1、1各大学环境专业垃圾处理技术目 录1 清华大学1.1 生活垃圾生物反应器填埋技术 21.2 城市餐厨废弃物资源化利用和无害化处理 32 复旦大学 3（“用紫光灯分解恶臭气体”技术）3 同济大学 4 “可持续生活垃圾填埋处置技术”4 哈尔滨工业大学 5处理生活垃圾的生物技术5 浙江大学 5.1 浙江大学城市生活垃圾流化床焚烧技术 65.2 垃圾快速处理、无害化、资源化处理技术 86 天津大学 9城市垃圾的低温热解固体燃料化及其应用技术7 西安建筑科技大学 10 生活垃圾的热解技术8 南京大学 10 “垃圾填埋气收集、净化处理与资源化利用成套技术”9 华中科技大学 10 21 清华大学 1.1 生
2、活垃圾生物反应器填埋技术（刘建国）1.1.1 生物反应器填埋技术利用填埋场这一天然微生物活动场所，通过一系列手段优化填埋场内部环境，使其成为一个可控生物反应器，为生物大量繁殖提供一个最佳的生存空间。该技术不仅能使填埋场产生的渗滤液实现最大程度的场内就地净化，还为填埋场的后期稳定创造良好条件，同时还可增加填埋气体回收利用的经济效益，明显提高垃圾生物降解速度和效率，从而提高垃圾的资源化、无害化水平。1.1.2 生活垃圾生物反应器填埋技术的优点是：（1）通过渗滤液回灌，让渗滤液进一步参与生物反应，降低其污染物浓度，从而降低渗滤液的处理难度和处理费用；（2）加速生活垃圾的微生物降解过程，从而增加填埋场
3、的有效容积；（3）通过控制填埋场内部的温度和湿度等条件，提高填埋气体的产气率和产气量，从而提高生活垃圾的资源化率；（4）加速填埋垃圾的稳定过程，从而降低填埋场的运行维护费用，并进一步降低对周围环境的二次污染风险等。1.1.3 目前，生物反应器填埋技术在世界各国得到了广泛运用，美国环保局已着手修改现有的垃圾管理法规，以推广这一新型的垃圾填埋技术。生活垃圾半耗氧生物反应器填埋技术已由日本健康福利部门颁布的废物最终处置导则采用。马来西亚、印尼、菲律宾及巴西等国也在纷纷采用生物反应器技术。生活垃圾生物反应器填埋技术根据填埋工艺不同分为耗氧、厌氧、耗氧厌氧及半耗氧四种类型。1.2 城市餐厨废弃物资源化利
4、用和无害化处理1.2.1 清华大学的餐厨废弃物资源化利用技术从餐厨废弃物中的油脂里提炼出生物柴油。例如，青海省西宁市为使废弃食用油脂达到有效利用，当地的餐厨垃圾处置中心与中科院、清华大学加强产学研合作，利用重力分离技术，通过酸、碱催化，生产出生物柴油，开辟了新能源创新的途径。31.2.2 早在 2007 年，苏州市政府与清华大学就在苏州开展循环经济项目达成协议并实质启动，其中“餐厨垃圾资源再生利用技术研究与示范工程”作为其子项目，在苏州市建立 100 吨/天规模的餐厨垃圾资源再生利用示范工程。项目采用清华大学研发的各项技术，形成了餐厨垃圾饲料化、废油脂高效回收与深加工、沼气发电、液态肥生产的再
5、生利用循环经济集成，整体工艺实现“零排放 ”。该项目按运行 3 6 0 天计，能处理餐厨垃圾 36000 吨，可年产生 物柴油 1530 吨，生物柴油作为清洁能源，可替代矿物燃料油，且不含重金属，对于节能减排具有重要意义；可年产蛋白饲料添加剂 4380 吨，如按吨粮田来换算，可节省良田 4300 亩；可年产沼气 44 万立方米，年发电量 88 万度；废水经发酵后转化为有机液肥，可满足 1000 亩蔬菜种植。2 复旦大学“用紫光灯分解恶臭气体”技术在垃圾堆场、粪便中转站、污水处理厂等容易产生恶臭的场所内，安装一个特殊的紫光灯即可有效分解恶臭气体、净化环境复旦大学环境科学研究所所长侯惠奇教授主持的
6、团队经过 10 余年的研发，终于使这一看似不可能达成的愿望变成了现实。侯惠奇教授主持的课题“微波等离子体紫外辐射技术应用于处理恶臭物质的研究”近日申请两项国家发明专利，已发表 SCI 论文 4 篇。据了解，传统的处理污染臭气方法有氧化法、吸附法、化学氧化法、生物法、低压汞灯分解法等，但这些方法均存在二次污染、处理效果不佳等缺陷。侯惠奇教授团队研发的“无极紫光灯”，其原理在于用频率为 2.45GHz 的微波放电，产生 200 纳米左右波长的紫外光，以此分解恶臭气体。针对二硫化碳、硫化氢等废气的分解实验表明，在同等条件下，无极紫光灯对恶臭气体的分解率比传统方法高出 50。在此基础上，侯惠奇教授等又
7、进一步提出以介质阻挡放电为基础的双等离子体分解恶臭气体，效果更好。4据介绍，无极紫外灯具有无汞和无电极的特点。与传统产品相比，该灯的优势在于发光强、无污染、寿命长、能耗低。由于灯管内无电极，从而可将灯管寿命从几千小时延长到几万小时，且灯管内可用氪等惰性气体代替汞作为填充气体，从而可避免引起汞二次污染。一盏无极紫外灯的发光功率在 200 瓦以上，与目前市场上的紫外线消毒灯相比，发光功率大为提高。侯惠奇教授对无极紫外灯的推广和应用前景十分看好，他表示大至垃圾堆场、粪便中转站、污水处理厂、香料厂、皮革厂，小至公共厕所、面包房，都有无极紫外灯的用武之地。3 同济大学 “可持续生活垃圾填埋处置技术” 该
8、研究首创性地提出了最新和最有创意的地下水管理系统：内向水力梯度控制。这个地下水管理系统采用的是简单的材料，它的布置和应用迫使地下水流入可被收集的碎石层。即使在极端偶然情况下渗滤液透过设计的双层防渗系统，也将会被地下水流冲至该地下水控制系统，然后被收集、采样、分析、处理。 而生活垃圾填埋场可循环利用新理念的提出，使填埋场作为最终处置方式的认识也被改变。专家认为，填埋场是一个面积巨大的“高度压缩的生活垃圾中转站” ，采用卫生填埋新技术，经过隔离过滤，地下水不受污染，臭气大大降低，沼气导排焚烧，解决了生活垃圾简易堆放处置方式所造成环境污染的重大难题，实现了我国生活垃圾填埋处置方式从简易堆场向安全可控
9、卫生填埋场的变革。 据悉，这项研究成果已经在全国多个地区不同类型生活垃圾填埋场成功应用。除了老港填埋场，还在上海的江镇和三林塘两个填埋场，以及珠海、南昌、贵阳、杭州、深圳等 30 余座城市的填埋场应用。据统计，至 2008 年 3 月，已处理新鲜垃圾约 6500 万吨、填埋场渗滤液 64.6 万吨；处理堆场垃圾约 4000万吨，修复被污染土地约 6000 亩，共创收 10658 万元，节支 57731 万元。54 哈尔滨工业大学 处理生活垃圾的生物技术哈尔滨工业大学的一个科研小组最近收集、培养、配制成功一个微生物菌群，它能有效地把城市生活垃圾降解转化成有机肥料，从而使我国的一个严重环境问题有了
10、最佳的生物解决途径。收集配制成功的这个菌群大约由细菌、放线菌、真菌等类型的十几种能降解不同有机残体的微生物组成。在研究小组研制成功的相关设备的帮助下，一个最适合微生物生长的环境被创造出来，这些微生物融合在生活垃圾中，其非常活跃的新陈代谢活动，使后者中的各种有机物转化成了促进植物生长的有机营养和腐殖质。研究人员配制菌群时，到底选择哪些种类的微生物，将主要取决于垃圾中的有机物成份。垃圾中的有机物一般主要包括纤维素、脂肪和蛋白质等三大类。然而，由于垃圾的来源以及产生的季节差异，其有机物成份也会有所变化，因而菌群的组成也将随之调整。根据对垃圾中有机物成份的分析，研究人员将配制最为有效的微生物菌群，即每
11、种有机物都将由功能最强、活性最大的微生物来“对付”。为了尽量避免因菌群中的微生物种类过多而造成垃圾处理成本的升高，研究人员还运用了基因工程的方法，对从自然界收集来的天然微生物菌种的基因结构进行修改，以改良和增加它们的功能。每减少一个菌种，至少可节省生产支出 50 万元。据统计，迄今为止我国累积的城市生活垃圾已达 60 亿吨，而且数量还在持续增长。目前，我国处理这些垃圾的主要方法仍然是填埋，此外，一些地方还采用了焚烧发电的方法。但填埋法不仅占用了大量土地，还持续污染土壤和地下水。鉴于我国城市生活垃圾中的有机质含量高达 60%至 70%，用微生物进行处理，目前是成本最低、效益最大的途径。6研究小组
12、还研制出了相关的生产设备，其每天可处理生活垃圾 1000 吨，转化有机肥 500 吨，每吨垃圾的处理成本不超过 50 元。5 浙江大学 5.1 浙江大学城市生活垃圾流化床焚烧技术5.1.1 流化床燃烧技术背景 焚烧是目前世界各国广泛采用的城市生活垃圾处理技术，国外工业发达国家，特别是日本和西欧，普遍致力于推进垃圾焚烧技术的应用。国外焚烧技术的广泛应用，主要得益于经济发达、投资力强、垃圾热值高及具有较为先进且成熟的焚烧工艺和设备。目前应用的焚烧炉型主要有机械炉排焚烧炉、热解焚烧炉、 回转窑焚烧炉和流化床焚烧炉等。常用的有马丁炉排、滚筒炉排焚烧炉及流化床焚烧炉等。在这些技术中流化床具有燃烧效率高，
13、负荷调节范围宽，污染物排放低，炉内燃烧强度高，适合燃用低热值燃料等优点，因此被认为是一种综合环保性能优越的焚烧方式。 5.1.2 浙江大学异重流化床焚烧技术特点 （1）焚烧技术完全针对中国低热值高水分多组分的生活垃圾开发 浙江大学针对城市生活垃圾中纸类、塑料、玻璃、金属、织物、厨余、果皮、竹木、渣石等组成在物理特性、焚烧特性、污染物生成迁移控制特性等方面进行了系统深入的研究，取得了一系列的成果。 （2）异重度流化床的稳定燃烧 与床料石英砂相比，原生城市生活垃圾可视为大颗粒低密度物料。与细颗粒床料相比，在常规条件下大颗粒物料倾向于沉积在流化床底部，从而破坏正常稳定运行。浙江大学热能工程研究所开发
14、出的异重度流化床是由重度差异较大的不同颗粒(如石英砂与垃圾)组成的流化床系统，研究表明，异重流化床可以防止垃圾大块在床内的沉积和轻粒度垃圾成分的偏浮，从而保证稳定燃烧。 （3）特殊布风结合风帽布置方式，提高截面垃圾处理量 （4）分段燃烧方式及二次风旋涡切圆布置方式 7采用了国际上通行的二恶英抑制方法以有效地抑制二恶英的产生：(a) 炉内温度保持均匀，在 850950范围内；(b)高温段烟气停留时间大于 3 秒；(c)燃烧室内充分混合；(d)加强受热面吹灰。 （5）中低循环倍率的焚烧方式 5.1.3 异重流化床技术应用现状 近年来，已投运垃圾焚烧发电厂 10 座，焚烧锅炉 23 台，垃圾处理量达
15、6750 吨/天，发电机组 192 兆瓦。昆明、武汉、南通、绍兴、萧山、乐清、平湖、长兴、宿迁、阜阳等十多座城市的垃圾发电厂处于施工建设中或工程前期。通过产学研结合，开发的具有自主知识产权的循环流化床垃圾焚烧技术得到了很好地推广应用，市场占有率高，推动了垃圾焚烧技术国产化，成为促进我国垃圾焚烧产业发展的重要力量 。5.1.4 浙江大学流化床垃圾焚烧技术中的二恶英控制 根据研究发现，流化床垃圾焚烧炉由于燃烧过程高效、均匀，炉内燃烧过程中不完全燃烧产物少，二恶英的生成主要发生在燃后区的烟气冷却过程中，即以飞灰表面发生的异相催化反应为主。浙江大学热能所研发的煤与垃圾流化床焚烧技术，主要从以下三方面实
16、现垃圾焚烧过程中二恶英排放的有效控制： （1）燃料组成 对于低热值的城市生活垃圾，作为辅助燃料掺烧一定量的煤则可以达到生活垃圾稳定高效燃烧目的，研究发现对于二恶英的污染控制也具有相当明显的效果。煤中硫对二恶英的抑制作用主要体现在以下三个方面：抑制二恶英反应中氯基的生成、使二恶英合成反应中的催化剂中毒、硫化二恶英生成的前驱反应物。 （2 ）燃烧中 采用由重度差异较大的不同颗粒（如石英砂与垃圾）组成异重度流化床系统。可以防止垃圾大块在床内的沉积和轻粒度垃圾成分的偏浮，从而保证稳定燃烧；通过布风装置及燃烧设备的专门设计，可保证经简易破碎的原生垃圾在炉内充分焚烧。采用了国际上通行的二恶英抑制方法以有效
17、地抑制二恶英的产8生：(a)炉内温度保持均匀，在 850950范围内；(b)高温段烟气停留时间大于 3 秒；(c)燃烧室内充分混合；(d)加强受热面吹灰。另外，采用炉内喷钙方法，有效降低烟气中酸性气体特别是 HCl 气体的排放，减少二恶英生成所必须的氯源。 流化床焚烧时，燃料和高温床料的纵向和横向混合强烈，床温均匀，通过配风布置，使得床内整个燃烧气氛以及氧量分布比较均匀，燃料的燃烧条件较好，从而燃料燃烧充分，比较好的抑制了炉膛中二恶英的生成。 流化床系统中还设置了中、高温分离器，大量飞灰返回炉膛循环燃烧，灰的循环次数较多，烟气中大量飞灰颗粒的冲刷作用及人为加强受热面吹灰，使过热器和烟道壁上的积
18、灰减少，使飞灰在二恶英生成的敏感区间的停留时间缩短，飞灰低温从头合成二恶英的可能性降低了。 （3）燃烧后 采用半干法烟气净化结合活性炭粉末喷射和布袋除尘的方式，实现燃烧后烟气中的二恶英排放控制。由于在燃料和燃烧中实现了对二恶英生成的有效控制和抑制，实际上烟气中的二恶英排放量已经不是很大，通过半干法和布袋除尘相结合的方法，已能实现烟囱烟气二恶英的达标排放，且大大低于国内垃圾焚烧炉排放标准，接近或低于欧盟标准。研究和计算表明，流化床垃圾焚烧炉尾部系统中，飞灰是烟气中二恶英的主要吸附剂，通过布袋除尘，即可实现烟囱烟气二恶英的达标排放。 5.2 垃圾快速处理、无害化、资源化处理技术5.2.1 浙江大学
19、环资学院石伟勇教授研发的这项技术在新昌县浙江绿夏生态环保科技有限公司实现应用，每天处理近生活垃圾 250 吨，受到了国内外专家的称赞，专家们一致认为，这是一项中小城镇生活垃圾快速处理、无害化、资源化利用的切实可行的技术。 5.2.2 工艺特点装有新鲜生活垃圾的车把垃圾卸倒在分拣车间，经人工、机械分拣成可燃物等送进焚烧炉，所产生热能供垃圾水解、造肥车间和厂区之用，焚烧后的废渣9成为制砖材料；分拣出的废塑料、废橡胶、废铜烂铁等打包回收，分拣出有毒有害的如废电池等另行处置；剩下的菜叶、果皮、树叶、厨余物等有机垃圾送进压力水解罐，经高温高压水解喷爆后便成了有机肥料。每吨有机肥售价 300元，这一过程只
20、需 4 个多小时。 根据用户的需要和不同作物、不同土地对肥料的要求，再制成适合不同品种作物生长需要的有机-无机复混肥，每吨复混肥售价 1000 元，高的可达 1700元。如果再根据作物需要制成活性有机肥及园艺基质，还可扩大垃圾有机肥的用途和销路。6 天津大学城市垃圾的低温热解固体燃料化及其应用技术城市生活垃圾的低温热解固体燃料化技术是在现有国内外生活垃圾处理技术的基础上，结合我国国情，以低成本、无二次污染、能源综合利用为目标，在垃圾处理的同时，形成易储存、易运输、易利用的固体燃料，可供给锅炉、工业窑炉、加热炉等各种热工设备，代替煤等不可再生资源进行发电、城市供热、海水淡化等，该技术在人口密集、
21、资源短缺、经济发展迅速的沿海城市具有很大优势。该技术的主要技术指标如下：(1)有害元素（氯）的去除。由于城市垃圾中含有聚氯乙稀、氯化钠等含氯物质，在焚烧等过程中极易产生氯化氢、二恶英类物质。该技术通过低温热解将氯去除，避免燃料应用中对锅炉等设备的腐蚀及二恶英类物质的产生。(2)发热量高。经过实验表明，该技术热解产物的热值可达到 1400020000kJ/kg，为其作为燃料的利用奠定了基础。(3)节能。城市垃圾的低温热解过程中的能源消耗仅为一般热解能耗的4060，在温度水平较低时（约 400500 ）就可使垃圾减量 65左右。（4）设备投资少。初期设备投资约为高中温热解设备的 60以下。107
22、西安建筑科技大学 生活垃圾的热解技术利用实验室规模的试验装置实施了垃圾中温热解试验,在 400 至 600的条件下热解混合有机垃圾.经测定,热解产生的半焦热解达 22460kJ/kg,同时产生了热解气体其热值大约在 21000kJ/m3 以上,以及含水焦油的热值近 15000kJ/kg.热解半焦因其影响熟料烧成的有害成份少又易于加工, 可作为替代燃料用于水泥熟料锻烧,热解气体和焦油可作燃料使用为热解提供热量。8 南京大学 “垃圾填埋气收集、净化处理与资源化利用成套技术” 合作公司-杭州德能环境工程有限公司填埋气的利用在我们国家早期采用的技术全部都是由国外的一套技术来使用的。南京大学环境学院陈泽
23、智教授针对这个情况，对它的一些关键技术点，比方说像气体的收集、气体的净化、还有多种气体利用方式进行了自主研发。9 华中科技大学有机质垃圾厌氧消化综合处理设备研发-华中科技大学产业集团本项目采用厌氧消化工艺处理城市集中源产生的餐厨垃圾及果蔬垃圾，通过关键技术的研究，寻求适合我国国情的技术方案，开发具有自主知识产权的多种城市有机质垃圾太阳能机电一体化单相厌氧消化成套技术与中试设备，研发相应的发电机余热太阳能联合动力驱动的反应器预热温控系统、间歇式自动关启的机械搅拌系统、以及自动感应式的液位控制系统，最终实现物料11水解率60%、单位干物质产气率400m 3/t 的考核目标。此外，本项目还将研发消化
24、产物的高值利用技术，利用沼液制液肥，同步实现营养浓缩及无机盐脱除，利用沼渣制复合肥，同步实现营养浓缩及固磷固氮，最终满足国家有机肥标准。研究小组在厌氧消化的理论基础上，设计一套厌氧消化中试设备处理有机固体废物，并制取甲烷，通过调节影响厌氧消化反应进程的实验参数来探索利用本工艺制取沼气的最佳工艺条件。最终将设备制造投入市场，发挥厌氧消化工艺在有机固体废物处理上的优势，推进厌氧消化制气的产业化发展。内容包括：（1）在研究和总结现有厌氧消化工艺的基础上，提出一套新的现场处理工艺，采用间歇式联合两相厌氧消化作为主要工艺，处理生物质垃圾；（2）根据系统工艺，设计加工成套的厌氧消化中试设备，应用节能的循环
25、水加热系统和剩余物料处理系统，力求设备处理能力强、能耗低、产气量大、为以后的工业化推广提供基础；（3）设计时，保证可以随时根据产气量的波动情况调整消化反应的实验参数，结合厌氧消化的反应机理和试验研究得到的相关结论，对厌氧主体设备进行优化设计；（4）将自动控制思想运用到设备设计过程中，弥补以往厌氧消化设备手动操作的缺陷。研发人员已针对高效厌氧消化技术进行了国内外理论及产业研究现状的总结，并进行了前期的实验室规模的小试试验和实验分析，初步探索了厌氧消化步骤12中水解、酸化、产气等阶段的反应规律，得到了大量具有实践价值的运行参数和实验数据。本项目研究成果的应用，将填补我国在该技术领域的空白，是对我国
26、现有以填埋和焚烧处理为主的城市垃圾处理技术体系的重要补充。本项目研究开发的技术与设备，也可广泛适用于城市污泥、畜禽粪便、高浓度有机废水处理、农业生物质垃圾的厌氧消化，市场前景十分广阔。注：厌氧消化是减少餐厨垃圾环境污染，回收其内蕴含清洁能源的最佳技术途径。然而由于厌氧消化过程是在多种微生物的协同作用下，分阶段、多个中间步骤有序地串联代谢过程；其间产甲烷菌对环境最敏感、代谢速率最慢，产甲烷阶段往往是厌氧消化系统的瓶颈；再加上餐厨垃圾水解酸化迅速，水解酸化与产甲烷两阶段不能较好地匹配，极易受到酸化抑制。附：北京市科委“单相多级厌氧消化工艺及设备研发”课题结题总结生物质废物的高有机物含量是造成卫生填
27、埋、堆肥化过程产生大量恶臭、高浓度渗滤液、以及温室气体等二次污染的主要原因，而其高含水率的特性，导致垃圾热值偏低，又成为焚烧过程中二噁英排放控制的重要障碍。因此，采用传统的卫生填埋、焚烧、堆肥技术处理混合垃圾，运行成本高，处理效率低，二次污染严重，而且无法实现垃圾中有价资源的高效转化。 另一方面，生物质废物中潜在着大量生物质能，其高含水特性又为其生物质能的转化提供了有利条件适宜采用厌氧消化技术是进行能量转化。为此，北京市科委在 2007 年立项“单相多级厌氧消化工艺及设备研发”课题，将针对城市生物质废物，固体含量较高，固体有机物水解速度慢的特点，采用单相多级厌氧消化技术，提高固体有机物的降解率
28、，提升厌氧消化系统的转化效率；研究解13决厌氧消化反应器形式和工艺以及配套机械设备研究开发等一系列问题。经过一年多的研究，该课题取得了以下成果：（1）研究了适合我国城市生物质废物的单相多级厌氧消化单元技术，实现了高负荷短停留时间条件下的稳定运行，获得了较高的生物质能转化率；构建了包括废物预处理、厌氧消化、沼气分离提纯和沼液浓缩制肥的完整工艺体系，并完成了成套化设备的开发。（2）针对餐厨垃圾、果蔬垃圾和市政污泥三种典型的城市生物质垃圾，全面开展了物料理化性质和工程特性研究，为生物质废物高固体厌氧消化技术路线的工艺开发提供了数据基础。（3）独立设计建设了包括物料两级破碎、强化预处理、高固体厌氧消化
29、、沼气分离提纯、沼液浓缩制肥在内的中试试验系统，为示范工程的建设提供了设计依据。（4）开展了关键设备研发和系统优化集成研究，提出了适合我国城市生物废物特性的高固体厌氧消化技术路线，为该技术的推广应用奠定了基础。该课题选择北京市典型的集中源生物质废物餐厨垃圾、果蔬垃圾和市政污泥为对象，全面分析了废物的理化特性和工程特性，开展了单相多级厌氧消化单元技术的小试研究和中试研究。识别了厌氧消化过程的关键影响因素，提出了相应的控制手段，为生物质废物厌氧消化关键技术及核心设备的研发提供了理论支持。在优化的工艺条件下，系统实现了有机物转化率大于 60%，负荷率 9kgCOD/m3d，停留时间 20 天。同时构建了包括废物预处理，厌氧消化，沼气分离提纯，沼液浓缩制肥在内的完整工艺系统，并完成了成套化设备的开发。14
