界水热氧化分解来处理高含水污泥、工业废水和有毒有害物质。

金教授致力于推广绿色环保的热液技术。他在这个方向上研究了20多年。早年，他是第一个进行新研究的人，这项研究旨在利用水热氧化技术燃烧和处理生活垃圾来发电。生活垃圾的各种代表性物质，如蔬菜、肉、鱼和脂肪，被用于研究，并且发现了一个有趣的事实，即乙酸仍然是在水热条件下氧化后难以继续分解的最终产物，但是如果乙酸要继续分解，则需要使用更高的温度或其他催化剂，导致成本增加。然而，乙酸作为一种极其重要的化工原料，本身就是一种高价值的产品。因此，金教授的研究转向了一个新的方向，即以生活垃圾为原料，采用更加环保、低碳的水热氧化法选择性生产醋酸。最初，所有的有机废物最终都会转化成乙酸，这是很难处理的。然而，这一结果使得水热氧化技术在处理成分复杂的生活垃圾方面具有很大的优势。从废物模型化合物到实际生活垃圾混合物，金教授完成了一系列的水热氧化实验，找出了水热氧化过程中各废物组分的转化规律。据报道，这一系列的研究成果已经投入写作，到目前为止，已经发表了许多SCI核心期刊论文。

生活垃圾连续水热氧化设备技术改造升级在实践中的应用

为进一步推动水热技术的应用研究，金教授开发了生活垃圾连续水热氧化中试装置，完成了装置的安装和运行调试，完成了100 kg生活垃圾的水热氧化处理试验，处理效果良好。该设备已成功安装在上海交通大学第五食堂附近，专门用于处理师生食堂产生的垃圾。与早期食堂运输的餐厨垃圾相比，该方法不仅降低了运输成本，而且避免了垃圾处理和运输过程中产生的常见恶臭问题。垃圾一旦生成，就立即被发送进行转换。该技术可以氧化分解垃圾中近100%的有机成分，同时保证可能造成环境污染的氮、硫、磷等物质溶于水中，只需简单处理即可达到排放标准。目前，金教授已申请多项生活垃圾水热氧化专利，并正在进行进一步的拓展研究和开发。此外，金教授的课题组对当前水热氧化技术存在的问题进行了进一步的探索和研究。多级水热氧化技术和新型氧化剂等新技术的发展取得了可喜的成果。目前，上海交通大学环境学院大力支持此类新技术的开发和应用。同时，积极开展清洁能源、可再生能源和新能源开发利用的前沿探索、基础和应用研究。主要集中在CO2资源化、生物质和固体废弃物资源化、光催化制氢材料的开发和水解、新型太阳能电池、电化学储能材料等方面的前沿探索和应用研究。它致力于在能源领域建立一个具有国际影响力的创新研究平台，并希望为中国有机废物的绿色处理做出应有的贡献。

金表示，在做好研发工作的同时，积极推广环保领域的新技术，意义重大。希望与不同部门合作，实现分类运输和分类处置，使有机垃圾通过回收利用变废为宝，使城市生活垃圾真正实现无害化、减量化、资源化和就地处理的模式，让市民享受垃圾回收带来的更多好处。