从源头控制温室气体的甲烷催化燃烧低碳机理技术应用方案

随着我国经济的快速发展，生活垃圾的产生量也在不断增加。2019年，城市生活垃圾的产生量已达到2.2亿吨，农村生活垃圾的产生量也达到了1.8亿吨。垃圾主要分为有机垃圾、无机垃圾、可回收物和有害垃圾等几类。在垃圾处理技术方面，填埋和焚烧由于操作简单，被广泛应用。但是，这两种方法对环境造成的污染极为严重。近年来，中国政府高度重视环保工作，大力推广垃圾分类和资源回收利用，以提高垃圾处理技术水平。

在全球气候治理中，中国积极承担符合自身发展阶段和国情的国际责任，是《联合国气候变化框架公约》的首批缔约国，并为达成《京都议定书》《巴黎协定》及其实施细则作出重要贡献。

对于垃圾处理问题，我国政府已经给予了高度重视，并出台了一系列政策和法规，如《固体废物污染环境防治法》、《生活垃圾分类制度实施方案》等。同时，地方政府也根据实际情况，制定相应的地方性政策和法规，以推进垃圾处理工作的实施。

然而，垃圾产生量的持续增长使得我国垃圾处理能力显得不足，特别是在一些城市和地区，垃圾处理设施的建设进度跟不上垃圾产生的增长速度，导致难以满足当地的处理需求。尽管我国已经在垃圾分类和资源回收利用方面进行了推广，但实际效果仍有待提升。目前，我国城市居民的垃圾分类参与率仅为约60%，资源回收利用率大约为35%，与国际先进水平相比，我国在垃圾处理技术方面还有较大的提升空间。在焚烧、填埋等技术领域，需要努力提高处理效率和环保性能。

为了解决目前垃圾处理方法导致的环境污染和能源浪费问题，本团队提出了一套创新的全产业链方案，该方案结合了厌氧消化技术和甲烷催化燃烧技术，以实现生活垃圾的资源化、减量和无害化处理，真正实现“变废为宝”。

从“十四五”的温室气体管控力度和固废转化的角度，提出了工业智慧制造车间与植物园区农业产品固碳相结合的综合环境治理低碳模式。

实现减少温室气体排放，能源资源化利用和污染物协同控制等多重效应，坚持以科技创新为引领，培育发展新质生产力的新动能。

在此背景下，对中国甲烷排放控制现状进行充分调研，在垃圾等领域，使用垃圾高效分选机，采用专有浮选法结合高端传感器技术研发为无人化设备，为一项垃圾管理创新技术。在厌氧发酵和甲烷的生产方面，采用厌氧消化技术作为一种主流的处理工艺，因其污染小、资源回收率高等优点而受到广泛关注。厌氧消化是在无氧环境下，通过多种兼性厌氧和专性厌氧微生物降解有机质，最终产生以甲烷为主要成分的混合气体。这一工艺不仅符合我国的能源政策和发展方向，还可以回收生物质能源沼气，实现生活垃圾的能源化利用。进一步地，沼气可以通过提纯转化为生物甲烷。随着可再生能源在未来的能源市场中占据越来越重要的地位，生物甲烷作为一种可再生能源，不仅可以替代传统的化石能源，还能有效减少二氧化碳等温室气体的排放。因此，利用沼气替代传统能源，是实现我国“双碳”目标计划的重要途径。

催化燃烧技术是一种高效的清洁燃烧技术，使得燃料可以在较低的温度下充分燃烧。这种技术可显著提高燃料的燃烧效率并降低排放烟气中污染物的含量。燃烧产生的烟气几乎近零污染，不会因不完全燃烧产生一氧化碳和碳氢化合物，也不会产生氮氧化物。计算可得催化燃烧完全预混的过剩空气系数为 2.0左右。在去除水蒸汽后，由此计算其烟气中CO2的浓度为 6％左右。稳定的催化燃烧在燃料稀薄的情况下依然能进行，可见催化燃烧方式可节约燃料。

在我校北京市重点实验室采用21世纪发现的新原理（相差理论），研发成功了甲烷催化燃烧低碳机理降碳近零污染物排放炉窑。

由低碳机理甲烷催化燃烧设备组成的车间对尾矿、粉煤灰固废来烧制具备国礼级表面处理优势，达到类宝石色的艺术品来进行国际交流。

粉煤灰又称飞灰，是煤炭燃烧后的一种产物。大量粉煤灰若不进行管控和处理直接排放，会严重污染生态环境：降低空气品质，污染水源并堵塞水流，侵害土壤。部分粉煤灰中的化学物质能直接危害人体健康。

将矿石进行分选后，有效组分含量最低的那一部分就是尾矿。伴随着经济的

飞速发展，冶金、制造、建筑等行业对相关矿石资源的需求激增，矿产行业的发展势头有增无减，带来的负面影响就是尾矿的产生量日益增多，数量之多给环境

带来诸多难题，间接给经济带来不少负担。尾矿的堆放需要大片场地，而且考虑到扬沙扬尘问题，堆场的建设及维护成本巨大。部分尾矿中残存的选矿试剂和重金属元素会对生态环境（植被、土壤、水源）造成严重危害。

经研究者发现尾矿和粉煤灰对于替代部分琉璃砖原料有着重要意义，这能有效降低琉璃砖的生产成本。

为了响应国家固体废弃物综合利用的号召并解决粉煤灰和尾矿造成的环境污染提出以下方案：以粉煤灰和尾矿代替部分琉璃瓦原材料制作琉璃胚，建设甲烷催化燃烧车间，以由生活垃圾综合处理得到的生物甲烷为原料，利用甲烷催化燃烧炉窑烧制琉璃瓦及琉璃艺术品。实现对生活垃圾、尾矿、粉煤灰的综合利用。

琉璃是一种古老的工艺品，其历史可以追溯至唐朝时期。建筑琉璃以其绚丽的色彩和清澈温润的品质而闻名，在中国古代建筑中常作为装饰材料使用，琉璃的制作过程相当复杂，包括构思、设计、雕刻、烧制、精细打磨等多个环节，每一步都需要精细的手工技艺。在古代，由于生产力的限制，琉璃成为了珍贵的装饰品。随着甲烷催化燃烧低碳技术的应用，琉璃的制作过程得到了简化，使琉璃制品更加普及。

在现代室内设计中，琉璃作为装饰元素，打破了传统的单一风格，变得更加丰富多彩。设计师们将传统与现代元素相结合，使琉璃艺术得到了新的发展。这种融合了现代人文精神的琉璃饰品不仅体现了中华民族的传统艺术，还满足了现代人的审美需求。

琉璃作为中国的文化遗产，承载着深厚的文化底蕴。将现代科技融入琉璃制作中，不仅为琉璃艺术注入了新的活力，也使它在国际舞台上更加光彩夺目，不仅展现了中国艺术的精髓，也增强了中国人民的文化自信。

随着社会发展，生化垃圾处理问题愈发严峻，但是当下对生活垃圾低碳处理的投入与研发较为不足，需政策与人才的支持。

随着人工智能技术的发展，催化燃烧车间可引进人工智能技术进行辅佐，实现数字化产业链。