戴晓虎：双碳背景下易腐有机固废资源化技术发展与思考

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2023年6月16日，“高水平资源利用，高效率减污降碳”——上海环联主办的第十届固废资源化高峰论坛在上海召开。同济大学教授、城市污染控制国家工程研究中心主任戴晓虎发言主题为：双碳背景下易腐有机固废资源化技术发展与思考。戴晓虎教授跟我们介绍了当前有机固废的研究进展情况，并指出有机固废由于其复杂性，对于行业来说既是机遇也是挑战，相信未来通过学科交叉等方面的技术开发，有望获得创新突破。

同济大学教授、城市污染控制国家工程研究中心主任

以下为其发言内容整理。

有机固废的背景与需求

我国固废年产生量超110亿吨，累计堆存量约700亿吨，如不进行妥善处理和利用，将对资源造成极大浪费，对环境造成严重污染。

固废安全资源化是打赢污染防治攻坚战、减污降碳的重要任务。我国近年来对固废处理处置越来越重视，提出了无废城市，包括在二十大报告里面也提出了降碳、减污、扩绿、增长等要求。无论是从技术创新还是从市场方面看，固废都是一个重要的发展方向。

相比我国，发达国家在无废城市和循环经济方面的相关政策和措施更加完善，特别像欧盟在2019年发布的《欧洲绿色新政》， 明确提出在2050年资源开采与经济要脱钩，实现零废弃物的目标 ，这意味着到2050年这些废弃物要最大化的实现资源化的处理。还有美国，2020年公布《解决气候危机：国会为建立清洁能源经济和一个健康、有弹性、公正的美国而制定的行动计划》；德国，2012年发布《循环经济法》，是联邦法律的重要组成部分，引入废弃物管理层次原则；日本，发布了《绿色增长战略》，循环型社会，2050年实现碳中和的目标。

可以看到，从未来发展的角度解决这些废弃物的污染问题，同时实现资源化循环利用，实现低碳绿色发展，这是国际的共识。

有机固废研究热点

在过去，有机固废的处理主要停留在第一阶段，主要是污染的控制为主。而现在我们通过科技创新技术，在污染控制的同时要实现有机固废的高转化率，实现资源的回收利用。目前我们已有一些智能化的装备，包含生物处理、热处理等各种技术，但是技术和装备的整体水平，还不能适应未来既要污染控制又要实现资源化的提升的要求。所以在这样的基础背景下，我国和其他世界各国的同行们也是不遗余力的在这方面进行研究。 生物转化、热化学转化与固液分离是当前有机固废的研究热点。

1、生物转化研究热点

从有机固废生物处理的角度来看，厌氧消化是易腐有机固废资源化核心的技术手段。

厌氧消化工艺的发展

厌氧消化理论发展

固相厌氧消化发展滞后， 但是在污水处理的厌氧消化方面的发展速度相当快。从过去的混合反应器一直到现在的IC反应器，在经过近四十年的发展，已经形成了很完善的技术。比如食品工业，像啤酒厂废水的反应停留时间，从过去的二十几天可缩短到一天，这方面得益于颗粒污泥的发展。但是目前在固废的厌氧消化方面，就我们提到的污泥、餐厨、秸秆，总体还是采用全混的反应器，整体的效率还是比较低，这是我们面临如何 实现高效资源利用 的一个难点。其次是甲烷含量，目前在50%-70%。如何通过科技创新的方式提升甲烷产量， 减少二氧化碳产量，缩短停留时间，提高转化效率 ，是有机固废的厌氧生物处理方面在未来很重要的方向。

2、热化学转化研究热点

3、固液分离研究热点

发展方向

1、固废资源转化与安全处置 理念转变

我们要转变观念，形成系统性思维，特别在双碳的背景下，不要只说处理，也要谈利用。从它的能级的角度、资源化的角度，进行源头减量—资源化循环—末端处置，是国际上的一个共识。过去中国的发展是污染治理第一位，很多是不惜一切成本的，但是未来的社会肯定是以资源循环为主，这就需要靠我们大家的努力去实现。过去的技术在设计上是以污染控制为主，将来可能就是以无害化为目标，资源化是手段，这样的技术才有很好的生命力。另外要加大清洁生产，像垃圾、厨余源头的减量，这是固废减量的重要环节。

2、环境治理两大 科技转变

由“污染减排单一目标” 向 “绿色-低碳-健康多目标协同治理” 转变

由“污染物-无害化单向过程” 向 “污染物-再生资源循环过程” 转变

3、第四轮科技革命的驱动

第四轮的科技革命现在正在兴起，这个当中分子生物学、纳米科学包括信息技术必须要交叉，如果还是继续守在环境工程的领域那么这个领域的突破会很难实现。需要有新的研究范式，包括原始的创新，一些新的原理，新的方法。在这个方面我们国家的一些高校里已经有一些技术出现，但基本都还处在实验室的水平。

4、 碳排放指标 驱动技术创新

从未来的发展来看，不管我们做研发也好，还是产业也好，碳排放肯定会作为一个约束性的指标。我们过去主要考虑的是经济指标，但是未来考察环境效益，除了达标以外，还要进行碳排放的量化考核，所以这个也是我们未来在有机固废研发，或者是新技术开发的一个很重要的方面。

5、理论创新： “黑箱”→“灰箱”→“白箱”

未来黑箱如何实现调控，我们在实验室做了很多的物理模型，将来如果在生物代谢过程当中，它的一些中间产物，包括信号分子能够检测到，以及将来会有大数据模型，通过大数据模型和物理模型的耦合，这样可以大大促进厌氧技术的发展。

6、 技术创新 模式转变

现在高校有很多的想法，有很多的技术，但是现在还停留在书架上，如何让这些技术真正的变成一个技术，国际上通常公认的是九级就绪度，在这个九级真正变成技术当中，特别是一些从0至1技术的突破，我觉得创新的全链条是很重要的一个因素。

7、 多介质协同 模式创新

我们的产业要有规模化，最后还是要有经济效益。在这样的情况下，像协同处理的这种方式，比如说城乡易腐的有机固废可以集中起来协同处理，这样增加规模效益，同时也能够实现多介质的互补，对产生的燃气、沼渣的利用能达到一定规模的话，也可以让这些新的技术更好的落地，也体现我们二十大提出的降碳、减污、扩绿、增长，实现增长增值。

结语

易腐有机固废 产量大，多介质，成分复杂 ，具有 污染与资源双重属性 ，传统处理处置技术转化效率低、资源化利用不足；
易腐有机固废 减污降碳资源化技术创新 是未来重要发展方向， 机遇与挑战并存
未来重点突破 多介质复杂体系下 的交互作用机制的识别及 多介质反应动力学 的定向调控机理，形成新原理、新方法
多学科交叉融合、先进分析与表征手段、人工智能技术、大数据等 是技术创新的突破口，会超出预期
双碳背景下，易腐有机固废资源化要 打破传统思维 ，从 全生命周期 角度秉持 “绿色、低碳、循环” 理念，实现易腐有机固废技术创新突破

来源 | 上海环联

编辑 | 匡宋尧