原创：李佳男

8月24日，由广东省科学技术厅、广东省环境保护厅、科技部社会发展科技司联合举办的广东省环境污染防治技术成果对接会在广州召开。其中，中广核环境公司带来一项等离子体气化熔融的技术，分外吸引眼球。这一技术跟现有的垃圾焚烧不同，可以瞬间产生1万度的高温，把物质从大分子直接裂变成为了小分子，没有燃烧的过程，最后的产物是玻璃体，分解的过程中，产生的气体中二噁英很少，尾气中飞灰也非常少，因为这些优点，此项技术得到了“固废终结者”的美名。那么“等离子体”技术究竟有何高明之处？在固废处理领域应用前景如何？

等离子体技术概念和应用

其实，等离子体技术并不是一个十分前沿的科学概念，上世纪六七十年代已经成型，并广泛应用在航天、工业冶炼等领域，国外也有很多公司把等离子技术应用在医疗、高危废弃物处理方面，国内也有几个危废处理项目正在运营阶段，目前运转情况良好。

“等离子体”作为一种区别于固、液、汽三种基本状态的另一种物质存在状态，是一种由电子和带电离子为主要成分的物质形态。等离子体根据温度的不同可分为低温等离子体和高温等离子体。高温等离子体温度高达105K以上，主要应用于核聚变领域。低温等离子体是指电子温度高而体系温度低的等离子体，其中电子温度可达103以上，而原子之类重粒子温度可低到300-500K，低温等离子体可分为热等离子体和冷等离子体。在废弃物处理方面，等离子体技术应用因其特点而异，高温等离子体技术利用等离子体的物理特性。低温等离子体处理过程主要利用两种效应：一是粒子间碰撞及粒子与物相表面碰撞所产生的热是废弃物分子的化学键断裂；二是离解过程中自由基与废弃物分子碰撞使废弃物分子的化学键断裂。

在对固体废弃物处理中，热解等离子体技术是目前国内外主要采用的等离子体技术。其在固体废弃物处理中，主要有以下三个方面的处理方法：1等离子体氧化、燃烧或等离子体玻璃化；2 等离子体热解，使可燃固体废弃物在还原气氛下气化，重组为其他气体。3 脉冲电弧产生冲击波，用于将固体废弃物分解并分离为金属、塑料、有机物等。

对于垃圾焚烧厂废渣、城市污泥、建筑垃圾、医疗垃圾，主要利用等离子高温高焓进行等离子氧化、燃烧或等离子体玻璃化以达到降解并减容的目的。等离子热解技术作用于以上废弃物时，以产生合成气体为主。

等离子体热解技术有回收可燃气体及其他可用化学品的潜能。采用不同的热解原料、条件、实验装置，等离子体热解过程获得的气体成分也会不同。对于有机固体废弃物，采用等离子体热解技术，污染物的排放基本为零，可有效减轻对大气环境的二次污染；固体废弃物中的有害成分如硫、重金属等大部分被固定在炭黑中，故重金属，二噁英等污染物在气体中的含量较少。气体产物中如二氧化硫、氮氧化物等污染性气体含量比较低，可作为低硫燃料气体利用。

处理后剩余的玻璃体残渣

国内外等离子体技术应用现状

等离子体废污处理技术在国外应用较早，欧美发达国家一些公司已取得较大突破。如美国西屋等离子体公司，上世纪90年代就取得较大进展，并在日本建设了220t/d的用于处理生活垃圾和汽车废渣的等离子体化工厂和24t/d的处理生活垃圾和废水污泥的工厂。武汉凯迪公司与2010年购买了西屋等离子体汽化炉和等离子体炬体统，并在武汉安装了处理能力150t/d的示范装置。

以色列环境能源公司（EER），与瑞典皇家工学院联合，在以色列建立了处理能力12t/d的项目。并于2002年在莫斯科建立了处理能力6.0-9.6t/d的处理低放射性废物工厂。

另外，加拿大普拉斯能源集团公司：工艺主要利用常规气体和等离子体重整两步来完成，首先通过预分离器分理出有价值金属，其后垃圾在一级反应器中裂解为小分子物质形成粗合成气，粗合成气在精炼室经过等离子体电弧重整为精合成气，形成的合成气来发电，熔融灰渣形成玻璃体。

目前我国在等离子体技术上也有较大进展，如中科院力学所、中科院等离子所还有前文提到的凯迪公司都致力于等离子体在废物处理中的研究。

2018年3月，中国航天科技集团六院11所源动力公司自主研发的等离子体炉渣气化熔融固废处理示范工程项目，在江苏盐城连续稳定运行超30天，其有机污染物焚毁率可达99.99%。

又如文章开始提到的中广核环境公司，在广东省清远市建设的10t/d等离子体危废处理项目也通过了竣工验收及专家评审。

源动力公司等离子体炉渣气化熔融示范工程

前景展望

可以看出，等离子体技术在废物处理环保效果方面展现出的优势是现在广泛采用的填埋和焚烧无法比拟的。等离子技术可以将有机物等离子体气化技术将有机物转化成合成气，无机物形成灰渣；根除二噁英的排放；确保飞灰的二次处理；最后形成的玻璃体渣可用于建材，实现零填埋。垃圾气化处理过程生成的合成气和余热回收的蒸汽能被被高效利用发电，生产的电能可售给电网；从回收的垃圾中回收金属和有价值的塑料；气化后的炉渣可以用来生产建筑材料。另外，还可节约运输垃圾的费用。

虽然等离子技术在环保效果方面有明显优势，但是广泛采用此技术用于生活垃圾处理还为时尚早，主要受成本和处理量的局限性所制约。

首先，处理量的局限性

笔者查询到江苏众科国通环境科技有限公司在扬州市邗江区杨庙镇的危险废物等离子体熔融处理项目。该项目年处理各类危废总量为3万吨（分两期建设，一期10,000吨、二期20,000吨）。包括等离子体处理成套装置及配套尾气净化系统、固废收运和暂存系统、固废破碎及预处理区、成品仓、污水处理站等工程组成。项目计划2019年建成投产，项目总投资约2.3亿元。

而据资料显示，2015年北京生活垃圾年产量790.3万吨，并呈逐年递增态势，每天的垃圾产量就可达2万吨以上，如果用上文的处理项目处理北京一年产生的生活垃圾，需要263年才能完成。

其次，投资成本过高

与之相对应的是近期满洲里市与芜湖海螺投资有限公司签订的生活垃圾焚烧发电项目，项目总投资约2.5亿元，建设规模为日处理生活垃圾400吨、餐厨垃圾25吨。如果换算成年处理量的话，此项目每年可以处理约15万吨生活垃圾。可以看出，在粗略的计算下，差不多的投资规模，焚烧发电方法处理的垃圾量是等离子体技术废物处理量的五倍。在如今生活垃圾日益增多趋势下，地方政府往往还会更多考虑如何将本地垃圾尽快消化处理，而采用性价比更高的处理方式。

第三，垃圾处理费用的差异

目前，生活垃圾处理费用各地标准不尽相同，大约在20-100元/吨，由地方政府支付。而危险废弃物处理费用就高出很多，如江苏无锡工业危险废物焚烧处置收费中准价为4.2元/公斤，每吨为4200元。由此看出，无害化处理程度越高，处理费用相应越高。如果按照这样的收费标准处理生活垃圾，地方政府将承担天价的处理费用，短期内是不可能实现的。国外发达国家目前也没有用等离子体技术应用于垃圾处理的先例。

基于以上原因，等离子体处理技术现阶段并未广泛应用，主要用于医疗废品、危险废品处理等领域。目前，该技术由于其技术成本和投资成本较高等原因，可能会形成一段时期的垄断局面。但是，凭借其在废物处理方面明显的优势，加之我国对环保重视程度逐年提升、投资力度不断加大，此项技术将会被越来越多的人关注，其技术在强大的需求驱动力下也将日趋成熟。但是基于目前的形式判断，等离子体技术广泛应用于生活垃圾处理领域，替代主流的垃圾焚烧和填埋还言之过早。