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    王偉
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    專家單位:清華大學環境學院

    專家職位:教授、博士生導師

     


    教育背景

    1985年~1988年 ,日本京都大學大學院工學研究科衛生工學專攻,工學博士


    1983年~1985年 ,日本京都大學大學院工學研究科衛生工學專攻,工學碩士


    1982年~1983年 ,日本京都大學大學院工學研究科衛生工學專攻,預備研究生


    1978年~1982年 ,華東石油學院煉制系,工學學士


    工作履歷

    2011年~現在       ,清華大學環境學院,教授,博士生導師


    2000年~2010年 ,清華大學環境科學與工程系,教授,博士生導師


    1999年~2000年 ,清華大學環境科學與工程系,教授,研究生科長


    1998年~1999年 ,清華大學環境科學與工程系,副教授,研究生科長


    1997年~1998年 ,清華大學環境科學與工程系,副教授,教研室主任


    1996年~1997年 ,日本京都大學,訪問學者


    1994年~1996年 ,清華大學環境科學與工程系,副教授,教研室主任


    1991年~1994年 ,清華大學環境科學與工程系,副教授


    1990年~1991年 ,清華大學環境工程系,講師


    1990年~1990年 ,清華大學環境工程系,博士后


    1989年~1989年 ,日本環境計劃中心,訪問學者


    1988年~1989年 ,清華大學環境工程系,博士后


    教學:


    講授課程:固體廢物處理處置設施(本科生), 2000—現在;


    固體廢物資源化工程(研究生), 1999—現在;


    可持續發展與環境保護(固體廢物管理部分), 1999—2002;


    固體廢物處理處置工程(本科生), 1995—2000


    指導學生:碩士生20人,其中畢業17人,博士生16人,其中畢業7人,博士后4人


    學術兼職

    城市生物質燃氣產業技術創新戰略聯盟副理事長(2010-至今)


    北京市人民政府專家顧問(2000-2004)


    中國城市環境衛生協會理事(1999-2004)


    中國城市環境衛生協會常務理事(2004-至今)


    中國環境科學學會固體廢物專業委員會委員 (1998-至今)


    中國環保產業協會固廢處理利用專業委員會委員(1994-至今)


    《環境污染與防治》雜志編委


    研究領域

    (1)城市剩余污泥處理技術領域研究


    現代高效的生活污水和工業廢水生化處理技術在凈化水體的同時帶來了嚴重的剩余污泥問題,污染物只是從水體環境介質轉移至固體環境介質中,并沒有從真正意義上削減污染物排放。污泥的粘度大,含水率高,現有污泥處理技術大都存在效率低、能耗高等難題。


    課題組提出采用水熱干化技術應用于城市污水和工業廢水生物處理過程中產生的污泥的處理處置。污泥水熱干化技術是一種基于細胞破碎原理的污泥改性技術,在密閉容器內,控制一定的溫度和壓力進行反應,污泥中的固體有機物發生水解,細胞破裂,胞內水分釋放,膠體結構破壞,污泥的固液分離性能和生物降解性能得到顯著改善,有利于后續處置和利用,整體處理效率提高。研究和運行結果表明,經過水熱干化系統處理后的污泥粘度下降兩個數量級,有機固體溶解率大于30%,直接脫水后污泥含水率低于40%,可將常規脫水泥餅減量化60%以上。在多年研究開發基礎上形成了完整的水熱干化技術體系,研制開發了漿化反應器和連續閃蒸反應器,并成功組合到水熱干化處理系統中,利用閃蒸乏汽返混、蒸汽與機械協同攪拌、伴隨物質傳遞的能量交換,解決了高固體污泥進料和水熱污泥換熱的關鍵問題,實現了系統的連續運行與大幅度節能。


    隨著我國城市化和工業化進程加快,生活源、工業源的剩余污泥產量會進一步增加,污泥水熱干化技術具有良好的適用性,可以與多種后續處理利用技術銜接,將會成為環境污染控制與治理領域的核心技術,為解決我國污泥處理難題提供重要的技術選擇。


    (參與學生:王治軍、喬瑋、歐陽、荀銳)


    (2)危險固體廢物處理處置技術領域研究


    生活垃圾焚燒技術近年來在大中城市迅速發展,與此同時,其二次污染控制越來越受到重視,更是成為科學界、政府、民眾爭論的焦點。在現行的技術水平下,焚燒過程產生的主要污染物包括重金屬和二噁英,大部分被富集于焚燒飛灰中。


    教研室針對焚燒飛灰的特點和現有危險廢物處置的現狀,提出了“強化處理—放寬出口”的思路,采取“二噁英自催化脫氯/重金屬穩定化—衛生填埋共處置”技術路線,實現了在現有技術條件下的焚燒飛灰安全處置。針對二噁英的脫氯解毒,開發了低溫自催化脫氯技術,確定高效脫氯的關鍵工藝控制參數;針對重金屬穩定化技術,開發了二硫代氨基甲酸鹽系列螯合型重金屬穩定化藥劑和螯合穩定化技術,以及利用飛灰自身礦物組成的土聚穩定化技術,開發的穩定化技術具有重金屬的長期穩定性,確保了焚燒飛灰在實際處置場景的安全性。


    隨著土地資源日漸稀缺,以填埋為主傳統固廢處理方式受到極大限制,具有大幅度減量化、熱資源轉化潛力的焚燒技術亟待推廣,焚燒飛灰的安全處置將成為解決焚燒次生污染的重要前提和關鍵環節。


    (參與學生:高興保、鄭蕾、尹可清)


    (3)城市典型生物質廢物高效厭氧消化處理技術領域研究


    我國每年超過42億噸的生物質廢物作為環境污染物的“源”,直接和間接排入自然水體的有機污染物和富營養化污染物量高于全國城市污水和工業廢水排放量之和,作為有效控制環境污染的關鍵節點越來越受到重視。城市生物質廢物的高含水率和高有機物含量給傳統的填埋、焚燒和堆肥等固體廢物處理處置帶來諸多困難。


    教研室綜合考慮廢物處理和資源回收,提出了以厭氧消化技術為重要補充的城市固體廢物處理處置技術體系。針對城市生物質廢物厭氧消化的若干難點問題,開發了破碎均質、水熱強化水解、高固體厭氧消化和產品高值利用等關鍵技術,并完成了工藝的組合和優化。生化預水解-機械破碎均質預處理技術通過回流消化液促進物料水解酸化,破壞物料結構強度,在實現物料均質化的同時降低破碎動力消耗?!八疅衢W蒸強化水解-厭氧消化”工藝實現了生物質垃圾的低能耗高效水解和細胞固定化厭氧反應器中MCRT、SRT和HRT的有效分離,大幅度提高生物質垃圾的厭氧消化效率。開發基于程式化模糊控制的兩級非對稱吸附分離技術,實現沼氣的雙組分高純度同步回收技術。


    以厭氧消化為核心技術的生物質廢物資源化產業(特別是生物質燃氣新興戰略產業)高度體現減排效應與清潔效應,是同時解決能源和環境問題的重要途徑,將為國家實現2020年可再生能源消費量達到能源消費總量的15%和2050年二氧化碳減排40-45%目標提供關鍵技術保障。


    通過厭氧消化技術處理城市生物質廢物,能大幅減量傳統處置工藝的負荷,并大幅降低處置過程的二次污染。該技術能夠有效回收能源和N、P等資源,產品的高值利用將獲得良好的技術經濟性。厭氧消化技術在城市生物質廢物上的成功應用將構建我國城市固體廢物處置技術的新格局,提升廢物管理的整體效果,實現城市固體廢物處置的可持續發展。


    (參與學生:羅鈺翔、侯華華、胡頌、劉曉、周穎君)


    (4)木質生物質廢物新型高效熱解技術領域研究


    木質纖維素類固體廢物是一類富含木質素、纖維素、半纖維素的固體廢物(諸如農業秸稈類、林業廢物、酒糟、醋糟等),其組成的難生物降解性是阻礙該類生物質廢物減量化、資源化的重要原因。木質纖維素類生物質廢物的熱化學轉化制氫是一種富有發展潛力的生物質能利用技術,可以將能源密度低的生物質能轉化為清潔、高效和高密度的氫能源。


    教研組通過研究生物質廢物在熱解氣化過程的轉化規律,綜合考慮生物質熱解、焦油催化裂解、焦炭氣化等過程的優化組合,以實現生物質廢物的最大產氫率。根據反應進程,將生物質熱解氣化分為熱解階段(包括生物質初步熱解和焦油的催化裂解)和氣化階段(焦油和水蒸氣的高溫氣化),優化兩個階段的工藝參數,并設計研制匹配工藝的兩階段式內循環流化床反應器(低溫熱解和高溫氣化)。通過生成氣的催化重整和凈化提純,生產高純度H2,提高產品氣的價值,為產品H2的高值利用打下基礎。


    與此同時,教研組正在研究基于新一代燃燒技術“化學鏈燃燒(Chemical Looping Combustion,簡稱CLC)”的木質生物質廢物制取高純氫工藝研究?;瘜W鏈燃燒技術是1983年誕生的一項新興技術,是一種將傳統的燃料與空氣直接接觸反應的燃燒借助于固體載氧體(如NiO、Fe2O3、CuO等)供氧作用分解為兩個氣固(或固固)反應的、較低溫度(~750 ℃)的無焰氧化技術。該項先進技術能夠改進傳統的熱化學轉化技術;提高燃燒系統整體效率,大幅度減少C排放,緩解溫室效應;促進“氫能”擺脫只能依靠傳統化石燃料生產的困難。第一屆CLC國際大會在2010年3月在法國里昂召開,年輕的CLC技術在2006年也被美國能源部(US Department of Energy, 簡稱USDOE)列為未來10到15年控制溫室氣體的先進技術之一。2008年8月,美國能源部宣布投入36億美元資助15個溫室氣體控制研究計劃, 以提高CO2捕獲技術的快速發展。該計劃包括5個方向, 化學鏈燃燒就是該計劃五個方向之一。高效、低碳、環保的化學鏈燃燒技術必將成為環境污染負荷削減、清潔能源生產、緩解溫室氣體效應作出重要貢獻。


    (參與學生:李明、藍煜昕、高興保、祝捷)


    (5) 填埋氣體分離提純利用技術


    衛生填埋是我國目前和今后相當時期內垃圾處理處置的主要方式,而且隨著垃圾產生量的增加和國家對填埋場環保標準的提高,城市垃圾衛生填埋正在朝著大規模、集中處理的方向發展,這將更有利于填埋氣體收集利用技術的應用。垃圾填埋氣體的控制是垃圾填埋污染控制的重要部分,同時垃圾填埋氣體中的甲烷也是清潔的可再生能源。


    教研室通過實驗室小試和現場中試研究,在國內首次開發成功并運行了填埋氣體變壓吸附分離提純技術,完成了填埋氣體預測模型的開發、吸附劑篩選與特性分析、變壓吸附分離實驗室研究、變壓吸附分離中試研究、包括收集系統在內的填埋氣體分離提純設備的成套化開發等工作,中試規模達到10m3/h,甲烷回收率90%以上,產品氣所有指標符合國家車用CNG標準,并于2002年12月通過建設部技術鑒定,深圳市下坪垃圾填埋場利用該技術建設一套處理能力12000m3/d的生產裝置,已于2006年投產運營。


    研究概況

    本教研組的研究領域為固體廢物處理處置與資源化工程。具體研究方向包括:


    固體廢物污染控制


    固體廢物處理處置及資源化


    危險廢物處理處置


    在科學的研究基礎上,圍繞固體廢物資源化、無害化管理,以高效節能、新能源開發為目標,以物化和生化方法為手段,以新工藝和成套設備為對象,結合我國固廢領域工程需求,重點開展實用技術的研發。


    科研項目:


    科技部“十一五”863計劃


           ——生物質廢物資源化重大技術裝備研究與示范工程(重點項目),城市污泥高效脫水關鍵設備和工藝研發及示范。


    北京市科技計劃


           ——單相多級厭氧消化工藝及設備研發、沼液資源化利用技術研發、沼氣提純及高值利用系統研究。


    科技部“十一五”科技支撐計劃


           ——沼氣除雜、提純和高值利用技術設備開發與工程示范。


    獎勵與榮譽

    1.城市生活垃圾填埋場封場及填埋氣體利用技術研究,華夏建設科學技術獎三等獎,(2009)


    2.危險廢物鑒別技術體系研究,環境保護科學技術獎二等獎,(2008)


    3.厭氧型生物反應器填埋場中試研究及工程應用,華夏建設科學技術獎二等獎,(2008)


    4.垃圾填埋氣體提純制作清潔燃料技術及其應用,環境保護科學技術獎二等獎,(2007)


    5.填埋氣體提純制作車用壓縮天然氣技術, 華夏建設科學技術獎三等獎, (2006)


    6.熱水解污泥的厭氧消化試驗研究, 《中國給水排水》雜志金州優秀論文一等獎, (2004)


    7.城市生活垃圾衛生填埋示范工程, 國家科學技術進步二等獎, (2003)


    8.深圳市"8.5"爆炸事故應急處理及危險廢物安全處置, 國家環??偩挚萍歼M步三等獎, (1999)


    9.深圳市"8.5"爆炸事故應急處理及危險廢物安全處置, 深圳市科技進步二等獎, (1999)


    10.危險廢物安全填埋處置入場條件及預處理技術研究, 國家環??偩挚萍歼M步二等獎, (1998)


    學術成果

    出版著作:


    1.武田信生, 王偉, 何品晶, 日中英廃棄物用語辭典, Ohmsha, 2006


    2.王偉, 環境工程原理-第11章-吸附, 清華大學出版社, 2004


    3.王偉, 三廢處理工程技術手冊--固體廢物卷-第4篇第5章-固體廢物的熱解處理技術, 化學工業出版社, 1999


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


    5.張坤民, 王偉, 日本的公害教訓, 環境科學出版社, 1993


    6.張坤民, 王偉, 地球環境報告, 環境科學出版社, 1991


    發表文章:


    ?城市剩余污泥處理技術領域研究相關文章


    ?危險固體廢物處理處置技術領域研究相關文章


    ?城市典型生物質廢物高效厭氧消化處理技術領域研究相關文章


    ?木質生物質廢物新型高效熱解技術領域研究相關文章


    ?填埋氣體分離提純利用技術相關文章


    ?其他文章


    申請專利、注冊軟件:


    1.王偉, 韓飛, 畢志清, 萬曉, 王治軍, 羅鈺翔, 一種從垃圾填埋氣體中體制取甲烷的方法及其設備, 發明專利號: ZL200510004873.0


    2.王偉, 夏洲, 王治軍, 萬曉, 城市污泥的處理方法, 發明專利號: ZL200410098692.4


    3.王偉;盧歡亮;李明, 基于干式布袋反應器的焚燒尾氣凈化裝置, 發明專利號: ZL200410086709.4


    4.王偉, 王治軍, 一種剩余污泥的處理方法, 發明專利號: ZL200410034142.6


    5.王治軍, 王偉, 一種處理含有高濃度懸浮固體廢水的厭氧反應器, 發明專利號: ZL200410034141.1


    6.王偉, 蔣建國, 萬曉, 葉暾旻, 用于危險廢物穩定化的高分子重金屬螯合劑及其制備方法, 發明專利, 公開號: 1631940


    7.王偉, 盧歡亮, 用于焚燒煙氣凈化的改性鈣基吸附劑及其制備方法, 發明專利, 公開號: 1623648


    8.王偉,高興保,鄭蕾,一種應急處理滸苔的方法,發明專利,申請號:200910082153.4


    9.王偉,喬瑋,高興保,鄭蕾,羅玉翔,一種利用微波堿熱水解改善污泥厭氧消化性能的方法,發明專利,申請號:200910082152.X


    10.汪誠文,楊波,王偉,徐康寧,一種污泥脫水液作碳源對低碳氮比城市污水的處理方法,發明專利,申請號:200910086824.4


    11.王偉,葉暾旻,高興保,一種廢物焚燒飛灰的處理方法及其處理系統,發明專利,申請號:200710065391.5


    12.汪群慧, 楊潔, 王偉, 薛軍, 一種有效去除垃圾焚燒飛灰中重金屬的方法, 發明專利, 申請號: 200610010299.4


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