下周，浙江農林大學(xué)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的老師曹玉成將為本科生講授《固體廢棄物處理資源化》這門(mén)課程，他將結合三年來(lái)的研究成果，為學(xué)生介紹如何將污泥等廢棄物轉化為能源。
過(guò)去的三年，曹玉成一直在研究一個(gè)課題：如何把污泥變成能源。最近，他的研究成果發(fā)表在了國際著(zhù)名學(xué)術(shù)期刊《Renewable & sustainable energy reviews》上，并引起國外眾多同行的興趣。這是曹玉成博士在短短三年時(shí)間里發(fā)表的第11篇學(xué)術(shù)論文。在發(fā)表的這些論文中有7篇被SCI源期刊接收或錄用，1篇被SSCI收錄，曹玉成發(fā)表的這些論文證明了將污泥轉化成生物能源的技術(shù)可行性和積極的環(huán)境意義，為更好地處理污泥、利用污泥從技術(shù)層面和生命周期全過(guò)程層面上提供了理論支撐。
杭州每年產(chǎn)生市政污泥100萬(wàn)噸
曹玉成是浙江農林大學(xué)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的老師，一直從事廢棄物能源化和可再生能源的研究工作，為了更好的學(xué)習和研究相關(guān)技術(shù)，2009年在學(xué)校的推薦下，前往波蘭盧布林工業(yè)大學(xué)攻讀博士，并師從波蘭科學(xué)院士、歐洲科學(xué)藝術(shù)研究院院士PAWLOWSKI教授和中國科學(xué)院曹志洪教授。在波蘭期間，他一邊跟隨導師做研究，一邊開(kāi)始根據研究數據撰寫(xiě)相關(guān)的學(xué)術(shù)論文。
“我們研究的污泥，指的是市政污泥，也就是城市污水處理廠(chǎng)處理污水時(shí)產(chǎn)生的污泥。”曹玉成說(shuō)，污泥的處理處置問(wèn)題是目前包括我國和西方發(fā)達國家在內的大多數國家都在困擾的一個(gè)社會(huì )與環(huán)境問(wèn)題。就我國而言，目前每年全國范圍內共產(chǎn)生市政污泥已超過(guò)1000萬(wàn)噸，杭州每年產(chǎn)生的市政污泥大約有100萬(wàn)噸。而隨著(zhù)我國城鎮化的發(fā)展和對水環(huán)境管理的重視與加強，城市污水處理規模和程度與日俱增，污泥的產(chǎn)生量也隨之會(huì )進(jìn)一步增加。
“污泥即是一種需要謹慎處理的廢物，也是一種具有潛在利用價(jià)值的資源”，曹玉成介紹，目前我們國家污泥的處置方式主要有填埋、土地利用和焚燒。但這些方式在不同程度上暴露出資源回收利用率低、成本較高或環(huán)境風(fēng)險較大等問(wèn)題。
兩步處理，大半污泥變身能源
曹玉成說(shuō)，他研究的主要就是如何將污泥轉化成便于使用的清潔能源，實(shí)現增值化利用。
“我們通過(guò)研究，從技術(shù)和理論層面上證明，利用厭氧消化與快速熱解組合工藝技術(shù)，不僅可以節約污泥處理過(guò)程中的能源消耗，而且還可以將污泥轉化成具有較高熱值的生物燃料和具有固碳潛力的生物炭，實(shí)現污泥的增值化利用。”
說(shuō)到污泥如果轉化為能源，曹玉成簡(jiǎn)單介紹說(shuō)： “第一步就是利用污泥產(chǎn)沼氣，這樣大致可以消耗掉污泥中大概一半的有機物。”曹玉成說(shuō)，經(jīng)過(guò)第一步處理后，剩余的渣子也可以再次利用。
“將剩渣密封加溫，這些剩渣會(huì )發(fā)生一系列的反應。”曹玉成說(shuō)，這一個(gè)步驟類(lèi)似于白居易《賣(mài)炭翁》中寫(xiě)到的“燒炭”。
經(jīng)過(guò)密封加溫后，剩渣會(huì )轉化為三種物質(zhì)：油狀物、木炭和少量的氣體。油狀物就是可以利用的能源，一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)產(chǎn)沼氣后的剩渣的產(chǎn)油量可高達50%。
“經(jīng)過(guò)這兩步處理，就可以將污泥中大部分有機物轉化為能源。”曹玉成說(shuō)。
6噸污泥可產(chǎn)生1噸煤的能量
通過(guò)深入研究和細致分析，曹玉成發(fā)現，每轉化6噸污泥為能源，相當于節約燃煤1噸左右。
“我國目前每年產(chǎn)生干污泥1000萬(wàn)噸，若將60%的污泥進(jìn)行能源化利用，每年可望節省燃煤1.0×106萬(wàn)噸，減排二氧化碳2.4×106萬(wàn)噸。”曹玉成說(shuō)。
污泥中的重金屬等礦物質(zhì)到哪里去了？曹玉成解釋?zhuān)?ldquo;經(jīng)過(guò)處理后，污泥中含有的重金屬等有害物質(zhì)被明顯鈍化，在環(huán)境中的遷移轉化能力和生物有效性顯著(zhù)下降，也就是說(shuō)，更穩定了。因此，可有效降低其后續還田利用或埴埋產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險。”
據了解，因為這項研究成果，曹玉成引起了中波兩國學(xué)者的關(guān)注，在今年6月舉行的曹玉成博士論文答辯會(huì )上，吸引了很多相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者，中國駐波蘭大使館的科技參贊也專(zhuān)門(mén)參加答辯會(huì )。
答辯會(huì )后，盧布林工業(yè)大學(xué)專(zhuān)門(mén)邀請曹玉成留校開(kāi)展博士后研究。
“我是今年7月份回到浙江農林大學(xué)開(kāi)展研究的，當時(shí)選擇回國的原因，就是希望能夠利用我的研究成果，更好服務(wù)我國的廢棄物再利用工作，我相信在中國更能發(fā)揮我的價(jià)值。”曹玉成表示。
曹玉成說(shuō)，目前他正在打算聯(lián)系一些污水處理廠(chǎng)，將這項研究在現實(shí)中進(jìn)行應用。
京公網(wǎng)安備 11010802021286號