陈朱蕾:垃圾填埋场生态修复科技研究态势与科技需求

日期:2020-07-30 16:53:25 作者:guest 浏览: 查看评论 加入收藏

去年底,在“2017(第十一届)固废战略论坛”上,华中科技大学环境学院教授、博士生导师陈朱蕾发布了生活垃圾填埋场(存量垃圾)原位好氧修生态修复技术及案例研究成果,引发业界广泛关注。近年来,随着垃圾填埋场的日趋饱和,生态修复科技的应用越来越广泛,从全球视角和时间维度来看,该项技术在全球范围内是否也是热点?我国下一步在这个细分领域上将有怎样的科技需求?在8月22日举办的2018(第六届)上海固废热点论坛上,围绕这两点,陈朱蕾分享了填埋场生态修复研究1997~2017年全球发展态势及2018~2022年中国科技攻关需求。

陈朱蕾

以下内容根据陈朱蕾现场发言整理,未经本人审核。

一、基于论文数据库计量学的分析方法

为研究国际上有关垃圾填埋场生态修复科技的相关情况,陈朱蕾团队基于SCI数据库,提取了2600篇文献进行计量学分析,对近二十年在这个领域所做的研究做了相关分析,主要研究内容包括SCI论文历年发表数据统计、重点研究机构布局、主要收录期刊分布、论文研究关键词热点分析等。

二、全球垃圾填埋场生态修复研究趋势

陈朱蕾团队对国际上两千多篇文献的发布进行统计分析后发现,从1997年到2017年间,填埋场生态修复研究存在三大年度趋势:一是填埋场生态修复年度相关论文发表数量一直保持增长势头;二是填埋场生态修复研究平均每年增长13.2篇,2015年相对2014年增长量达到最大值46篇;三是填埋场生态修复研究年度发文量在2017年达到峰值302篇,相比于1997年发表的39篇,增长约8倍。

陈朱蕾表示,研究结果可以看出,近20年来,生态填埋在国际上一直是一个保持着持续增长的研究方向。

三、主要研究国家、机构及期刊的分布

1.中、美两国填埋场生态修复研究发文数量对比

另外,从陈朱蕾发布的研究数据可以发现,在全球的研究中,截至目前,中国和美国是发文数量最多的两个国家,对比两国的中、美两国填埋场生态修复研究发文数量发现,从1997年至2017年,美国填埋场生态修复相关学术论文的发表数量一直处于波动性平缓增长的趋势,21年间平均年增长量为1篇,说明美国的垃圾分类研究已相对成熟并稳定发展。

而在中国,填埋场生态修复研究则呈现蓬勃的生命力。从1997年到2008年,该技术处于初始阶段,至2008年发表数量平均不足4篇,同时期美国SCI论文发表数量是我国的2-20倍。在其后的十年间,中国填埋场生态修复研究步入高速发展时期。数据显示,2009年,共发文15篇,通过8年的发展,2017年已达到66篇,平均年增长量达到6篇,并于2013年开始超越美国。此后,论文发表数量持续高于美国,并在2017年达到最高值。

陈朱蕾表示,这充分说明了中国对填埋场生态修复技术的重视与日俱增,且填埋场生态修复研究发展日益成熟,并有赶超美国的趋势。具体数据如下:

2.填埋场生态修复研究的国家分布

同时,研究数据还显示,20年间,共有101个国家和地区的研究人员发表了填埋场生态修复相关的学术论文,前20个国家和地区占到总发文数量的90%以上。其中,美国和中国的发文数量远超其他国家和地区,居世界第一和第二名,占全球总发文数量的15%和12%。

陈朱蕾表示,发文数量排名靠前的美国、中国、意大利、英国、西班牙等国家不仅在填埋场生态修复的学术研究中占据世界前列,交流密切,而且在填埋场生态修复的实际工程中做出表率。此外,填埋场生态修复是中国在固废处理领域SCI文章数量上领先全球的领域之一,也可见中国政府在我们的研究期间对于填埋场生态修复的重视程度较高。

具体情况如图:

3.填埋场生态修复研究研究重点机构分布

陈朱蕾团队还分析了全球2419个重点研究机构有关填埋场生态修复研究的情况,前20位机构中,中国机构占5席,其中,发表论文数量最多的是来自中国的中国科学院,共发表37篇,具体数据如下:

4.填埋场生态修复研究研究重点机构时间维度分析

陈朱蕾提到,在全球,最早开展填埋好氧生物修复研究的是美国加利福尼亚大学戴维斯分校,2004年开始,大概三年后,我国的武汉大学、清华大学开始跟进,后来上海交通大学、中国科学院大学也开始了此项研究,目前,从事这一研究发文最多的是中国科学院大学。

5.填埋场生态修复研究主要期刊分布分析

在统计的2620篇SCI论文中,全球共有615个期刊收录填埋场生态修复相关研究论文,发表论文数量前20位的期刊如下:

陈朱蕾表示,从刊物名称及内容上可以看出填埋场生态修复的主流趋势是修复工艺、固废资源管理、资源和能源的循环再生、水处理等。另外,与生物相关期刊也出现在表中,说明填埋场生态修复中存在大量生物技术的应用,还有关于有色金属的期刊,说明金属污染也是填埋场生态修复中需要考虑的问题。

四、垃圾填埋场修复研究热点分布关联

陈朱蕾团队还对该技术的研究热点进行了分析。

结果显示,在出现频次最高的30个词汇中,关注的要点主要聚焦在固体废物、渗沥液、气体、土壤、能量、地下水等。陈朱蕾认为,填埋场生态修复过程需要考虑的主要问题主要包括垃圾填埋过程中产生的甲烷等填埋气体,以及废水、重金属等对土壤、地下水、大气造成的污染等,可见研究热点与当下填埋场生态修复主流关注点相一致。

那么这些研究热点在二十年期间又经历了怎样的转化呢?

从时间纬度分析可以看出,从1997年到2016年,主要研究往好氧修复、渗沥液处理、固废焚烧、自然衰减、能量回收(填埋气)以及分检物气化等热点方面发散,并且在不同时段成为主要研究热点。另外,最早在填埋场生态修复领域的工艺的是好氧修复技术 ,这也是目前国际除传统封场外最成熟且使用得最多的填埋场生态修复工艺。而近几年的工艺热点转换为开挖修复及筛上物的资源化及处理。

陈朱蕾表示,该技术21世纪初被引入国内并已有几个成功案例。其中,陈朱蕾团队技术咨询指导的的武汉市金口填埋场修复项目是世界范围内规模最大的原位好氧修复老垃圾填埋场案例。

五、中国垃圾填埋场生态修复市场需求

会上,在对垃圾填埋场生态修复科技研究态势进行了系统、宏观的介绍之后,陈朱蕾还分析预测了我国垃圾填埋场生态修复市场需求。

陈朱蕾以2017年研究团队负责的《湖北省存量垃圾量调查和治理规划》课题为例,分析了湖北省存量垃圾治理市场的情况。陈朱蕾介绍到,统计发现,湖北省共有672个非正规垃圾堆,对这600多个垃圾堆进行进一步分析后可以看出,“十三五”期间,湖北省仅仅存量垃圾治理投入就需要近26亿,市场空间很大。

陈朱蕾团队认为,从全国范围来看,根据我国的行政区划情况进行分析,全国县、县级市和市辖区共有3519个基本单位,乡级行政区共40497个基本单位。 按平均每一个县、市辖区仍有一座规模化非正规垃圾填埋场,乡级行政区的一半也仍有一座规模化非正规垃圾堆放点计算,全国范围内的规模化非正规垃圾填埋场(堆放点)数量推算至少23767个。

2017年住建部非正规垃圾堆放点排查整治信息系统发布的数据显示,全国非正规堆放点27276个。基于以上两组数据,基本上可以预测到全国范围内的规模化非正规垃圾填埋场(堆放点)多达两万多座。按照湖北省的规模化存量垃圾堆放点治理规划推算,达到湖北省“十三五”末的规划治理水平,约需投入800多亿元。

六、中国垃圾填埋场生态修复科技需求

巨大的市场空间背后对垃圾填埋生态修复科技提出了怎样的需求?陈朱蕾认为,未来,垃圾填埋场生态修复科技主要的需求来自三大主体:

一是企业科技需求,陈朱蕾表示,以武汉市环境投资开发集团有限公司为例,近几年,该公司放出了多个垃圾填埋场修复项目,每个项目体量都在几亿元。为完成这些修复项目,该企业与陈朱蕾签订了团队科研攻关合同。

第二,政府需求强烈,陈朱蕾以团队承接的深圳市科创委填埋场生态修复为例说明了地方政府层面对填埋场修复的科技需求。

第三,国家科技部也有相关的科研需求,陈朱蕾表示,科技部设有“固废资源化”重点专项2018年度研究,课题为“存余垃圾无害化处置与二次污染防治技术及装备”,该项目主要针对老垃圾填埋场,构建堆体开采以及存余垃圾无害化资源化技术体系,开展生态修复工程示范。

陈朱蕾表示,从刚刚的统计数据中可以看到,我国在好氧修复领域已经达到了较高水平,而近年来,国际上开始将科研重点放在了填埋异位开采修复上,我国在这方面相对薄弱,因此科技部设立了这个项目。这一课题主要有五大攻关目标:

第一,识别存余垃圾污染与资源属性 ;

第二,存余垃圾稳定化预处理;

第三,恶臭和生物污染控制 ;

第四,渗滤液处理 ;

第五,建立示范工程。

陈朱蕾表示,该项目主要考核指标要求存余垃圾分选率大于90%,可回收物回收率大于95%;无机惰性废物和陈腐有机物利用率大于95%等主要指标;建成示范工程不少于3项,实现经济稳定运行;形成覆盖研究内容的技术专利与标准体系,建立商业化推广创新模式。按照陈朱蕾的理解,该项课题具体需要攻克的关键子课题包括如下五方面,如下图所示:

会上,陈朱蕾还介绍了“固体废物填埋场地土壤污染风险管控与净化技术”项目的相关情况。,该项目主要针对老垃圾填埋场导致的环境污染染风险管控与净化,相对于上个垃圾堆体内的研究,侧重的于垃圾堆体外的研究。


(逍遥客)

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