固体废弃物微波技术处理及其资源化

高腾飞,肖天存,闫　巍,季生福*

(1.北京化工大学 化工资源有效利用国家重点实验室, 北京 100029;2.中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司, 北京 102209)



综述与展望

固体废弃物微波技术处理及其资源化

高腾飞1,肖天存2,闫巍2,季生福1*

(1.北京化工大学 化工资源有效利用国家重点实验室, 北京 100029;2.中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司, 北京 102209)

随着国民经济的快速发展，废旧橡胶轮胎、废旧塑料、废旧纤维素以及污泥等固体废弃物的量迅猛增加，固体废弃物的处理和资源化已迫在眉睫。在固体废弃物的处理及资源化过程中，微波技术具有加热速率快、加热均匀和固体废弃物有价值资源的选择性好等优点。采用微波技术处理废旧橡胶轮胎时，产物中的液体有机物选择性比较高，对炭黑和钢丝等物料的回收也比较简单，国外已有日均处理(6 000～7 000)条废旧轮胎的工业化生产线，可以实现废旧轮胎100%资源化再利用；在废旧塑料聚丙烯中添加石墨等微波吸收物质，然后进行微波技术处理，烯烃类组分的液体产物可以达到48.16%；废旧纤维素及其制品可以在较低温度下进行微波处理，废纸在200 ℃进行微波裂解可以获得15%的裂解气、42%的裂解油和43%的炭黑；含油污泥进行微波技术处理不但可获得液体有机物，还能够实现污泥的油水分离。因此，采用微波技术处理固体废弃物是一个废物的减量化、无害化和资源化过程，具有很好的应用前景。对近年来采用微波技术处理这些固体废弃物及其资源化的研究进展进行总结和评述，以期对我国固体废弃物处理和资源化的发展提供参考。

固体污染防治工程；固体废弃物；废旧橡胶；废旧塑料；废旧纤维素；污泥；微波

随着国民经济的迅猛发展，废旧橡胶轮胎、废旧塑料、废旧纤维素以及污泥等固体废弃物的量迅猛增加。2014年末,我国废旧轮胎产量达3.15亿条,约合11.35 Mt，废塑料产量达35 Mt，废旧维素制品产量接近100 Mt ，含油污泥产量相对较少,但也超过3 Mt。产量如此巨大的固体废弃物不仅严重侵占了生活空间，而且对大气、水体和土壤以及环境卫生均造成巨大影响，使我们赖以生存的环境承受了前所未有的巨大压力[1-4]。近年来，科研人员在对废旧橡胶轮胎、废旧塑料、废旧纤维素以及污泥等固体废弃物进行减量化、无害化和资源化处理方面进行了大量实验研究，并取得一定成果。

轮胎主要由内胎、外胎和垫带组成，其合成材料主要为天然橡胶、合成橡胶、炭黑、金属丝以及各种有机和无机助剂，具有弹性大和耐磨等特点。我国对废旧橡胶轮胎的处理实验主要集中在采用常规热源直接对废旧轮胎或将废旧轮胎与催化剂、生物质等混合进行的热解研究[5-7]。这些处理方式虽然在一定程度上实现了资源化过程，但是存在能耗大和周期长等缺陷。采用微波技术对废旧轮胎进行处理不仅能够实现废旧轮胎的完全资源化而且在节能以及裂解时间上具有明显优势[8-9]。

塑料是一种高分子聚合材料，由于不耐热，易变形、老化和破损，使用周期通常1～2年。废塑料裂解油化技术研究的不断深入，可缓解废塑料对环境的污染，而且实现了废塑料的废能转化[10-15]，但是由于不同种类塑料的裂解温度区间不同，不能实现塑料的混合裂解，采用微波技术只需在处理的塑料制品中添加某些具有微波吸收能力的物质，即可实现快速和高效的资源化裂解过程[16]。

纤维素主要是由植物光合作用合成的一种由D-葡萄糖基相互以β-1,4键连接形成的具有高度结晶区的超分子稳定结构，是生物质的主要组成部分，也是地球上分布最广且含量最多的一种可再生资源。我国对纤维素资源化处理的关注点主要集中在纤维素的水解、改性以及热解等方面，并且开发出许多各具特色的工艺技术[17-21]，但缺憾在于面对数量极为巨大的纤维素资源，只能进行小批量再利用，不能从根本上解决问题。由于微波技术独特的制热方式以及所用设备简单和能耗低，相对于其他技术而言，具有更为实际的工业化前景[22]。

含油污泥是一种成分极为复杂的非均匀质体，其成分主要包括水、泥沙、动植物残骸、微生物、少量重金属元素以及苯酚、多环芳烃、二噁英等有毒有害的物质。国内污泥处理技术主要为生物法和非生物法。生物法主要是通过微生物对污泥进行处理[23-24]。非生物法是涵盖生物法以外的全部污泥处理技术[25-29]。生物法处理污泥主要问题在腐熟过程中耗时较长，而且需要创造微生物的生存环境，制约了生物法的应用。非生物法在处理过程中通常需要加入某些催化剂，但在反应结束后催化剂回收困难。微波技术能够对污泥进行直接裂解处理，或添加某些廉价且无需回收的吸波物质进行更为高效的资源化过程[30]。

本文对近年来采用微波技术处理废旧橡胶轮胎、废旧塑料、废旧纤维素和污泥等固体废弃物以及这些固体废弃物的资源化研究进展进行总结和评述，对微波技术在固体废弃物处理方面的发展前景进行展望，以期对我国的固体废弃物处理及其资源化的发展提供参考。

1　微波技术处理固体废弃物的特点

微波为波长100 cm～1 mm、频率300 MHz～300 GHz的电磁波，为避免对雷达和微波通信的干扰，处理固体废弃物的微波技术中，通常采用的微波频率为(0.195～2.45) GHz[31-32]。微波技术在通信领域以外的应用主要依托于微波的热效应。微波热效应原理是在微波能与微波吸收物质分子相互作用并被吸收后，产生电子极化、原子极化、界面极化和偶极子转向极化，由于界面极化与偶极子转向极化的频率与微波频率相当，所以微波热效应主要通过这两种极化现象实现电磁能转化为热能。通常状况下，固体废物中的极性分子排列无序并作杂乱无章的分子热运动，当处于微波辐射的电磁场中时，极性分子会根据电场方向进行重新排列，并在微波作用下发生每秒数亿次的转动，使分子间产生剧烈摩擦，将电磁能转化为热能。由于微波具有一定的穿透能力，可使固体废物内部的极性分子发生同样的转动来加剧分子间的运动产生热量，而微波对物质的加热效率主要取决于物质的两种介电系数的比值tanδ(损耗正切值)，即用于表征材料消耗电磁能转变为热能的能力的介电损耗因子ε″与表征材料在微波场中被极化的能力的介电常数ε′之比。物质的损耗正切值越大，微波热效应就越显著[33]。

微波技术对于固体废弃物的裂解处理，是在无氧或充满惰性气体的微波裂解室中，通过微波发生器将微波能辐射到固体废弃物上，利用微波技术的热效应使微波场中的固体废弃物在极短的时间内迅速升温营造出裂解环境，从而将固体废弃物的高分子碳链断开，形成具有低分子碳链的裂解气、裂解油以及炭黑等具有再利用价值的物质。微波技术处理固体废弃物与其他技术相比，具有加热速率快，且更加均匀，实现的是一种整体加热方式；可以进行选择性加热；对多组分物质进行加热时会出现高温热点效应；能耗低、效率高、无二次污染；微波处理后无废弃残渣。

2　废旧橡胶轮胎微波技术处理及其资源化

轮胎含有质量分数30%以上的炭黑等强吸波物质，可以利用微波技术直接对废旧轮胎进行转废为能的裂解操作。Yatsun A V等[34-35]将废旧卡车子午线轮胎切割为约5 mm×5 mm小块，在1 kW和2.45 GHz微波辐射条件下，当物料被加热到(450～500) ℃时发生裂解反应生成气体、棕黑色具有特殊气味的液体以及具有孔道结构的含碳固体残渣，组成分别为9%、50%和41%。对裂解气产物和液体产物进行色谱分析，发现裂解气主要组分为H2和CH4，并且随裂解时间延长，H2含量逐渐增加，CH4含量逐渐减小。液体产物中具有芳香族结构的化合物含量较高，超过20%，且主要为苯、甲苯、二甲苯和烷基苯。裂解过程中，橡胶分子主链和侧链的单键和双键均会发生断裂形成H·、饱和碳氢化物R、不饱和碳氢化物R′以及碳和硫的自由基，液体和气体产物是通过上述自由基之间发生加成、加氢以及歧化反应形成。

Undri A等[36-37]在对组成为ω(C)=88.19%、ω(H)=7.23%、ω(N)=0.23%和ω(S)=1.76%的T1型号以及组成为ω(C)=87.48%、ω(H)=7.52%和ω(N)=0.35%，ω(S)=1.68%的T2型号的两种废旧轮胎碎块进行的微波裂解实验中发现，在同一微波频率下，不同型号轮胎的对应裂解产物产率差别不大，如在3 kW和裂解时间38 min条件下，两种型号轮胎碎块的气液固产率分别为T1：14.1%、42.6%、43.2%，T2：16.6%、38.8%、44.6%。通过改变微波频率可以控制裂解气和裂解油的产量。在微波反应器与冷凝系统间添加分馏柱后获得的液体产物具有较低的密度和黏度，且组成以芳香族和烯烃类化合物为主，固体产物含量明显增加，通过对固体产物进行元素分析，发现碳含量大于88%，主要组成为具有孔道结构的炭黑和碳氢化物。

2011年，加拿大Environmental Waste International(EWI)公司开发的废旧轮胎连续化微波裂解工艺实现了在低温(250～300) ℃的氮气处理室中对废旧轮胎的资源化裂解，该工艺分为氮气冲洗、微波裂解、环境控制和物料回收，主要流程为：先将废旧轮胎经过氮气冲洗洁净化后送入装有微波发生器的微波裂解反应室进行微波裂解，形成的小分子碳氢化物从反应室底部排出并通过压缩机对液油成分进行分离，通过环境控制可去除液油中的H2S等环境有害物质，最后对液油、炭黑和钢丝等进行物料回收。通过所产生的裂解气带动涡轮机进行发电，不仅能够解决微波发生装置的自身用电，而且还可将剩余的电能用于外部供电。2013年，该公司采用废旧轮胎的连续化微波裂解工艺实现了日均处理(6 000～7 000)条废旧轮胎的微波裂解生产线的工业化实践，并取得成功，实现了废旧轮胎100%的资源化再利用[38]。国内采用微波技术对废旧轮胎进行处理的研究尚处于起步阶段，表1为几种废旧橡胶轮胎的微波裂解工艺对比。

表 1　废旧橡胶轮胎的微波裂解工艺对比

3　废旧塑料微波技术处理及其资源化

由于塑料通常属于微波透过物质，所以不能通过微波技术直接对塑料进行裂解处理。近年来国内外学者通过将具有较强吸收微波并将微波能转化为热能能力的炭黑等含碳材料[33,39]与金属丝[40-41]等物质与塑料混合后进行微波裂解，可使塑料的吸波性能得到极大改善，使微波技术在废塑料处理方面得到很好应用[68-71]。

Undri A等[42]分别采用炭黑和废轮胎块作为微波吸收物质对聚乙烯和聚丙烯进行微波裂解，结果表明，在较低微波频率下对聚烯烃进行裂解时，可以获得低黏度的液体产物，但高密度聚乙烯只能部分裂解，而聚丙烯可以完全裂解，所添加的强吸波物质炭黑和废轮胎块对裂解过程不会产生影响。兰新哲等[43]采用微波技术对低变质煤与塑料进行共热解研究，发现随着塑料在煤中添加比例的增大，可以明显提高焦油产率，而且有利于增大焦油的回收率，不仅对煤的裂解过程进行了优化，而且也达到了对废塑料进行处理的目的。

Suriapparao D V等[44]将石墨、铝、碳化硅、活性炭、木质素和粉煤灰作为微波吸收物质对聚丙烯进行微波裂解，发现随着吸波物质与聚丙烯质量比的增大，升温速率显著增加，但是液体产物产率明显减少，这主要是由于吸波物质质量的增加，产生更为优良的能量转化效果，导致不可控的裂解反应发生。在微波频率400 W条件下，采用石墨作为微波吸收物质，液体产物产率最高达48.16%，且主要为烯烃类组分。Bartoli M等[45]采用活性炭作为微波吸收物质对聚苯乙烯进行微波裂解，结果表明，将微波反应器抽真空并在液体收集系统与储气柜之间添加一个可以使微波反应器实现减压的膜式真空泵，可实现裂解物的快速精馏，进而有效提高液体产物产率(92.3%)；在保持膜式真空泵存在条件下，向微波反应器加入N2，可使液体产物产率进一步提高到94.3%，所得液体产物的主要成分为苯乙烯以及其他芳香族碳氢化物。Hussain Z等[40-41]研究发现，采用铝或铁作为微波吸收物质对聚苯乙烯进行微波裂解，可使裂解温度近乎达到金属的熔点，这主要是由于微波与金属的相互作用所致，并且在裂解产物中含有苯乙烯各种芳香族化合物的液体产物超过80%。

Zhang X等[46]研究发现，采用ZSM-5为催化剂对低密度聚乙烯进行催化裂解，可得到具有实用价值的芳香族化合物，裂解机理包括热解过程和催化过程。温度低于500 ℃的热解过程，通过两种同时进行的机理产生沿碳链方向的自由基产物：随机断裂产生长链自由基碳氢化物以及链终端断裂产生低分子量自由基重产物，由于形成具有不饱和终端或自由基终端的分子导致分子断裂，形成的自由基碎片通过氢转移反应形成直链二烯烃、烯烃以及烷烃，随后通过在ZSM-5催化剂上通过碳正离子的典型双分子机理和单分子机理进行催化裂化反应。王文平等[47]在对国外微波裂解塑料专利技术进行研究总结以及大量微波裂解塑料实验实践的基础上，开发了一种兼备微波吸收、催化裂解以及抑制结焦于一体的多功能微波裂解塑料的催化剂，该催化剂在固定微波功率700 W、频率915 MHz或2 450 MHz条件下，能够将微波能有效转化为热能，使裂解油的收率明显增加，并且在裂解过程中不会产生结焦或只产生疏松易清除的焦渣。

医疗废物中的一次性塑料制品占较大比例，这些一次性塑料制品与普通塑料的不同点在于医疗塑料制品在使用后会携带大量病毒、病菌以及有毒有害的化学残留物，具有极强的致病性和传染性。医疗废弃物处理中的传统微波法，主要是利用微波的非热效应进行快速杀菌消毒，然后进行焚烧、掩埋等进一步处理。随着微波热效应理论的不断完善以及在塑料处理中的成功实践，可结合微波技术特有的非热效应与热效应实现对医疗废弃物中的塑料制品进行无害化和资源化的综合处理。表2为塑料中混合不同吸波物质的微波裂解工艺对比。

表 2　塑料中混合不同吸波物质的微波裂解工艺对比

4　纤维素类微波技术处理及其资源化

随着微波热效应研究的不断深入，微波技术作为一种新型热解技术，由于其加热迅速、能耗低、效率高、易于控制、无污染，在纤维素水解中对常规热源的替代方面取得了很大进展。

通过微波辐射和离子液体对纤维素类制品进行预处理研究[48-51]，发现微波辐射能够增加纤维素在离子液体中的溶解度，促进纤维素的水解。与常规酸水解相比，很大程度上提高了还原糖的产率。骆微等[52]在采用微波辐射代替常规加热技术的离子液体法对纤维素进行均相改性的研究中发现，微波加热不仅能够促进纤维素溶解，还有利于酯化反应的进行。

刘龙飞等[53]将微波技术与盐酸催化相结合对纤维素进行水解，结果表明，微波加热与常规水浴加热对纤维素进行水解所得水解剩余物结构一致，均保存了较好的纤维素结构，并且水解液中的还原糖浓度提高了13%。王广征等[54]在微波辐射下磷酸对纤维素进行快速水解的实验中发现，微波辐射能够促进纤维素水解，在微波频率240 W、反应温度100 ℃和反应时间40 s时，水解液中的葡萄糖含量达到最高(80.7%)，与常规条件相比，极大缩短了反应时间，提高了葡萄糖产率。

近年来，随着对微波技术研究的不断深入，国内外学者在纤维素、纤维素制品以及纤维素生物质的资源化处理中也引入了微波技术。Zhang Z等[55]在1 200 W和2.45 GHz的微波辐射下对废纸进行裂解处理，结果发现，通过微波技术可以实现在低温(200 ℃)下将废纸块转化为裂解气(15%)、裂解油(42%)以及炭黑(43%)，并通过铝盘之间的粘合实验验证了有机相中的裂解油具有很强的拉伸强度，并且可以作为金属与金属之间的黏合剂。芦超等[56]分别以SiC/Fe3O4、SiC/TiO2、SiC/ZnO、SiC/ZrO2和SiC/Al2O3为复合微波吸收剂对木屑进行微波裂解研究，通过升温曲线以及裂解油的成分分析发现，SiC/Fe3O4具有较高的炭化温度(437 ℃)，且能够促进中间液体的生成，进一步研究发现，当SiC与Fe3O4以8∶2的比例混合时，在热解温度为650 ℃和微波频率600 W条件下，可以保证生物质具有较快的升温速率，而且还能够降低生物质微波“热点”的负效应，达到46.8%的高生物油收率。李炳缘等[57]在菜籽粕的微波裂解实验中发现，纤维素的热解反应区间为(325～375) ℃，裂解过程中在(300～600) ℃产生的不凝气主要来源于纤维素与木质素的裂解反应。

Zhao X等[58]采用微波技术对麦秆进行裂解的研究中发现，由于秸秆的微波吸收能力较弱，在采用微波技术单纯处理秸秆时只能起到干燥的作用，在秸秆中添加CuO和Fe3O4后，不仅能够促进裂解反应发生，而且裂解产物主要为液体。Shra’ah A等[59]在低温(200～280) ℃采用微波技术对晶型和非晶型两种纤维素进行微波裂解实验，结果发现，相较于其他温度而言，无论是晶型还是非晶型纤维素，在260 ℃进行裂解时生物油产率均达到最高，并且非晶型纤维素产率高于晶型纤维素，达到45%，生物油主要成分为酮、醛、呋喃、苯酚以及缩水内醚糖。添加吸波物质水后，两种纤维素的生物油产率明显提高，晶型纤维素产率为47%，非晶型产率为52%。添加活性炭可提高气体产物的产率。

Aizi S M A等[60]通过微波技术对棕榈壳、木屑以及西米废物等农业废物进行裂解研究，发现3种生物质裂解产生的生物油具有较高的热值，分别为27.19 MJ·kg-1、25.99 MJ·kg-1、21.99 MJ·kg-1，GCMS分析显示，具有酚、醛、醇、酮、羧酸等官能团，高价值碳氢化物主要为单环芳烃碳氢化物以及酚类化合物。表3为纤维素微波处理工艺对比。

表 3　纤维素微波处理工艺对比

5　污泥微波技术处理及其资源化

在德国、美国以及日本等发达国家，已经实现了采用微波技术对含油污泥进行处理的工业化。我国在采用微波技术对油泥进行处理方面较为滞后，近年来进行了大量的实验研究。

Zhang J等[61]在对污水处理厂污泥进行的微波技术裂解发现，在(100～300) ℃，随温度升高，生物气、生物油以及炭黑产率变化不大，且炭黑产率大于90%。在(300～500) ℃，随温度升高，炭黑产率急剧减少，焦油产率急剧增加，且增加量达40%，生物气产率增幅为5%，这主要得益于温度升高，导致污泥中的有机物进一步裂解。在(500～800) ℃升温时，炭黑产率小幅度减少，小于5%，但生物油产率从45%减少到18%，生物气产率持续增加，达到最大值46%。在(800～1000) ℃继续升温，三相产物的产率基本不发生变化。生物气中的主要含氮物质为HCN和NH3，并且随温度升高，HCN产率增大，而NH3产率出现(300～700) ℃先增加和(700～800) ℃再减少的趋势。

Xie Q等[62]在频率为2 450 Hz和功率为700 W的微波实验炉中以HZSM-5(Si与Al物质的量比30，表面积405 m2·g-1)为催化剂，对污水处理厂的初级与二级混合污泥进行裂解处理研究，结果表明，温度对污泥裂解产物分布影响很大，随温度升高，裂解油产率增加，温度为550 ℃时，裂解油产率达最高值20.9%；温度超过550 ℃时，由于次级反应的出现导致裂解油产率下降。Yu Y等[63]在微波辐射下考察了CaO、CaCO3、NiO、Ni2O3、γ-Al2O3和TiO2催化剂对含油污泥裂解情况的影响，结果发现，相较于直接进行微波裂解，催化剂的存在不仅能够影响污泥的温度演化，而且能够改变裂解产物的分布以及气相产物的组成，除CaO外，其他催化剂均具有很好的裂解温度提升速率，在22 min内催化剂的提温速率依次为：Ni2O3≈γ-Al2O3>TiO2>NiO>CaCO3，其中，NiO和Ni2O3对有机物的裂解具有更高的催化活性，特别是Ni2O3能够显著提高生物油和裂解气的产率，且裂解气中CO含量较高。Huang Y等[64]将经过干燥的污泥与稻杆混合进行微波裂解研究，发现稻杆与污泥混合裂解可以产生协同效应促进裂解过程中温度的升高，当稻杆添加量为40%时，裂解后的污泥C/H和C/O比例与无烟煤相当，可作为石油燃料的替代品。

Jiang J等[65]对造纸厂污泥的微波裂解实验中发现，随着微波辐射时间的增加，污泥量迅速减少，在14 min后质量不再发生变化，随着微波功率增大，裂解反应速率更快。在污泥中分别添加5%的活性炭、NaOH、H3PO4以及ZnCl2后，分别在CO2和N2两种气体环境下进行裂解，发现在CO2环境下添加NaOH和在N2环境下添加ZnCl2，均表现出更好的裂解性能。Namazi A B等[66]在1 200 W微波炉中对造纸厂污泥进行裂解，结果表明，在污泥中添加5%的KOH能够在几分钟内完成裂解过程，由于挥发物质的快速释放，导致微波裂解的碳产物比传统裂解的碳产物产率低，只有20%，由于二级污泥中的蛋白质含量比初沉污泥高，在裂解后产生的碳产物产率也相对较高，而且活性炭的比表面积为660 m2·g-1。吴迪等[67]在对污泥进行裂解时发现，微波功率越高，污泥中有机物转化率越高，而固体残留物的产率就越低，并且通过Design-Expert相应优化器确定微波裂解污泥的最佳工艺条件为：微波功率1 880 W，吸波物质添加量0.48 g，污泥含水率79.7%。实测污泥裂解率与预测相比仅差5%，热解所得固体产物中灰分和固定碳比例较大，通过微波氧化后适合进一步的资源化利用。

刘小娟等[68]对油田污水处理中产生的含水量78.3%和含油量11.6%的污泥进行了脱水、脱油以及油水乳状液的微波处理研究，结果发现，微波技术可作为对含水污泥的油、水和渣三相分离手段。侯影飞等[69]发明了一种油田污泥的微波资源化处理方法及装置，将污泥送入密闭微波反应室(200～900) ℃进行裂解反应，产生的裂解气、裂解油可回收再利用，残渣可用一定浓度的硝酸或NaOH改性，制备具有利用价值的吸附材料，避免产生可观的危险废物排污费用，而且可达到75%的原油回收率。表4为含油污泥的微波裂解工艺对比。

表 4　含油污泥的微波裂解工艺对比

6　结语与展望

由于废旧轮胎本身具有炭黑和金属丝等强吸波物质，通过间歇微波裂解工艺可以直接对其进行资源化裂解处理，以间歇裂解工艺为基础而迅速发展起来的以氮气冲洗、微波裂解、环境控制以及物料回收主要过程的连续化裂解工艺不仅实现了废旧轮胎的连续化裂解，而且通过裂解气对涡轮机的驱动进一步体现了连续化裂解工艺在废旧轮胎处理过程中的实用性。

通过在塑料中混合具有较强吸波能力或具有催化性能的物质，使微波技术在塑料的废能转化方面取得开拓性进展。

微波技术的制热效应在纤维素的处理过程中对常规热源的替代优势体现在可以增加纤维素的溶解度和提高水解过程的还原糖产率，而且还能够通过裂解反应达到纤维素的资源化目的。

微波技术在处理含油污泥领域的应用中可以作为裂解手段进行资源化处理，同时还能够实现污泥的油水分离。

在我国相较于纤维素与含油污泥而言，废旧轮胎与塑料每年的废弃量极大且在环境影响方面更具破坏性，这样的现实在为我们提供原料基础的同时，也展示了尽快开发废旧轮胎与塑料微波处理技术的紧迫性，早日实现这两种工艺在我国的工业化不仅能够缓解两种污染物对环境造成的巨大压力，而且工业化产物还能够作为替代能源解决化石能源紧缺的问题。

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Treatment and recovery of solid waste by microwave techniques

GaoTengfei1,XiaoTiancun2,YanWei2,JiShengfu1*

(1.State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering,Beijing University of Chemical Technology,Beijing 100029,China;2.Huaneng Clean Energy Research Institute,Beijing 102209,China)

With the rapid development of national economy in our country,the amounts of waste rubber tires,waste plastics, waste cellulose,sludge and other solid waste are also increasing rapidly,therefore treatment and resource utilization of solid waste are imminent.In the process of solid waste treatment and resource utilization,microwave technology has many advantages such as high heating speed,uniform heating,and good selectivity to valuable resources for solid waste.When microwave technique is used to process waste rubber tires,the selectivity to the liquid organic compounds in the product is high and the recovery of the carbon black and the steel wire and other materials is simple.The industrialized production line of daily average processing (6 000-7 000) scrap tires was established,which could achieve 100% of the waste tires recycling.Microwave absorbing materials such as graphite were added in the waste plastic polypropylene,and then the microwave-assisted pyrolysis process was carried out.The olefin component of the liquid products reached 48.16%.Waste fiber and its products could be treated by microwave technique at low temperature and the waste paper was converted to gas products,bio-oil and bio-char via microwave-assisted pyrolysis process under 200 ℃ and their yields are 15%,42% and 43%,respectively.Microwave technique processing oily sludge could not only obtain liquid organics,but also realize oil-water separation of oily sludge.Therefore,the treatment of solid waste by microwave technique is a reduction,harmless and recycling process,and has very good application prospects.In this paper,the treatment and resource utilization of the solid waste in recent years by microwave technique were summarized and reviewed in order to provide some references for the development of the solid waste treatment and resource utilization in our country.

solid pollutant prevention and control engineering；solid waste;scrap rubber;waste plastics;microwave

doi:10.3969/j.issn.1008-1143.2016.07.001

TQ330.9;X783.3Document code: AArticle ID: 1008-1143(2016)07-0001-10

2016-01-06

高腾飞，1988年生，男，北京市人，在读硕士研究生。

通讯联系人：季生福，男，教授，从事催化新材料及催化反应研究。E-mail:jisf@mail.buct.edu.cn

10.3969/j.issn.1008-1143.2016.07.001

TQ330.9;X783.3

A

1008-1143(2016)07-0001-10