聚苯乙烯泡沫塑料(PS)又称为发泡聚苯乙烯，因其具有易成型、价格低、使用性能佳等优点而被广泛用于新型包装材料、建筑保湿材料、隔音绝热材料等，但使用后的聚苯乙烯泡沫塑料大量被废弃，加上其难以自行降解而造成了众所周知的“白色污染”。聚苯乙烯分子中苯环具有较高活性,可以通过化学改性向苯环中引人其它官能团, 如磺酸基、羧酸基、羟基等, 使其转变成具有目的功能性的高分子材料，如用作水处理助剂、胶黏剂，或催化裂解制备苯乙烯单体、燃料等。废聚苯乙烯泡沫塑料经磺化改性后，可制备混凝土减水剂和油井水泥外加剂等。聚苯乙

工业固体废渣的有效处置、生态环境污染的源头治理、新老建筑物的节能降耗、海绵城市建设中的排水蓄水、美好城市建设中的路面装饰及传统建材生产对土地资源的消耗等，是国民经济和社会持续发展迫切需要解决的重大问题。本成果以尾矿（黑色金属尾矿、有色金属尾矿、稀贵金属尾矿和非金属尾矿）、燃料废渣（粉煤灰、煤矸石、石油焦等）、冶炼废渣（钢铁冶金渣和有色金属冶金渣）、建筑垃圾、水处理污泥及工业粉尘等工业固体废渣为主要原料，制备建筑物隔热保温隔声用泡沫陶瓷、海绵城市建设用透水陶瓷、裸露路面及建筑物装饰用陶瓷板等新型建筑材料制品，提供全固废或以工业废渣为主要组成的新型建筑材料的产业化技术与方案。 根据不同尾矿、燃料废渣、冶炼废渣、建筑垃圾、水处理污泥等工业固废的化学组成与物相特点，利用各废渣化学组成间的协同-互补-相克原理，通过组成的科学设计和工艺控制，实现工业废渣的最佳组合、最大化利用和高附加值利用；通过化学键合和物理包埋技术，实现对废渣中可能存在的重金属离子的固溶与固封，使制品不产生二次污染。其中，泡沫陶瓷的固废含量为100wt%，体积密度0.37-0.61g/cm3，气孔率78.3-88.5%，抗压强度2.9-8.1MPa，抗弯强度1.4-4.3MPa；透水陶瓷的固废含量为100wt%，透水系数4.68×10-2cm/s，抗压强度72.3MPa，抗弯强度13.3MPa；陶瓷板的固废含量为100wt%，体积密度1.96～2.01g/cm3，最高抗压强度346.5MPa。 优势：（1）原材料优势：以工业废渣为原料，无需消耗化工原料及矿产与土地资源；（2）技术优势：利用各废渣化学组成间的协同-互补-相克效应及固溶-固封技术，既可实现废渣的最佳组合、最大化利用，又可赋予制品优良的综合性能，还可降低烧结温度与时间，从而减少制备过程的能源消耗与排放。（3）其它优势：与有机泡沫材料相比，无机泡沫材料耐高温，无安全隐患；与免烧结泡沫水泥相比，烧结泡沫陶瓷的强度高，使用可靠性强。

为解决有机固废来源广泛、热解特性差异大、热解装置运行不稳定等难题，针对不同来源有机固废，构建了差异性的热解策略，开发了气固双循环热解技术、静态回转热解技术、旋转步进热解技术以及旋转耙式热解技术等。已在新疆、重庆、湖北、黑龙江、江苏等地推广建立了20余套工业应用装置。用户认为，热解装置运行稳定性强、处置效率高、经济效益好。 目前，项目团队正与多家央企单位进行合作洽谈。该成果申请国家发明专利21项，其中授权14项。多项具有完全知识产权的核心技术突破了行业发展壁垒，达到了国际领先水平，荣获中国发明协会发明创新一等奖等奖励5项。

1. 痛点问题 2021年12月，生态环境部会同相关部门印发了《“十四五”时期“无废城市”建设工作方案》，指出将在100个左右地级及以上城市开展“无废城市”建设，对提升城市固体废物的全过程管理水平提出了更高的要求。然而，当前我国许多城市固体废物产生量持续加大，无害化处置能力尚未得到有效保障，处理设施布局零散，固体废物精细化、信息化管理水平较低，在构建先进的城市固体废物管理模式中面临顶层设计、基础设施、管理体系等软硬件条件的不足，显著影响“无废城市”建设成效及固废管理领域碳减排目标的实现。亟需改进传统碎片式、分种类、智能化水平较低的固体废物管理模式，依托物联网和智慧支撑技术形成多种类型固体废物分类-收运-协同处置全链条系统性方案，充分发挥固废处置中的减污降碳协同增效作用，提升城市固体废物处理在全环节规划设计、工艺技术集成优化、工程及园区的可持续运营等方面的综合实力。 2. 解决方案 针对城市固体废物全过程管理问题，本项成果发挥清华大学环境学院循环经济产业研究中心在城市固体废物管理理论研究、工艺优化调控和规划决策应用等领域的长期积累，开发“无废城市”建设顶层系统规划工具，研发全链条工艺模拟与优化技术，搭建基于物联网和大数据的城市固废智慧化管理平台，形成能够有效服务于“无废城市”建设的城市固废分类-收运-协同处置全链条系统性解决方案。具体包括： （1）针对城市固体废物处理处置系统存在的现实问题，在整个城市层面构建从源头分类减量到末端处理处置、处理设施协同共生的工程技术体系和管理运营模式，打造处理设施协同共生、碳减排和二次污染集中控制效果显著、实现物质有序循环和能量梯级利用的多源固废协同处置园区，构建无害化、资源化、可持续的城市循环代谢链网； （2）开展多源固废处理处置工艺机理模拟，揭示固废-水-能耦合代谢路径与减污降碳潜力空间，实现工艺参数优化；模拟不同固废管理路径对物流、能流的影响，支撑不同应用场景下涵盖源头分类及减量化、污染处理处置、残余物集中控制全过程的工程技术体系优化； （3）基于物联网、智能监控、在线仿真技术等，构建城市固废管理多源异构大数据系统，形成原创性固废智慧管控技术，支撑建立集固废监测、溯源、预报、应急、调控等功能于一体的可视化管理平台，提供多场景、多效能、智慧化城市固废系统性解决方案。 合作需求 （1）与从事城市固废处理、再生资源回收利用、静脉产业园建设等领域的企业以及绿色金融机构开展业务合作； （2）项目孵化需办公场地500平米，天使轮融资需求约3000~5000万。

我国每年农林固废、城市厨余垃圾等生物质固废中近 60%被焚烧 或随意处置，严重污染环境，也是造成雾霾的重要原因之一。南开大 学生物质资源化工程中心多年来致力于以生物质固废为原料生产有 机肥系列技术的研究应用，获得了高效降解木质纤维素、淀粉、蛋白 质、油脂等的细菌、放线菌和真菌，构建了微生物菌种库和系列化菌 剂；开发了可在 5-15 天内将生物质固废转化为有机肥料和富含有益 微生物的生物有机肥生产工艺及系列化产品；自主设计研发了以布尔玛金式搅拌装置为基础的微生物发酵装置，开发了系列化的微生物好 氧/厌氧发酵装置。 本项目已申请国家专利 50 项，其中授权发明专利 10 项、实用新 型专利 5 项；代表性 SCI 论文 5 篇，出版专译著 7 部；本项目有关技 术已被深圳芭田公司、天津百利阳光公司应用，近三年产生了显著的 经济、社会和环境效益；本项目已获得 2017 年中国产学研合作创新 成果一等奖。

我国每年农林固废、城市厨余垃圾等生物质固废中近 60%被焚烧或随意处置，严重污染环境，也是造成雾霾的重要原因之一。南开大学生物质资源化工程中心多年来致力于以生物质固废为原料生产有机肥系列技术的研究应用，获得了高效降解木质纤维素、淀粉、蛋白质、油脂等的细菌、放线菌和真菌，构建了微生物菌种库和系列化菌剂；开发了可在 5-15 天内将生物质固废转化为有机肥料和富含有益微生物的生物有机肥生产工艺及系列化产品；自主设计研发了以布尔 玛金式搅拌装置为基础的微生物发酵装置，开发了系列化的微生物好氧/厌氧发酵装置。 本项目已申请国家专利 50 项，其中授权发明专利 10 项、实用新型专利 5 项；代表性 SCI 论文 5 篇，出版专译著 7 部；本项目有关技术已被深圳芭田公司、天津百利阳光公司应用，近三年产生了显著的经济、社会和环境效益；本项目已获得 2017 年中国产学研合作创新成果一等奖。

项目背景及主要用途： 有机固体废弃物主要包括城市生活垃圾、规模化养殖场畜禽粪便、秸秆、城 市污泥等。其产生量巨大，且有机质含量高,若直接排放，将对环境造成严重污 染。对有机固体废弃物的处理迫在眉睫。而厌氧发酵实现了有机固体废弃物到清 洁能源的转换,符合国家倡导的废弃物减量化、资源化、无害化资源化处理的要 求，实现了环境与能源双赢的局面。 技术原理与工艺流程简介： 该技术采用混合物料厌氧发酵，对基质性质进行调节，提高系统运行稳定性 154天津大学科技成果选编 155 和效率，对有机固废进行无害化和资源化处理，建立实时监测和预警系统，保障 工艺系统安全运行。 技术特点： （1）反应装置停留时间短 （2）沼气产量高 （3）充分回收生物质能 已有示范工程：市政污泥与餐厨垃圾发酵示范工程（深圳） 应用领域： 该技术适用于污水处理厂剩余污泥、有机固体废弃物、农业废弃物的处理。 

本技术创新利用廉价有机固废快速改良滩涂土壤，增加滩涂土壤的有机质。一方面，将有机固废进行资源化利用，减少了有机固废焚烧带来的 C 排放；另一方面，为滩涂土壤快速改良提供了一条新的途径。应用廉价有机固废实现滩涂土壤 3-5 年即可种植农作物。

本技术针对高含水有机固废提出无需干化、直接阴燃的技术路线，从原理上克服了低热值固废焚烧处置的技术劣势。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 我国城镇有机固废具有高含水率、低热值的特点，传统的焚烧处置技术往往能耗高、投资大，难以推广应用。本技术针对高含水有机固废提出无需干化、直接阴燃的技术路线，从原理上克服了低热值固废焚烧处置的技术劣势。