我國(guó)城市垃圾回收治理技術(shù)裝備獲重大突破

今年年初，江蘇河海設(shè)備公司聯(lián)手美國(guó)亞特蘭大大學(xué)教授王志成博士簽訂了從城市垃圾無(wú)害化綜合治理，到垃圾衍生物燃料和有機(jī)復(fù)合肥制備的成套設(shè)備開(kāi)發(fā)研制聯(lián)合合作協(xié)議。此套無(wú)氧熱解法固體垃圾綜合處理系統(tǒng)，已發(fā)展為工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)、成套設(shè)備供應(yīng)、綜合回收治理、聯(lián)合投資運(yùn)營(yíng)一條龍服務(wù)的系統(tǒng)工程，成為當(dāng)前我國(guó)城市生活垃圾無(wú)害化處理與廢棄物再生利用的成熟技術(shù)，并成為擁有多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)與科技創(chuàng)新成果的國(guó)產(chǎn)化核心技術(shù)裝備。目前該系統(tǒng)整體技術(shù)裝備達(dá)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

隨著全球經(jīng)濟(jì)日新月異的發(fā)展和人類生產(chǎn)與生活狀態(tài)的不斷改善，伴隨產(chǎn)生的城市生活垃圾已成為國(guó)際關(guān)注的災(zāi)難性問(wèn)題。為了減少固體垃圾的大面積積壓，并進(jìn)一步實(shí)施垃圾廢棄物的回收利用，長(zhǎng)期以來(lái)各國(guó)不遺余力地探討垃圾綜合處理的良策。城市垃圾的治理和綜合利用，已成為目前世界各國(guó)政治、經(jīng)濟(jì)和科技界緊迫而又重大的目標(biāo)課題。

無(wú)氧熱解法固體垃圾處理系統(tǒng)，是建立在綜合考察全球城市垃圾的生成、結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)量及處理技術(shù)的基礎(chǔ)之上，按照國(guó)際環(huán)境組織對(duì)城市垃圾減量化、資源化、無(wú)害化處理解決方案的要求，采用物理、生物、化學(xué)領(lǐng)域綜合原理開(kāi)發(fā)研制的系列化工藝技術(shù)和成套設(shè)備。王志成介紹，目前國(guó)際通用的治理辦法主要有生化處理法、地下填埋法以及焚燒發(fā)電等方式。應(yīng)用實(shí)踐證明，前兩種方法均存在長(zhǎng)期占用大面積土地，污染空氣與水源，引發(fā)二次污染，滋生病菌病毒等嚴(yán)重弊端。而進(jìn)行垃圾焚燒發(fā)電卻存在成本高、效率低，相應(yīng)存在污染大氣、殘?jiān)媪慷唷⒅亟饘偌按罅靠捎觅Y源流失浪費(fèi)等現(xiàn)實(shí)。尤為嚴(yán)重的是，垃圾焚燒過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量在自然環(huán)境中難以降解的強(qiáng)致癌物質(zhì)—— 二惡英等有害氣體，對(duì)人類健康的危害極其嚴(yán)重。

為了尋求固體生活垃圾的有效治理方案，王志成于1993~2000 年用7 年時(shí)間參與了美國(guó)再生能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的新型催化重整工藝研究，進(jìn)行了大量將有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化為燃料的可行性實(shí)驗(yàn)。在取得突破性科研成果的基礎(chǔ)上，又于2000~2007 年再用7 年時(shí)間在美國(guó)佐治亞洲創(chuàng)建了中試實(shí)驗(yàn)廠，放大生產(chǎn)工藝直接進(jìn)行從有機(jī)廢棄物中制取清潔燃料和高效化肥的開(kāi)發(fā)研究。在進(jìn)一步取得實(shí)質(zhì)性成效的基礎(chǔ)上，王志成決定回中國(guó)內(nèi)地進(jìn)行推廣應(yīng)用，并采用這一成熟技術(shù)在福建省平和縣主持興建了一座日處理能力達(dá)150 噸規(guī)模的固體垃圾處理廠，不但“ 通吃”當(dāng)?shù)丶胁杉某鞘猩罾?，并成功地利用垃圾廢棄物資源批量生產(chǎn)燃料油和農(nóng)田普遍適用的緩釋有機(jī)復(fù)混肥，實(shí)現(xiàn)了城市垃圾的無(wú)害化處理。

城市生活垃圾的構(gòu)成主體是餐飲、屠宰場(chǎng)、水產(chǎn)品市場(chǎng)、果品市場(chǎng)、城市物流、市民及家庭生活廢棄物、旅游景區(qū)及商業(yè)流動(dòng)場(chǎng)等所產(chǎn)生的大量垃圾，其有機(jī)物質(zhì)占2/3 以上，資源利用率極高。無(wú)氧熱解工藝是通過(guò)對(duì)生活垃圾有機(jī)物進(jìn)行高溫?zé)崃呀猓纬啥喾N成分的有機(jī)氣體及固態(tài)有機(jī)碳，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾回收工序轉(zhuǎn)化吸收氯、硫、汞等有害物質(zhì)，并將其催化轉(zhuǎn)換產(chǎn)生氯化鈉、硫酸鈉、氧化鋅等可回收利用物質(zhì)。除去有害物質(zhì)的各類氣體進(jìn)入催化重整工序，產(chǎn)生H2、CO、CO2、CH4 等混合氣體，將其送入合成工序形成燃料混合體，可分餾出汽油、柴油、石蠟及包括CO2、CO、CH4 和蒸汽等混合尾氣，混合尾氣經(jīng)循環(huán)使用，將被逐步吸收，固體有機(jī)碳進(jìn)入化肥合成工序，經(jīng)過(guò)相關(guān)配合物的合成反應(yīng)，制成農(nóng)田適用而又緊缺的高效有機(jī)緩釋復(fù)混肥。固體垃圾的無(wú)氧熱解及資源的回收利用過(guò)程，必須通過(guò)嚴(yán)密的工藝技術(shù)和精良而連貫的成套設(shè)備去完成。固體廢棄物的回收利用首先必須經(jīng)過(guò)多層次的篩選和破碎，將各種有機(jī)混合物切割成微細(xì)顆粒。裂解過(guò)程必須經(jīng)過(guò)500℃~1000℃ 高溫狀態(tài)與特定壓差下的流化床反應(yīng)，再經(jīng)多種催化劑的聚合反應(yīng)以及漿液費(fèi)-托合成等若干工藝過(guò)程的分解與催合；反應(yīng)過(guò)程的氣、汽、液中間產(chǎn)物進(jìn)行循環(huán)回收，惰性殘?jiān)ㄟ^(guò)熱能改性，用于制磚和建筑路、橋、堤、涵等基本設(shè)施建設(shè)。

王志成指出，無(wú)氧熱解固體垃圾處理系統(tǒng)是國(guó)際聯(lián)合開(kāi)發(fā)與合作創(chuàng)新的產(chǎn)物。它的自主創(chuàng)新點(diǎn)首先體現(xiàn)在高速、高效、連續(xù)運(yùn)行功能。垃圾廢棄物的無(wú)害化熱解處理過(guò)程在20 分鐘之內(nèi)進(jìn)行，實(shí)施智能化、流水線運(yùn)作，應(yīng)用效率高，能源消耗低。二是能有效實(shí)施垃圾的無(wú)害化處理。工藝流程連續(xù)化、成套化、自動(dòng)化、全封閉，高溫滅菌與除臭率達(dá)100%，避免污染物外泄，實(shí)行清潔化生產(chǎn)，杜絕了二次污染。三是能有效實(shí)施變廢為寶的綜合利用，城市干基固體生活垃圾有效資源利用率接近100%，合成燃油為無(wú)硫、無(wú)菌、高效純凈燃料，所產(chǎn)緩釋復(fù)混肥為生態(tài)清潔、無(wú)害有機(jī)肥，作物吸收快，具有解除土地結(jié)塊和改良土壤的功能。整個(gè)固體垃圾的回收處理過(guò)程達(dá)到了國(guó)際提出的減量化、無(wú)害化、資源化的高難度要求。

據(jù)了解，福建平和垃圾處理應(yīng)用工藝由王志成領(lǐng)銜擔(dān)綱設(shè)計(jì)，系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備由江蘇河海設(shè)備公司自主研發(fā)與制造。該公司自2010 年6 月局部投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)，已累計(jì)處理、降解城市固體生活垃圾1.2 萬(wàn)噸，并通過(guò)綜合利用變廢為寶，生產(chǎn)出無(wú)機(jī)建筑材料300 多噸、高效緩釋有機(jī)復(fù)混肥5500 多噸，創(chuàng)出一噸垃圾半噸有機(jī)肥的廢棄資源利用價(jià)值。其干基固體垃圾有效資源利用率接近100%，項(xiàng)目投資僅為國(guó)內(nèi)焚燒發(fā)電工程的1/2~2/3。

該系統(tǒng)主導(dǎo)設(shè)備包括固體垃圾處理前的輔助裝置，含包裝物破解設(shè)備、金屬磁選設(shè)備、廢棄硬件振動(dòng)篩選設(shè)備、有機(jī)物清洗及污水排放設(shè)備以及垃圾處理過(guò)程的固體分級(jí)破碎設(shè)備，熱裂解轉(zhuǎn)化過(guò)程的造粒設(shè)備、濕解烘干設(shè)備、篩選分裝設(shè)備、復(fù)混肥合成設(shè)備、垃圾衍生燃料催化制備等30 多臺(tái)套組合裝備。在眾多設(shè)備應(yīng)用環(huán)節(jié)中，廢棄物的破碎是決定治理效率與綜合利用效果的重要因素，而固體垃圾的等級(jí)破碎，又是國(guó)內(nèi)外尚未取得突破的制約瓶頸。城市垃圾中既含有金屬、石塊、瓷片、玻璃、水泥砂漿等各類硬性無(wú)機(jī)物，又包容棉紗、布片、木材、塑料、化纖、毛發(fā)等纖維軟件，實(shí)施綜合粉碎技術(shù)難度極大。

河海設(shè)備公司自主研制的LSF 型粉碎設(shè)備由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、切割系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用自主研發(fā)的連體傳動(dòng)結(jié)構(gòu)；切割系統(tǒng)采用別具一格的雙軸多組合螺旋型切割專利技術(shù)；為確保切割精度和效率，粉碎設(shè)備的平衡軸與螺旋結(jié)構(gòu)刀片采用特殊配方硬質(zhì)合金鋼制作，其鋒利度、耐磨性能、防腐性能、抗疲勞強(qiáng)度等均達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)施程序化控制，能按照設(shè)定程序?qū)⒏黝惿罾鬯榍懈畛晌⒓?xì)顆粒而流轉(zhuǎn)下道工序。如今河海設(shè)備公司僅破碎設(shè)備系統(tǒng)就已獲得4 項(xiàng)技術(shù)專利。

江蘇河海給排水成套設(shè)備公司總經(jīng)理丁永芝表示，無(wú)氧熱解法垃圾處理系統(tǒng)目前是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的環(huán)保技術(shù)裝備，他們會(huì)盡快將這一國(guó)際性重大創(chuàng)新成果申報(bào)國(guó)家重大專項(xiàng)，以期在全國(guó)大中城市乃至小城鎮(zhèn)加以廣泛推廣應(yīng)用。（成吉昌）

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