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姓  名: 王  伟
所在单位: 固体废物污染控制与资源化教研所
职  称: 正高级
办公电话: 010-62789748,010-62782910,010-62794483
电子邮件: solid@tsinghua.edu.cn
邮寄地址: 北京市海淀区清华园1号,100084,清华大学环境学院

教育背景

1985年~1988年 ,日本京都大学大学院工学研究科卫生工学专攻,工学博士

1983年~1985年 ,日本京都大学大学院工学研究科卫生工学专攻,工学硕士

1982年~1983年 ,日本京都大学大学院工学研究科卫生工学专攻,预备研究生

1978年~1982年 ,华东石油学院炼制系,工学学士

工作履历

2011年~现在       ,清华大学环境学院,教授,博士生导师

2000年~2010年 ,清华大学环境科学与工程系,教授,博士生导师

1999年~2000年 ,清华大学环境科学与工程系,教授,研究生科长

1998年~1999年 ,清华大学环境科学与工程系,副教授,研究生科长

1997年~1998年 ,清华大学环境科学与工程系,副教授,教研室主任

1996年~1997年 ,日本京都大学,访问学者

1994年~1996年 ,清华大学环境科学与工程系,副教授,教研室主任

1991年~1994年 ,清华大学环境科学与工程系,副教授

1990年~1991年 ,清华大学环境工程系,讲师

1990年~1990年 ,清华大学环境工程系,博士后

1989年~1989年 ,日本环境计划中心,访问学者

1988年~1989年 ,清华大学环境工程系,博士后

教学:

讲授课程:固体废物处理处置设施(本科生), 2000—现在;

固体废物资源化工程(研究生), 1999—现在;

可持续发展与环境保护(固体废物管理部分), 1999—2002;

固体废物处理处置工程(本科生), 1995—2000

指导学生:硕士生20人,其中毕业17人,博士生16人,其中毕业7人,博士后4人

学术兼职

城市生物质燃气产业技术创新战略联盟副理事长(2010-至今)

北京市人民政府专家顾问(2000-2004)

中国城市环境卫生协会理事(1999-2004)

中国城市环境卫生协会常务理事(2004-至今)

中国环境科学学会固体废物专业委员会委员 (1998-至今)

中国环保产业协会固废处理利用专业委员会委员(1994-至今)

《环境污染与防治》杂志编委

研究领域

(1)城市剩余污泥处理技术领域研究

现代高效的生活污水和工业废水生化处理技术在净化水体的同时带来了严重的剩余污泥问题,污染物只是从水体环境介质转移至固体环境介质中,并没有从真正意义上削减污染物排放。污泥的粘度大,含水率高,现有污泥处理技术大都存在效率低、能耗高等难题。

课题组提出采用水热干化技术应用于城市污水和工业废水生物处理过程中产生的污泥的处理处置。污泥水热干化技术是一种基于细胞破碎原理的污泥改性技术,在密闭容器内,控制一定的温度和压力进行反应,污泥中的固体有机物发生水解,细胞破裂,胞内水分释放,胶体结构破坏,污泥的固液分离性能和生物降解性能得到显著改善,有利于后续处置和利用,整体处理效率提高。研究和运行结果表明,经过水热干化系统处理后的污泥粘度下降两个数量级,有机固体溶解率大于30%,直接脱水后污泥含水率低于40%,可将常规脱水泥饼减量化60%以上。在多年研究开发基础上形成了完整的水热干化技术体系,研制开发了浆化反应器和连续闪蒸反应器,并成功组合到水热干化处理系统中,利用闪蒸乏汽返混、蒸汽与机械协同搅拌、伴随物质传递的能量交换,解决了高固体污泥进料和水热污泥换热的关键问题,实现了系统的连续运行与大幅度节能。

随着我国城市化和工业化进程加快,生活源、工业源的剩余污泥产量会进一步增加,污泥水热干化技术具有良好的适用性,可以与多种后续处理利用技术衔接,将会成为环境污染控制与治理领域的核心技术,为解决我国污泥处理难题提供重要的技术选择。

(参与学生:王治军、乔玮、欧阳、荀锐)

(2)危险固体废物处理处置技术领域研究

生活垃圾焚烧技术近年来在大中城市迅速发展,与此同时,其二次污染控制越来越受到重视,更是成为科学界、政府、民众争论的焦点。在现行的技术水平下,焚烧过程产生的主要污染物包括重金属和二噁英,大部分被富集于焚烧飞灰中。

教研室针对焚烧飞灰的特点和现有危险废物处置的现状,提出了“强化处理—放宽出口”的思路,采取“二噁英自催化脱氯/重金属稳定化—卫生填埋共处置”技术路线,实现了在现有技术条件下的焚烧飞灰安全处置。针对二噁英的脱氯解毒,开发了低温自催化脱氯技术,确定高效脱氯的关键工艺控制参数;针对重金属稳定化技术,开发了二硫代氨基甲酸盐系列螯合型重金属稳定化药剂和螯合稳定化技术,以及利用飞灰自身矿物组成的土聚稳定化技术,开发的稳定化技术具有重金属的长期稳定性,确保了焚烧飞灰在实际处置场景的安全性。

随着土地资源日渐稀缺,以填埋为主传统固废处理方式受到极大限制,具有大幅度减量化、热资源转化潜力的焚烧技术亟待推广,焚烧飞灰的安全处置将成为解决焚烧次生污染的重要前提和关键环节。

(参与学生:高兴保、郑蕾、尹可清)

(3)城市典型生物质废物高效厌氧消化处理技术领域研究

我国每年超过42亿吨的生物质废物作为环境污染物的“源”,直接和间接排入自然水体的有机污染物和富营养化污染物量高于全国城市污水和工业废水排放量之和,作为有效控制环境污染的关键节点越来越受到重视。城市生物质废物的高含水率和高有机物含量给传统的填埋、焚烧和堆肥等固体废物处理处置带来诸多困难。

教研室综合考虑废物处理和资源回收,提出了以厌氧消化技术为重要补充的城市固体废物处理处置技术体系。针对城市生物质废物厌氧消化的若干难点问题,开发了破碎均质、水热强化水解、高固体厌氧消化和产品高值利用等关键技术,并完成了工艺的组合和优化。生化预水解-机械破碎均质预处理技术通过回流消化液促进物料水解酸化,破坏物料结构强度,在实现物料均质化的同时降低破碎动力消耗。“水热闪蒸强化水解-厌氧消化”工艺实现了生物质垃圾的低能耗高效水解和细胞固定化厌氧反应器中MCRT、SRT和HRT的有效分离,大幅度提高生物质垃圾的厌氧消化效率。开发基于程式化模糊控制的两级非对称吸附分离技术,实现沼气的双组分高纯度同步回收技术。

以厌氧消化为核心技术的生物质废物资源化产业(特别是生物质燃气新兴战略产业)高度体现减排效应与清洁效应,是同时解决能源和环境问题的重要途径,将为国家实现2020年可再生能源消费量达到能源消费总量的15%和2050年二氧化碳减排40-45%目标提供关键技术保障。

通过厌氧消化技术处理城市生物质废物,能大幅减量传统处置工艺的负荷,并大幅降低处置过程的二次污染。该技术能够有效回收能源和N、P等资源,产品的高值利用将获得良好的技术经济性。厌氧消化技术在城市生物质废物上的成功应用将构建我国城市固体废物处置技术的新格局,提升废物管理的整体效果,实现城市固体废物处置的可持续发展。

(参与学生:罗钰翔、侯华华、胡颂、刘晓、周颖君)

(4)木质生物质废物新型高效热解技术领域研究

木质纤维素类固体废物是一类富含木质素、纤维素、半纤维素的固体废物(诸如农业秸秆类、林业废物、酒糟、醋糟等),其组成的难生物降解性是阻碍该类生物质废物减量化、资源化的重要原因。木质纤维素类生物质废物的热化学转化制氢是一种富有发展潜力的生物质能利用技术,可以将能源密度低的生物质能转化为清洁、高效和高密度的氢能源。

教研组通过研究生物质废物在热解气化过程的转化规律,综合考虑生物质热解、焦油催化裂解、焦炭气化等过程的优化组合,以实现生物质废物的最大产氢率。根据反应进程,将生物质热解气化分为热解阶段(包括生物质初步热解和焦油的催化裂解)和气化阶段(焦油和水蒸气的高温气化),优化两个阶段的工艺参数,并设计研制匹配工艺的两阶段式内循环流化床反应器(低温热解和高温气化)。通过生成气的催化重整和净化提纯,生产高纯度H2,提高产品气的价值,为产品H2的高值利用打下基础。

与此同时,教研组正在研究基于新一代燃烧技术“化学链燃烧(Chemical Looping Combustion,简称CLC)”的木质生物质废物制取高纯氢工艺研究。化学链燃烧技术是1983年诞生的一项新兴技术,是一种将传统的燃料与空气直接接触反应的燃烧借助于固体载氧体(如NiO、Fe2O3、CuO等)供氧作用分解为两个气固(或固固)反应的、较低温度(~750 ℃)的无焰氧化技术。该项先进技术能够改进传统的热化学转化技术;提高燃烧系统整体效率,大幅度减少C排放,缓解温室效应;促进“氢能”摆脱只能依靠传统化石燃料生产的困难。第一届CLC国际大会在2010年3月在法国里昂召开,年轻的CLC技术在2006年也被美国能源部(US Department of Energy, 简称USDOE)列为未来10到15年控制温室气体的先进技术之一。2008年8月,美国能源部宣布投入36亿美元资助15个温室气体控制研究计划, 以提高CO2捕获技术的快速发展。该计划包括5个方向, 化学链燃烧就是该计划五个方向之一。高效、低碳、环保的化学链燃烧技术必将成为环境污染负荷削减、清洁能源生产、缓解温室气体效应作出重要贡献。

(参与学生:李明、蓝煜昕、高兴保、祝捷)

(5) 填埋气体分离提纯利用技术

卫生填埋是我国目前和今后相当时期内垃圾处理处置的主要方式,而且随着垃圾产生量的增加和国家对填埋场环保标准的提高,城市垃圾卫生填埋正在朝着大规模、集中处理的方向发展,这将更有利于填埋气体收集利用技术的应用。垃圾填埋气体的控制是垃圾填埋污染控制的重要部分,同时垃圾填埋气体中的甲烷也是清洁的可再生能源。

教研室通过实验室小试和现场中试研究,在国内首次开发成功并运行了填埋气体变压吸附分离提纯技术,完成了填埋气体预测模型的开发、吸附剂筛选与特性分析、变压吸附分离实验室研究、变压吸附分离中试研究、包括收集系统在内的填埋气体分离提纯设备的成套化开发等工作,中试规模达到10m3/h,甲烷回收率90%以上,产品气所有指标符合国家车用CNG标准,并于2002年12月通过建设部技术鉴定,深圳市下坪垃圾填埋场利用该技术建设一套处理能力12000m3/d的生产装置,已于2006年投产运营。

研究概况

本教研组的研究领域为固体废物处理处置与资源化工程。具体研究方向包括:

固体废物污染控制

固体废物处理处置及资源化

危险废物处理处置

在科学的研究基础上,围绕固体废物资源化、无害化管理,以高效节能、新能源开发为目标,以物化和生化方法为手段,以新工艺和成套设备为对象,结合我国固废领域工程需求,重点开展实用技术的研发。

科研项目:

科技部“十一五”863计划

        ——生物质废物资源化重大技术装备研究与示范工程(重点项目),城市污泥高效脱水关键设备和工艺研发及示范。

北京市科技计划

        ——单相多级厌氧消化工艺及设备研发、沼液资源化利用技术研发、沼气提纯及高值利用系统研究。

科技部“十一五”科技支撑计划

        ——沼气除杂、提纯和高值利用技术设备开发与工程示范。

奖励与荣誉

1.城市生活垃圾填埋场封场及填埋气体利用技术研究,华夏建设科学技术奖三等奖,(2009)

2.危险废物鉴别技术体系研究,环境保护科学技术奖二等奖,(2008)

3.厌氧型生物反应器填埋场中试研究及工程应用,华夏建设科学技术奖二等奖,(2008)

4.垃圾填埋气体提纯制作清洁燃料技术及其应用,环境保护科学技术奖二等奖,(2007)

5.填埋气体提纯制作车用压缩天然气技术, 华夏建设科学技术奖三等奖, (2006)

6.热水解污泥的厌氧消化试验研究, 《中国给水排水》杂志金州优秀论文一等奖, (2004)

7.城市生活垃圾卫生填埋示范工程, 国家科学技术进步二等奖, (2003)

8.深圳市"8.5"爆炸事故应急处理及危险废物安全处置, 国家环保总局科技进步三等奖, (1999)

9.深圳市"8.5"爆炸事故应急处理及危险废物安全处置, 深圳市科技进步二等奖, (1999)

10.危险废物安全填埋处置入场条件及预处理技术研究, 国家环保总局科技进步二等奖, (1998)

学术成果

出版著作:

1.武田信生, 王伟, 何品晶, 日中英廃棄物用語辞典, Ohmsha, 2006

2.王伟, 环境工程原理-第11章-吸附, 清华大学出版社, 2004

3.王伟, 三废处理工程技术手册--固体废物卷-第4篇第5章-固体废物的热解处理技术, 化学工业出版社, 1999

4.王偉, 村瀬広, 李金昌, 中国环境ハンドブック-第1篇第4章-廃棄物問題, サイエンスフォーラム, 1997

5.张坤民, 王伟, 日本的公害教训, 环境科学出版社, 1993

6.张坤民, 王伟, 地球环境报告, 环境科学出版社, 1991

发表文章:

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申请专利、注册软件:

1.王伟, 韩飞, 毕志清, 万晓, 王治军, 罗钰翔, 一种从垃圾填埋气体中体制取甲烷的方法及其设备, 发明专利号: ZL200510004873.0

2.王伟, 夏洲, 王治军, 万晓, 城市污泥的处理方法, 发明专利号: ZL200410098692.4

3.王伟;卢欢亮;李明, 基于干式布袋反应器的焚烧尾气净化装置, 发明专利号: ZL200410086709.4

4.王伟, 王治军, 一种剩余污泥的处理方法, 发明专利号: ZL200410034142.6

5.王治军, 王伟, 一种处理含有高浓度悬浮固体废水的厌氧反应器, 发明专利号: ZL200410034141.1

6.王伟, 蒋建国, 万晓, 叶暾旻, 用于危险废物稳定化的高分子重金属螯合剂及其制备方法, 发明专利, 公开号: 1631940

7.王伟, 卢欢亮, 用于焚烧烟气净化的改性钙基吸附剂及其制备方法, 发明专利, 公开号: 1623648

8.王伟,高兴保,郑蕾,一种应急处理浒苔的方法,发明专利,申请号:200910082153.4

9.王伟,乔玮,高兴保,郑蕾,罗玉翔,一种利用微波碱热水解改善污泥厌氧消化性能的方法,发明专利,申请号:200910082152.X

10.汪诚文,杨波,王伟,徐康宁,一种污泥脱水液作碳源对低碳氮比城市污水的处理方法,发明专利,申请号:200910086824.4

11.王伟,叶暾旻,高兴保,一种废物焚烧飞灰的处理方法及其处理系统,发明专利,申请号:200710065391.5

12.汪群慧, 杨洁, 王伟, 薛军, 一种有效去除垃圾焚烧飞灰中重金属的方法, 发明专利, 申请号: 200610010299.4