超級微波爐能否化解垃圾圍城

　　垃圾處理是城市管理中的一個大難題。據統計，全國600多座城市已堆放或填埋各類垃圾80億噸，約有1/3的城市被垃圾包圍。隨著我國經濟高速發展和城市化進程，這個數據還以平均每年8％～10％的速度遞增。我們能否找到吞垃圾、吐能源的方法來破解“垃圾圍城”之困？近日，一種利用微波技術將生活垃圾分解為油、氣和活性炭等產物的新型裝置已經出現，未來或許能用這種技術實現垃圾處理與資源再生。

　　A.垃圾可分解成油和氣

　　人們每年產生的各類生活、工業、建筑垃圾有數億噸，這些被我們扔掉的塑料制品、廢舊衣物、餐廚垃圾、園林垃圾、醫療垃圾等有機固體廢棄物，除了被當作廢品焚燒成焦煳狀之外，其實還有更大的用處。

　　科學研究發現，垃圾中蘊藏著豐富的能源資源，垃圾物質可以發電、堆肥甚至煉油。美國更將垃圾稱為第二礦產，處理垃圾的行業也被視作朝陽產業。在我國，有研究人員測算，每年產生的垃圾可利用價值高達250億元。對于飽受能源短缺、油價上漲等問題困擾的中國來說，這些無處安放的垃圾其實是一個巨大的寶庫。

　　2011年，加拿大曾將微波輻照裂解技術用于廢舊輪胎回收處理，它的微波裂解廢輪胎處理設施，在分子水平上進行，不融化輪胎，而是降解斷裂分子鍵，幾乎實現報廢輪胎資源100%回收再利用，年回收90萬升燃油。

　　盡管微波輻照裂解技術應用于垃圾處理在國外還沒有先例，但這給垃圾處理指出了一個方向。

　　目前，我國利用微波技術分解垃圾的研究已經取得了一些進展。這種技術首先將原始垃圾進行分選，處理為適合用微波裂解的垃圾原料。垃圾在微波的還原性作用下裂解為氣、液、固三種產物，其后可利用化學化工技術將分揀后的垃圾微波裂解產物加工為產品，氣體產物經過處理后，可以直接進行燃氣發電。液體產物經油水分離器被分離，分離出來的水經廢水處理得到凈化。油則進入蒸餾塔，分離出不同沸點的燃料油。固體產物可制備活性炭，從其中分離出的硅鈣物，還可作為建材原料外賣，或加工為硅鈣板及含碳裝飾材料。

　　B.實現垃圾無害處理

　　傳統垃圾處理有三種方法：焚燒法、填埋法和堆肥法。但在垃圾處理過程中，人們發現雖然這些方法能部分解決垃圾處理難題，但都存在污染環境、資源利用率不高的問題。

　　作為國家環保產業重點推薦項目，中國航天科工集團公司二院23所已經研制出了利用微波技術裂解垃圾的裝置。這個大功率微波輻照裂解垃圾設備像一個超大號“微波爐”，它將垃圾進行微波加熱、分解，不但可將垃圾無害化處理，還可以分層次對垃圾進行能源綜合利用，實現多用途的變廢為寶。這也是目前國內首個能夠將垃圾處理和資源再生同步完成的先進技術，已在北京市的研發生產基地試驗運行。

　　“以前焚燒垃圾時黑煙裊裊的景象將不存在，裂解設備在爐內對垃圾進行無害化處理。因為在爐子里面沒有氧氣的條件下進行，不會像焚燒垃圾那樣，產生有毒氣體。處理過程在還原性條件下進行，不產生氮氧化物、硫氧化物、二英、高價的重金屬氧化物等有毒有害物，其中還有部分碳被固定下來，生產出活性炭，大大降低了CO2的排放，符合目前大力提倡的低碳經濟的要求，處理后的廢水達到國家排放標準，并能循環利用。”中國航天科工集團二院23所研究員魏世東說。

　　C.每天將可生產約3000立方米天然氣

　　進行微波裂解垃圾的關鍵部件是微波裂解腔，也就是超級微波爐的“大肚子”。作為垃圾物料在微波輻照下進行高溫裂解的反應容器，裂解腔的性能優劣直接決定了垃圾裂解的效率和產物質量。微波裂解腔的研制需要解決微波隔離、微波分布、物料分布、物料流動與控制、連續進出料、結焦處理和還原條件下的連續裂解等問題，是一個典型的多學科融合的綜合技術產物。

　　此次用于處理垃圾的微波裂解腔有效容積超過1000升，是目前已知的國內最大裂解反應腔。經過測算，一臺20KW功率的微波垃圾裂解設備處理1噸垃圾可以產生37.5立方米的天然氣，37升—62升燃料油和一定量的活性炭。150KW的“超級微波爐”每天可以處理80噸原始垃圾，預計可日產出2964升—4964升的燃料油，以及約3000立方米的天然氣，這相當于近600個天然氣罐的使用量。

　　據統計，北京市2014年全市生活垃圾產量為733萬噸，日均2萬噸。如果都進行微波裂解處理，全北京垃圾處理生產再利用將產生2749萬立方米天然氣和2716萬升-4526萬升液體燃料，不僅能夠解決目前垃圾圍城的窘境，更能真正實現變廢為寶，實現環境和資源的可持續發展。

　　目前這種裝置正在試驗與演示驗證階段，計劃日處理20噸原始垃圾。試驗成熟后，裝置將達到日處理近100噸原始垃圾的能力。多套裝置并線運行后，可大大增加垃圾處理廠處理能力和運行效率。微波輻照裂解垃圾設備后續還可通過系列化開發，形成一系列不同處理能力的微波輻照裂解垃圾裝置，滿足城鄉各種垃圾處理的需求。