一、 技术研发背景 （1 1 ）近年来我国垃圾焚烧飞灰产生量快速大幅增长，处置能力严重不足随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，生活垃圾产生量大幅增加，年产生垃圾量约为 2.5 亿 t，占世界总量的 1/4，相当长一段时间内还将以每年8%-10%的速度增长。目前我国垃圾焚烧飞灰的处置受场地和技术的制约越来越严重，局部地区已出现不能及时安全处置或处置成本过高而不能维持运行的尴尬局面，并严重阻碍了这部分地区生活垃圾处置由传统填埋向焚烧发电的转型。 （2 2 ）垃圾焚烧飞灰属于危险废物，需得到妥善处置根据《国家危险废物名录》，垃圾焚烧飞灰属于危险废物。垃圾焚烧飞灰对环境和人类生活的危害在于其重金属不能依靠水体和土壤自身的净化作用消除，只能迁移。由于重金属容易在生物体内聚积，随着时间的推移，当重金属在生物体内积聚到一定量以后就会导致生物体畸形或导致突变，甚至生物体死亡。重金属对人体的另一危害途径是通过食物链传递。例如，生活在重金属含量较高环境下的鱼、虾体内会富集重金属，一旦这些食物被人体摄入，经过一段时间的积累，就会对人体健康造成极大的危害。特别是发生在日本的由汞污染引起的“水俣病”和由镉污染引起的“骨痛病”事件、以及在欧洲陆续发现的由重金属污染导致的一系列公共卫生健康问题，都使重金属污染引起人们广泛的关注。垃圾焚烧飞灰中的二噁英是一种非常稳定的亲脂性固体化合物，可溶于大部分有机溶剂，容易在生物体内积累。二噁英的污染具有持久性、脂溶性和蓄积性等特点。 未来随着垃圾焚烧飞灰产量的快速增加，如果不能妥善解决无害化处置垃圾焚烧飞灰的问题，不但会制约垃圾焚烧产业的健康发展，同时会对该地区的环境造成严重影响。 （3 3 ）垃圾焚烧飞灰的处置问题已经受到了国家相关部门的高度重视2016 年 10 月，国家住建部、发改委、国土部、环保部联合发文《关于进一步加强城市生活垃圾焚烧处理工作的意见》（简称《意见》），意见提出在生活垃圾设施规划建设运行过程中，应当充分考虑垃圾焚烧飞灰处置出路，鼓励跨区域合作，提出“推进区域性垃圾焚烧飞灰配套处置工程建设”，统筹生活垃圾焚烧与垃圾焚烧飞灰处置设施建设，并开展垃圾焚烧飞灰资源化利用技术的研发与应用。 （4 4 ）北京地区的垃圾焚烧飞灰处置问题十分迫切截止至 2017 年底北京市已建成并投产 5 座垃圾焚烧厂：鲁家山垃圾焚烧厂、高安屯垃圾焚烧厂、海淀大工村垃圾焚烧厂，顺义垃圾焚烧厂，南宫生活垃圾焚烧厂，2018 年北京市正在加紧推进建设阿苏卫、通州、顺义二期、密云、怀柔 5处垃圾焚烧厂，按照规划到“十三五”末，北京市垃圾焚烧飞灰年产生量将达35 万吨以上，目前北京市的垃圾焚烧飞灰处置方式主要为水泥窑协同处置和制备陶粒资源化利用，这两种处置方式的消纳能力无法满足北京市的需求，垃圾焚烧飞灰无害化处置迫在眉睫。基于以上现状，研发团队开发出了一种可安全并大规模资源化利用垃圾焚烧飞灰的新技术¬——深部胶结充填采矿协同资源化利用垃圾焚烧飞灰技术。 二、技术原理 （1 1 ） 全固废充填料强度形成机理 胶结充填采矿协同资源化利用垃圾焚烧飞灰技术充分利用了“硅的四配位同构化效应”和“复盐效应”。钙矾石（Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 ·(OH) 12 ·26H 2 O）是普通水泥混凝土中最常见的复盐矿物，也是大部分地下采矿胶结充填硬化体中最常见的复盐矿物。钙矾石的溶度积常数为 1.1*10-40 。本项目组的前期研究结果表明，钙矾石在水中的饱和铝离子浓度比水淬高炉矿渣微粉在水中的饱和铝离子浓度低10 倍以上。因此在有足够 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 离子供给的体系中，钙矾石的结晶将能持续促进水淬高炉矿渣微粉中的铝氧四面体从矿渣的玻璃体网络中体解出来，从而促进矿渣中较高聚合度的硅-铝氧四面体的链接被破坏，形成大量的活性硅氧四面体或硅氧四面体团，为发生硅的四配位同构化效应或形成 C-S-H 凝胶奠定基础。其中钢渣主要为胶凝体系要提供 Ca2+ 、OH - 和少量硅氧四面体。而钢渣中的 Mg2+ 和 Fe 2+ 在胶凝体系中起到与 Ca 2+ 类似的作用。较大量的脱硫石膏主要为体系提供源源不断的 Ca2+ 和 SO42- 。垃圾焚烧飞灰的主要成分为垃圾焚烧后产生的无机物和重金属等，当烟气净化采用干式或半干式反应法时，另含有一些反应生成物（如 CaCl 2 、CaSO 4 ）和部分未完全反应的 Ca(OH) 2 等物质。可为胶凝体系提供大量的 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 。同时垃圾焚烧飞灰中有含量较高的 Cl- ，在矿渣水化过程中会形成含氯水化产物水化氯铝酸钙，氯盐在矿渣水化过程中会形成 NaOH 等碱性物质，提高液相碱度，促进矿渣水化的进一步进行。 （2 2 ）重金属固化的机理 胶结充填采矿协同资源化利用垃圾焚烧飞灰技术在胶凝材料的水化过程中实现了对垃圾焚烧飞灰中重金属的固化，胶凝材料的主要水化产物为钙矾石、C-S-H 凝胶和类沸石矿物等，几种产物对该体系固化重金属均有贡献。重金属元素能够以类质同象的方式进入钙矾石的晶格而被固化，而 C-S-H凝胶具有很强的吸附重金属的能力。另一方面，以砷菱铅矾-砷铅铁矾类复盐矿物（(Pb, H+ )(Al 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ )3 (SO 42- , AsO43- )2 (OH) 6 ）为代表的含砷铅矾类复盐矿物也可以在砷、铅化合物的参与下快速消耗溶液中的 Al3+ 、Fe 3+ 、Fe 2+ 、OH - 和 SO42-等离子，因此也能促进体系中矿渣微粉、钢渣微粉和脱硫石膏的消耗，这类复盐在水中的溶解度极低。在较高 pH 值条件下，这类复盐的结晶可以使砷和铅在水中的浓度都达到饮用水的标准。近些年的研究结果还表明，砷和铅可以进入类沸石相的水化硅铝网络体中平衡电荷，或作为网络体骨干的一部分而被高度固化。 （3 3 ）二噁英固化的机理 二噁英（dioxin，DXN），化学名为二氧杂环乙烷，标准状态下一般呈白色固体，无色无味；熔点约为 303～305℃，当温度达到 705℃以上时开始分解；难溶于水，美国环保局（US EPA，1900）推荐 2，3，7，8—TCDD 的水溶解度为 19.3ng/L，易溶于有机溶剂和脂肪；二噁英的蒸气压很低，大致为 8.3×10-13 ～4.8×10 -8 mmHg，一般随取代氯原子数目的增加而降低，在大气环境中超过 80%的二噁英分布在大气颗粒物中。大部分的二噁英在生物体内不易被代谢，具有生物蓄积与生物放大作用。现行的垃圾焚烧技术的炉内温度可以达到 850℃～900℃，绝大部分二噁英已经被分解，加之二噁英具有极低的溶解度和饱和蒸汽压和极高的脂溶性，所以垃圾焚烧飞灰中二噁英通过溶解于水中和挥发传播的比例很小，只可能通过随垃圾焚烧飞灰颗粒进入土壤和水环境以造成污染，本技术通过物理包裹的方法断绝了其污染传播途径，具体为矿渣基胶凝材料-垃圾焚烧飞灰水化反应所形成的固化体系中含有大量的 C-S-H 凝胶，其紧致的结构可降低整体固化体的渗透性，把含二噁英颗粒包裹固定其中。

该项目围绕建筑固体废物高效资源化利用的重大社会需求，研发了适合我国特点的 分离、分选和质量调控等建筑垃圾处理工艺和核心装备，建立了建筑固废的全组分多路 径资源化利用模式，研发了建筑垃圾系列再生产品，形成完整产业链。该项目成果已在 北京、上海、河南等25个省市自治区建成生产线80余条，开发出再生混凝土、干混砂浆、 透水砖等系列产品，实现产业化应用。鉴定专家认为：成果拓宽了我国建筑固废资源化 利用途径，为改善建筑固废资源化利用模式、规范管理和行业健康发展提供了技术保障， 总体达到国际先进水平，对节能、环保和绿色制造有重要推动作用。

该项目围绕建筑固体废物高效资源化利用的重大社会需求，研发了适合我国特点的分离、分选和质量调控等建筑垃圾处理工艺和核心装备，建立了建筑固废的全组分多路径资源化利用模式，研发了建筑垃圾系列再生产品，形成完整产业链。该项目成果已在北京、上海、河南等25个省市自治区建成生产线80余条，开发出再生混凝土、干混砂浆、透水砖等系列产品，实现产业化应用。鉴定专家认为：成果拓宽了我国建筑固废资源化利用途径，为改善建筑固废资源化利用模式、规范管理和行业健康发展提供了技术保障，总体达到国际先进水平，对节能、环保和绿色制造有重要推动作用。

项目成果具有很强的技术先进性和市场推广潜力，受到专家高度评价。

我国已经成为电池生产大国，国内电池行业对软包装材料的需求量十分巨大。该材料主要用于锂电池生产企业，包括手机电池、钮扣电池、笔记本电脑电池、DVD电池、照相机电池，以及将来的电动车电池等，涉及的行业非常广泛，预计到2015年总市场需求量将超过8000吨。但是，目前为止国内没有任何企业能够生产出完全满足要求的软包装材料，因此，软包装材料的研究和开发成为电池行业提高国产化率、降低成本和提升企业竞争力的迫切需要。华东理工大学于2003年联合江苏中金玛泰医药包装有限公司进行该类软包装材料的前期研究，主要研究内容是对聚合物锂电池软包装材料体系的成分、组织和功能进行一体化设计，开发出适合于聚合物锂电池生产工艺和技术要求的复合软包装成型材料，用于电池芯的内包装。经过多年的艰苦努力，目前已经掌握了该材料制备中的关键技术，尤其是已经很好地解决了复合膜耐电解液腐蚀的问题，并大幅提高了复合膜内膜的剥离强度。实验室小试样品已送至惠州TCL金能、东莞新能源、国光电池、合肥荣仕达、上海南都等几家电池厂试用，结果表明部分关键指标基本上能满足生产要求，小试样品的性能明显优于韩国产品，与日本产品相当，而在初始剥离强度和耐高温性能方面则超过日本产品。本项目具有自己的核心技术，相关的技术申请两项发明专利，一项获得公开，一项获得授权。

污水处理、石油化工、煤气和煤炭焦化、有色金属冶炼等行业在生产过程中往往向大气排放大量的硫化物。这些硫化物，一方面是宝贵的化工原料，另一方面又是污染环境的有害物质。硫在环境中大量以硫化氢、硫氧化物及有机硫形式存在，很多硫化物具有刺激性气味，严重影响大气环境、植物生长以及居民的日常生活。所以，严格控制这些重点行业排放含硫化物的气体，对保护环境具有十分重大的意义。 北京化工大学开发了新型含硫化物工业废气绿色净化工艺，并对脱除的硫化物进行综合利用，达到防治与资源化的双重目标。 北京化工大学研制了新型复合液体脱硫剂，开发了湿法氧化脱硫异相处理新工艺，克服醇胺吸收法及湿法催化氧化（如PDS法）等均相处理硫化氢方法中脱硫剂组成配制复杂、易降解、易流失、需要定期补给脱硫剂活性成分和脱硫工艺必须严格控制脱硫剂水反应液的酸碱度等缺陷，实现反应净化及副产物的自动分离，直接将复合气体组分中含硫成分转化为单质硫，避免脱硫过程工艺长、能耗大、设备腐蚀、脱硫剂降解、被水稀释而导致脱硫剂成分变化和流失的二次污染等问题，达到气体净化及资源化的目标。 技术指标为1、可处理废气指标: 硫化氢气体含量为0～100％（wt）；2、脱硫剂指标: 热稳定性≤200℃，粘度≤100mPa·S，含水量≤20ppm，活性成分≥25％（wt/wt）；3、工艺指标：温度为室温～200℃，压力为常压，空速为200～2000h-1；4、经济指标：脱硫率≥99％，硫磺纯度≥99％，使用寿命≥3年。应用范围为石油炼厂气脱硫，天然气、焦炉煤气脱硫，废水处理末端废气的治理。本项目的核心是应用异相在线分离技术。脱硫剂合成工艺简单且性能稳定，脱硫工艺具有脱硫剂流失性小、节约用水、反应分离一体化、工艺流程短及不造成二次污染的特点，能够替代传统液体脱硫剂，应用于石化炼厂气、天然气、焦炉煤气等的高浓度脱硫，也可以用于石化工业等废水处理末端低浓度有毒废气的现场处理，充分表现出适用范围广、效率高、节水、无二次污染、易再生循环使用等方面的优点，具有重大的环境保护功能，市场前景相当广阔。制作单元化操作设备与工艺，根据不同需求实施单元组合集成，设备投资小，在精细化工及资源环境领域的广泛使用将产生巨大经济效益和社会效益。

针对珍稀的植物材料，通过体细胞克隆技术进行高效繁育，获得优良性状并固定，提高珍稀资源植物生长效率、成活率和活性成分含量，为实现规范化、大规模种植和深度开发珍稀资源植物提供种源保障，是现代农业和高新医药企业GAP基地建设所需的高品质种源解决方案之一。 植物的繁殖方式有无性繁殖和有性繁殖两种。无性繁殖通常是种植散户自己留种繁殖，没有优选更新，种质易退化，影响资源植物的质量和产量。同时还存在着繁殖周期长，效率低，耗种量大等问题，很难满足高效率的大规模种植的需要。有性繁殖过程中，一是种子能繁育的，可以育苗后移栽，但没有经过优选的品种种苗的质量会存在着不稳定，品质差异较大的问题。另一种是种子无胚乳，在自然状况下萌发率极低，甚至不萌发，因此，种子繁育存在着十分困难的技术障碍。 体细胞克隆技术在无菌环境下，用少量的珍稀植物活体材料在优化的培养基上进行扩大培养、繁殖，快速生产出优质、稳定、大量的种苗，可以实现珍稀资源植物的规模化生产，解决现代农业和高新医药企业GAP基地建设中种源问题，为珍稀资源植物的深度开发奠定坚实的基础。

针对珍稀的植物材料，通过体细胞克隆技术进行高效繁育，获得优良性状并固定，提高珍稀资源植物生长效率、成活率和活性成分含量，为实现规范化、大规模种植和深度开发珍稀资源植物提供种源保障，是现代农业和高新医药企业GAP基地建设所需的高品质种源解决方案之一。 植物的繁殖方式有无性繁殖和有性繁殖两种。无性繁殖通常是种植散户自己留种繁殖，没有优选更新，种质易退化，影响资源植物的质量和产量。同时还存在着繁殖周期长，效率低，耗种量大等问题，很难满足高效率的大规模种植的需要。有性繁殖过程中，一是种子能繁育的，可以育苗后移栽，但没有经过优选的品种种苗的质量会存在着不稳定，品质差异较大的问题。另一种是种子无胚乳，在自然状况下萌发率极低，甚至不萌发，因此，种子繁育存在着十分困难的技术障碍。

根据有关内部统计数据，中国目前有近17％的城镇污水处理厂产生的污泥去向不明，同时大约67％的污泥以简单填埋为最终出路。针对目前城市污泥难处理及市场巨大的特点，采用超临界水氧化技术处理城市污泥，实现城市污泥的无害化处理。超临界水氧化技术（Supercritical Water Oxidation，简称SCWO）是利用水在超临界状态下所具有的特殊性质，使氧化剂和有机物完全溶解在超临界水中并发生均相氧化反应，迅速、彻底地将有机物转化成无害化的CO2、N2、H2O和无机盐等小分子化合物。相比传统的城市污泥处理方案，SCWO具有突出的优势，能取得巨大的经济、环境和社会效益。 该系统集有机物去除、脱盐除渣、余热利用/制取富氢气体、防堵塞、防腐蚀多项功能于一体，能够同时实现城市污泥等有机废物/废水的无害化处理与资源化利用过程。城市污泥经过示范装置处理后出水的COD为25mg/L，氨氮为2mg/L及色度可以与洁净水媲美，完全能实现达标排放。该装置实现了城市污泥化学需氧量(COD)减排和脱盐处理的一体化过程；最大程度地利用反应后液体的热量，降低了装置运行成本；在装置中实现脱盐处理和泥渣分离；反应后的清洁液体作为装置的蒸发壁水进行循环利用；采用撬装式结构形式，方便安装和运输；可实现城市污泥超临界水部分氧化/气化的产氢过程。

1 成果简介本项目针对目前我国电子废物规模化的回收处理企业较少、技术储备以及设备设施能力不足，缺乏成套的深度资源化利用技术的现状，研发出一批具有自主知识产权的废计算机类电子废物破碎分选、分离提纯、产品高值利用的关键技术和成套设备。其中，在废计算机类设备的拆解处理、废显示器类资源化处理工艺、废电路板拆解处理和组合资源化工艺以及废电池组合资源化处理工艺等方面均具有突破性进展，并形成了技术和设备的集成；在电路板热冲击破碎预处理技术和破碎设备专用刀具、锥屏分离专用设备等方面的研究达到了较高水平。 其中依托专题研发了废计算机设备类自动化拆解生产线以及专用工具和设备研发，实现规模化和高效率流水线作业模式，材料回收率达到 90%以上，高于欧盟《电子废物回收处理指令》（ 2005 年） 要求的 75~80%； CRT 显示器锥屏干法快速分离设备分离效率达 2 分钟/台，相比其他分离技术提高了 2-3 倍。其技术适应强、设备造价低，操作简单； LCD 显示器资源化处理技术和设备的研发，可实现汞灯管无损拆除、液晶的高效分离处理和铟金属的回收；基于改性的废电路板预处理技术和设备，可显著提高解离度达 100%，实现铜金属回收率达到 95%以上。其可有效解决废弃计算机设备的资源化回收利用问题，对环境无害化处理进行了有益的探索。其中在废电路板、 LCD 显示器、 CRT 显示器和锂电池处理技术方面取得了创新性的成果，为建立我国电子废物处理技术体系提供了示范。2 应用说明项目研发的废计算机拆解示范线、显示器类（包括 CRT 锥屏分离和资源化技术与设备，LCD 资源化成套回收技术与设备）、废电路板拆解及其金属回收技术方法和设备、以及废锂电池的资源化回收技术方法和设备、相关环保设施等， 在电子废物处理企业中进行了应用，并取得了良好的效果。本课题开发的锥玻璃再生利用资源化工艺技术方案与企业开展合作，开发了以 CRT 锥玻璃为原料的室内装饰玻璃工艺品。 （ 1） 废电路板金属、非金属高效解离技术-低温热处理装备的研发（低温真空电阻炉系统）  （ 2） 废电路板专用陶瓷刀具材料及专用涂层刀具的制备  （ 3） 废 CRT 显示器屏、锥玻璃分离设备  （ 4） CRT 玻璃资源化产品  （ 5） LCD 回收处理关键设备  （ 6） 废锂电池处理试验装置 3 效益分析研究成果解决了典型电子废物资源化技术的关键问题以及电子废物污染环境的突出问题，为苏州市电子废物的问题提供了创新性和工程化的解决方案。在项目实施过程中，将研究成果建设成为生产设施和设备，并投入使用，取得示范效应，并产生了良好的经济效益，项目优势得到验证。4 合作方式转让或者联合推广。5 所属行业领域环境领域。