開展工程實(shí)證與全鏈條技術(shù)集成
引領(lǐng)我國城市污泥處理處置事業(yè)健康發(fā)展
“水體污染控制與治理”國家重大科技專項(xiàng)“城市污泥安全處理處置與資源化全鏈條技術(shù)能力提升與工程實(shí)證”課題進(jìn)展
我國污泥處理處置起步較晚。“九五”期間才啟動(dòng)相關(guān)研究，不過經(jīng)過“九五”至“十二五”的努力，我國污泥處理處置技術(shù)已初具成效，但多分散在無害化處理、資源化回收、能源化利用等技術(shù)、設(shè)備和產(chǎn)品的單元節(jié)點(diǎn)或局部環(huán)節(jié)的突破，離圍繞“穩(wěn)定化、無害化、減量化、資源化”基本原則的全鏈條系統(tǒng)集成及全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)指導(dǎo)與政策管理體系構(gòu)建尚有距離。
為此，“十三五”期間通過“水專項(xiàng)”獨(dú)立課題“城市污泥安全處理處置與資源化全鏈條技術(shù)能力提升與工程實(shí)證”的設(shè)立，重點(diǎn)建立和完善適合我國國情的污泥處理處置技術(shù)體系；打通污泥土地利用、建材利用等安全處置途徑；構(gòu)建完善的政策法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、績效管理等體系，建立我國城市污泥的資源化能源化與安全處置管理與配套政策體系；同時(shí)，進(jìn)一步開發(fā)新技術(shù)成果，積極建立健全我國城市污泥資源化能源化新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化體系，推動(dòng)我國污泥處理處置技術(shù)、裝備、產(chǎn)業(yè)、管理的全鏈條能力提升。當(dāng)前，課題取得了系列進(jìn)展。
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八家優(yōu)勢(shì)單位合力推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)
課題由同濟(jì)大學(xué)牽頭，組織了具有污泥處理處置領(lǐng)域重大科技專項(xiàng)研究基礎(chǔ)的八家單位——上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司、上海交通大學(xué)、上海城投污水處理有限公司、北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司、鄭州市污水凈化有限公司、深圳市水務(wù)（集團(tuán)）有限公司、重慶市風(fēng)景園林科學(xué)研究院，組成了“產(chǎn)-學(xué)-研-用”團(tuán)隊(duì)，合力開展污泥處理處置與資源化課題研究。
八家單位有機(jī)整合多方技術(shù)、人才和全鏈條銜接資源，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、地域協(xié)調(diào)，固化了污泥厭氧消化、好氧發(fā)酵、干化焚燒和深度脫水四條主流技術(shù)路線，打通了污泥多途徑處置通道，完善了污泥安全處理處置和資源化的產(chǎn)業(yè)支撐體系，攻克了一批具有前瞻性的污泥安全處理處置與資源化新技術(shù)。
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技術(shù)瓶頸逐一擊破
固化前兩階段的技術(shù)成果
基于污泥高級(jí)厭氧消化、厭氧消化、高溫好氧發(fā)酵、干化焚燒、深度脫水等主流污泥處理技術(shù)路線完成了工程實(shí)證研究。
依托前兩階段工程建設(shè)開展了一系列研究，最終提出了我國不同地域特征相適應(yīng)的污泥處理處置技術(shù)路線建議和工藝選擇評(píng)價(jià)方法，形成了城鎮(zhèn)污泥處理處置主流工藝及運(yùn)行管理的績效評(píng)估方法與碳足跡分析報(bào)告1套，匯編了基于主流技術(shù)路線“標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、參數(shù)化”的工藝包4套與范例集1套。
▲研發(fā)厭氧消化原位后腐熟技術(shù)
打通了污泥處理產(chǎn)物的技術(shù)難題，突破了污泥處理與處置銜接瓶頸
以園林業(yè)利用、移動(dòng)森林利用、污泥棒肥利用等資源化處置途徑為出發(fā)點(diǎn)，提出了污泥處理產(chǎn)物創(chuàng)新的資源化利用產(chǎn)品與技術(shù)。
針對(duì)污泥土地資源化利用毒性因子的潛在風(fēng)險(xiǎn)，開發(fā)了基于芳香重聚腐殖化原理的深度穩(wěn)定后腐熟新方法，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物定向腐殖化深度穩(wěn)定，顯著降低游離含鹽量并改善植物發(fā)芽指數(shù)，種子發(fā)芽率提高至95%以上。
依托北京、重慶與鄭州的污泥穩(wěn)定化產(chǎn)物園林業(yè)利用示范基地，開展了污泥土地利用泥質(zhì)控制的研究，構(gòu)建并示范了污泥處理產(chǎn)物園林利用及移動(dòng)森林產(chǎn)業(yè)化模式，形成了污泥穩(wěn)定化處理產(chǎn)物與污泥土地利用處置的加工技術(shù)橋梁，打通了污泥土地利用技術(shù)路線的全鏈條瓶頸問題。
針對(duì)建材利用處置方式，開展了污泥建材利用技術(shù)推廣瓶頸攻關(guān)研究，研發(fā)了適宜污泥泥質(zhì)特點(diǎn)的建材利用技術(shù)與優(yōu)化配料方案。
基于污泥焚燒灰渣與其他原輔材料復(fù)配方法，開發(fā)了污泥焚燒灰渣作為原料生產(chǎn)鐵質(zhì)校正料和水泥混合材料替代原料等建材利用關(guān)鍵技術(shù)。
基于建材制品的物化性質(zhì)，確立了基于污泥產(chǎn)物性質(zhì)和摻燒量控制的質(zhì)量控制方法，在國內(nèi)率先突破了污泥焚燒灰渣的規(guī)�；Y源化利用，年利用量達(dá)14萬噸，實(shí)現(xiàn)了污泥灰渣“零填埋”。
開展了污泥建材利用安全性及控制方法研究，結(jié)合我國建材市場(chǎng)發(fā)展前景、建材原料開采存量以及污泥處理處置現(xiàn)狀，提出了污泥建材利用產(chǎn)業(yè)化模式、配套政策體系以及價(jià)格補(bǔ)貼/激勵(lì)體系建議。
▲構(gòu)建并示范了污泥處理產(chǎn)物園林利用及移動(dòng)森林產(chǎn)業(yè)化模式
完善了我國污泥處理處置技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系
針對(duì)我國污泥處理處置管理瓶頸問題，重點(diǎn)圍繞污泥主要處理工藝和相應(yīng)的處置方式，確定了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的設(shè)計(jì)方法、技術(shù)參數(shù)和運(yùn)行方式，編制了園林利用管理指南5項(xiàng)，污泥園林綠化用產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)。
建立了碳排放全生命周期評(píng)估體系，并在此基礎(chǔ)上提出了適合我國國情的碳減排策略，建立了適合我國國情的污泥安全處理處置與資源化產(chǎn)業(yè)發(fā)展支撐體系，引導(dǎo)和推動(dòng)污泥產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
同時(shí)，《污泥安全處理處置與資源化技術(shù)發(fā)展藍(lán)皮書》與《污泥處理處置與資源化》專著已基本完成，將對(duì)污泥處理處置主流技術(shù)路線及面向未來新技術(shù)的推廣應(yīng)用具有指導(dǎo)性意義。
▲污泥園林綠化用產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
儲(chǔ)備了面向未來的污泥低碳處理處置、高值資源化前沿技術(shù)
課題結(jié)合德國先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)，對(duì)我國污泥處理處置技術(shù)進(jìn)行全面提升，突破了一批具有前瞻性的污泥安全處理處置與資源化新技術(shù)。
建立了基于低場(chǎng)核磁共振等原位測(cè)定污泥中水分賦存形態(tài)的表征方法，首次實(shí)現(xiàn)了污泥中自由水、間隙水與界面附著水等多形態(tài)的定量化表征，闡明了多形態(tài)水分交互轉(zhuǎn)化規(guī)律，提出了基于驅(qū)水機(jī)制的梯級(jí)脫水方法。
基于污泥多形態(tài)水分與有機(jī)物結(jié)合特性，進(jìn)一步研發(fā)了污泥及消化產(chǎn)物綠色調(diào)理藥劑，形成了有針對(duì)性的可顯著改善污泥脫水性能的綠色調(diào)理新技術(shù)。
提出了基于污泥水熱處理的高效脫水新方法，實(shí)現(xiàn)無藥劑投加的污泥高干脫水，含水率可降至55%以下。
▲污泥高效脫水新方法
開展了污泥熱解及其產(chǎn)物資源化利用技術(shù)研究，開發(fā)了“脫水-干化-碳化”耦合技術(shù)，突破了以碳化產(chǎn)物作為添加輔料的粉煤成球、型煤成球技術(shù)肥等技術(shù)。
針對(duì)污泥高含固厭氧消化沼液COD、氨氮等水質(zhì)特性，開發(fā)了沼液厭氧氨氧化成套技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化了反應(yīng)溫度、基質(zhì)濃度等關(guān)鍵工藝參數(shù)，突破了污泥厭氧消化沼液脫氮技術(shù)瓶頸。
▲高有機(jī)質(zhì)濃度沼液兩段脫氮技術(shù)
基于工藝參數(shù)和運(yùn)行方式優(yōu)化同步開發(fā)了沼液MAP磷回收技術(shù)，形成了氮磷低耗回收成套技術(shù)與污泥安全處理處置技術(shù)鏈條的集成優(yōu)化，增強(qiáng)了我國污泥處理處置面向未來的綠色新技術(shù)儲(chǔ)備能力，引領(lǐng)了我國污泥高值資源化處理處置技術(shù)發(fā)展方向。
3
集成技術(shù)推廣應(yīng)用 成果豐碩效益顯著
污泥處理處置與資源化技術(shù)進(jìn)入工程示范及推廣應(yīng)用階段。截止到2019年12月，水專項(xiàng)污泥處理處置與資源化技術(shù)已在超過80個(gè)示范/推廣工程中應(yīng)用實(shí)施，處理污泥總量達(dá)647萬噸/年（含水率80%），污泥處理成套設(shè)備工程應(yīng)用總產(chǎn)值超10億元以上。
另外，課題形成了兩種全鏈條模式，并建成北京“厭氧消化+土地利用”與上海“干化焚燒+建材利用”兩個(gè)示范區(qū)。
▲以北京為代表的污泥“高級(jí)厭氧消化+土地利用”模式
▲以上海為代表的污泥“干化焚燒”的末端處置模式
▲以長沙為代表的污泥“高級(jí)厭氧消化+土地利用”模式
▲ 以西安為代表的污泥“高級(jí)厭氧消化+土地利用”模式
“污泥課題”推動(dòng)了我國污泥處理處置技術(shù)、裝備、產(chǎn)業(yè)、管理的全鏈條能力提升，并帶來了良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益和教育成果。
目前已實(shí)現(xiàn)每年46億噸污水所產(chǎn)生污泥的穩(wěn)定化處理；已發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文61篇；新申請(qǐng)國家發(fā)明專利48項(xiàng)，授權(quán)36項(xiàng)；培養(yǎng)正高級(jí)工程師3名、高級(jí)工程師10名等，形成了一支有國際影響力的污泥處理處置的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)；已發(fā)布地方標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，新編制指南5項(xiàng)，新申請(qǐng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)。
這為顯著提升我國污泥處理處置技術(shù)裝備、創(chuàng)新能力和制度水平提供了有力保障。
《科技導(dǎo)報(bào)》創(chuàng)刊于1980年，中國科協(xié)學(xué)術(shù)會(huì)刊，主要刊登科學(xué)前沿和技術(shù)熱點(diǎn)領(lǐng)域突破性的成果報(bào)道、權(quán)威性的科學(xué)評(píng)論、引領(lǐng)性的高端綜述，發(fā)表促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、完善科技管理、優(yōu)化科研環(huán)境、培育科學(xué)文化、促進(jìn)科技創(chuàng)新和科技成果轉(zhuǎn)化的決策咨詢建議。常設(shè)欄目有院士卷首語、智庫觀點(diǎn)、科技評(píng)論、熱點(diǎn)專題、綜述、論文、學(xué)術(shù)聚焦、科學(xué)人文等。
來源：《科技導(dǎo)報(bào)》 ，主要刊登《科技導(dǎo)報(bào)》期刊內(nèi)容要點(diǎn)，報(bào)道熱點(diǎn)科技問題、科技事件、科學(xué)人物，打造與紙刊緊密聯(lián)系又特色鮮明的新媒體平臺(tái)。
