国家水专项研究课题城市污水污泥减量无害化与综合利用关键技术研究

52特别关注——TheSpecialFocus第五届水大会(下)针对我国城市污水厂污泥配套处理设施建设无序、污泥产率高、无序排出或堆放、二次污染等问题，水专项设立了“城市污水污泥减量、无害化与综合利用关键技术研究”课题（编号2009ZX07317-003）。课题牵头承担单位为浙江大学。课题根据各地的共性技术需求，以有效防止城市污水处理厂污泥二次污染、提高资源化利用水平为目的，研究城市污水处理厂污泥的减量化、无害化和综合利用技术。重点开展污泥高效浓缩脱水、污泥生物干化和综合利用、污泥干化焚烧和一体化焚烧关键技术与设备研发，并进行工程示范，形成具有自主知识产权的城市污水处理厂污泥处理处置工艺技术路线和设备。课题框架课题分解成四个子课题，其研究内容如下。子课题1：城市污水处理厂污泥高效浓缩及脱水技术与设备研究针对我国城市污水处理厂污泥处理中浓缩脱水效率低的问题，重点研究提高污泥浓缩脱水性能的方法、污泥高效浓缩脱水技术与设备，形成具有自主知识产权的污泥浓缩脱水新技术。示范工程为杭州萧山300吨/日污泥浓缩脱水示范工程。子课题负责单位为杭州国泰环保科技股份有限公司，参加单位为上海市政工程设计研究总院和杭州萧山水务集团有限公司。子课题2：污水处理厂污泥生物干化与土地利用技术研究针对我国城市污泥脱水后含水率较高、深度脱水困难、干化能耗高和处置困难等迫切问题，重点研究低能耗、高效率的污泥生物干化技术与无害化的有机质土地综合利用技术。示范工程为厦门同安100吨/日污泥生物干化工程和深圳100吨/日污泥生物干化工程。子课题负责单位为厦门水务中环污水处理有限公司，参加单位为同济大学、中国科学院城市环境研究国家“水专项”研究课题——城市污水污泥减量、无害化与综合利用关键技术研究□浙江大学严建华王飞□厦门中环水务污水处理有限公司谢小青□杭州国泰环保科技股份有限公司陈柏校□中国市政工程华北设计研究总院李成江□中国科学院工程热物理研究所李诗媛所、厦门大学嘉庚学院、厦门水务生物科技股份有限公司、深圳市如茵生态环境建设有限公司和中环保水务投资有限公司。子课题3：城市污水厂污泥干化焚烧技术研究针对我国城市污水处理厂污泥无害化处置的迫切需求，重点研究污泥间接式热干化和清洁焚烧的成套技术与设备，以及焚烧灰综合利用途径，形成具有自主知识产权的污泥干化焚烧新技术，建立适合我国国情的污泥干化焚烧集成技术体系。示范工程为青岛300吨/日污泥干化焚烧示范工程。子课题负责单位为浙江大学热能工程研究所/能源清洁利用国家重点实验室，参加单位为青岛泰能燃气集团、青岛高校软控股份有限公司和浙江物华天宝能源环保有限公司。子课题4：城市污水厂湿污泥循环流化床一体化焚烧技术研究针对我国各地对污水厂污泥减容减量、稳定化和无害化共性技术的需求，子课题重点研究湿污泥循环流化床一体化焚烧成套技术与设备，以及焚烧灰综合利用途径，形成具有自主知识产权的污泥焚烧新技术。示范工程为杭州七格100吨/日湿污泥循环流化床一体化焚烧工程。子课题牵头单位为中国市政工程华北设计研究总院，参加单位为中国科学院工程热物理研究所、杭州市七格污水处理厂工程建设指挥部和浙江西格水处理工程有限公司。进展情况1、突破一批关键技术本课题在污泥深度脱水技术、污泥生物干化技术、采用余热蒸汽作为热源的空心浆叶式污泥干化技术、异重循环流化床污泥焚烧技术和湿污泥一体化焚烧技术等重点技术领域突破关键技术10多项，并开展工程示范。整个课题目前已申报国家发DOI:10.16116/j.cnki.jskj.2010.23.00353污泥处置篇明专利6项，建立实验装备10台套。2、建立多项综合示范本课题的杭州萧山300吨/日污泥浓缩脱水示范工程、厦门同安100吨/日污泥生物干化与土地利用示范区和杭州市100吨/日湿污泥循环流化床一体化焚烧示范工程已建成，深圳100吨/日污泥生物干化与土地利用示范区和青岛300吨/日污泥干化焚烧示范工程正在建设。3、研发关键装置与平台课题研发了“污泥深度脱水装置”、“污泥空心浆叶式干化机”、“污泥焚烧锅炉”、“尾气净化系统”等关键设备，并初步构建了污泥“脱水—干化—焚烧”的技术链，为我国污泥无害化处理处置提供了技术手段。4、实现产业化推广除了示范工程外，近年来，本课题开发的污泥无害化减量化技术已经推广应用到杭州、天津、绍兴、平湖、海宁、温州等近15个工程项目，较好地实现了产业化推广。5、参与技术标准、规范的制订参与了住房和城乡建设部《污水处理厂污泥处理处置技术指南》的编制工作。研究成果重点开展了污泥高效浓缩脱水、污泥生物干化和综合利用、污泥干化以及干化焚烧集成、污泥焚烧尾气控制和灰渣综合利用等关键技术与设备研发，已经在青岛、萧山、深圳、厦门和杭州进行工程示范，部分示范工程已建成，形成了具有自主知识产权的城市污水处理厂污泥处理处置工艺技术路线和设备。1、工艺方法创新课题在污泥无害化处理处置技术方面实现了下列创新的工艺方法：（1）提出了实现污泥高效浓缩脱水的瓶颈因素及控制方案，形成具有自主知识产权的污泥高效浓缩脱水成套技术和配套产品，并完成相关分析测试；（2）开发了污泥生物干化关键技术与集成工艺，完成了污泥生物干化产品的各种土地利用试验，包括小试和大田试验；（3）在大容量节能型的空心桨叶式污泥干化技术、高效清洁的污泥焚烧技术、污泥无害化处置的污染物控制技术和污泥焚烧灰渣的综合利用等方面取得了重点技术突破，形成了标准化系列产品；（4）在湿污泥循环流化床一体化焚烧工艺方面形成了技术突破，形成标准化系列产品；（5）完成了对污泥减量化、无害化和综合利用相关的技术规范和指标的研究并提出建议。2、关键技术突破（1）污泥深度脱水技术通过自主研发的药剂使污泥中的结合水释放和稳定，再在常温常压下，采用压滤机将含水率80%左右的湿泥饼中的水份以液态的形式分离，脱水后泥饼含水率可降至60%以下，其体积可减量约三分之二，实现了污泥的减量化。（2）污泥生物干化技术在污泥生物干化能量平衡模型、污泥与辅料配比、干化翻动与通风控制等方面取得了突破。完成生物干化污泥性质的检测，生物干化污泥在茶树、草坪和香蕉中的应用技术研究，并自行设计研发了污泥生物干化成套掺混设备和60吨/日污泥生物干化成套设备。（3）以螺旋回转式污泥干化技术和异重流化床污泥焚烧技术为核心的污泥干化焚烧集成技术采用低压余热蒸汽作为污泥干化热源，通过螺旋回转式污泥干化机进行污泥热干化。从污泥干化过程产生的尾气中分离出不可溶的臭气，并送入污泥焚烧锅炉焚烧。针对污泥含水率高、灰量大的特点，开发了循环流化床污泥焚烧技术，单炉湿污泥处理量可达500吨/天以上。通过燃烧过程中污染物防治措施和尾部烟气净化技术，使污泥焚烧后的气态污染物，包括二恶英和HCl等的排放浓度优于国家标准。（4）湿污泥循环流化床一体化干化焚烧技术通过将干化与焚烧在线耦合，在实现污泥昀大程度的减容减量和无害化的基础上，降低污泥处置工艺的能耗，提高热量利用率与系统安全性，缩减投资和运行成本。3、设备产品研发（1）污泥深度脱水设备主要经济技术指标包括：①污泥脱水减量效果显著，湿污泥中的水分80%以上可被分离，深度脱水后的干泥含水率50%以下，污泥减量为原体积的三分之一。②处理过程可避免二次污染，深度脱水过程为常温常压，处理过程的废气全部可吸收达标；脱水滤液无生化毒害成分，可返回污水厂处理达标。深度脱水后的干泥无明显恶臭性异味，不易腐败变质，不易溶胀，装卸、贮存、运输方便；③投资省，能耗低，建设周期短。54特别关注——TheSpecialFocus第五届水大会(下)的75t/h的循环流化床燃煤锅炉焚烧处理。该项目建造安装1台污泥干化机及相应的辅助系统。项目于2007年投入运行，污泥经过220m2空心桨叶式污泥干化机干化后，完全达到了设计要求。这台空心桨叶式污泥干化机也是目前国内昀大的一台空心桨叶式污泥干化机。2、浙江温州污泥焚烧处理工程该工程采用干化后焚烧的方式处理平阳县污泥，污泥处理量60t/d（含水率80%）。湿污泥通过汽车运到湿污泥储仓后，通过预压螺旋及污泥泵输送到污泥干化机（干化至60%左右）。干化后的污泥与煤分别通过输送给料系统送入循环流化床进行焚烧处理。系统包括：污泥存储系统、污泥干化系统、流化床焚烧系统、尾部烟气净化系统及相应的配套的辅助设备。目前已投入运行。图2温州平阳污泥焚烧项目3、富阳八一污水处理厂污泥脱水焚烧处理工程该工程处理富阳板桥纸业所属富阳八一污水处理厂污泥，处理规模为1500吨/日含水率80%的污泥。污泥通过调理后，采用18台板框式压滤机进行脱水，经过破碎后进入75t/h燃煤循环流化床给煤系统，入炉焚烧。入炉污泥的含水率为55%~60%，热值1300kcal/kg左右。目前，项目已经运行并具有良好的经济效益。图3富阳八一污水处理厂污泥深度脱水焚烧工程图1污泥深度脱水设备（2）污泥生物干化设备由粉碎、进料、拌散、传输、发酵、翻堆、陈化、鼓风和除臭系统组成，满足由污泥传输，辅料（调理剂）、菌剂的混合添加到装仓，发酵翻堆、强制鼓风、废气处理、二次腐熟、筛分的整个处理过程，包括污泥输送泵、秸秆粉碎机、双螺杆输送机、拌散机、翻堆机和自动送料布料系统等。（3）螺旋回转式污泥干化机和异重流化床污泥焚烧锅炉主要经济技术指标包括：①利用低压余热蒸汽作为热源间接干化污泥，实现污泥干化过程的清洁、高效；②采用流化床燃烧方式，炉温控制在850℃～950℃之间，其温度属于昀适合脱硫的温度范围。采用及分段供风技术，NOx生成量低。焚烧炉热容量大，燃烧稳定，炉内温度分布均匀，可以抑制常规气态污染物的生成；③根据污泥含水率和热值不需或仅需少许辅助燃料即可实现能量自平衡。如果附近有供热需要，还可适当多产生蒸汽；④采用3T技术，并配置生活垃圾焚烧炉所采用的尾气净化系统，使二恶英等有机污染物排放优于国家标准。该系列设备已经应用于7个工程：序号工程名称处理对象规模建设情况1海宁大都市热电厂污泥处置工程制革污泥100吨/天2009年，已建成2温州平阳制革污泥处置工程制革污泥2×60吨/天2009年，已建成3温州腾蛟制革污泥处置工程制革污泥20吨/天2009年，已建成4温州圣雄集团污泥焚烧处置工程制革污泥30吨/天2009年，已建成5浙江平湖景兴纸业污泥焚烧工程造纸污泥750吨/天2010年，已建成6富阳板桥纸业造纸污泥处置工程造纸污泥1500吨/天2010年，已建成7浙江嘉兴发电厂污泥掺烧工程市政污泥250吨/天2011年（4）湿污泥循环流化床一体化干化焚烧设备由循环流化床焚烧、湿污泥干化、余热回收、烟气净化及除尘等部分组成。主要经济技术指标包括：一体化污泥焚烧炉焚烧温度为850～900℃，燃烧效率≥95%；当污泥（干基热值不低于3200kcal/kg）含水率小于75%时，达到自持燃烧，不加辅助燃料；一体化污泥焚烧炉污染物排放达到国家《生活垃圾焚烧污染物控制标准》（GB18485-2001）；污泥焚烧灰综合利用率50%。示范工程1、浙江省海宁市100吨/日污泥干化焚烧处置工程该工程将浙江卡森集团经过去铬处理后的制革污泥100t/d（含水率85%，非危险废弃物）通过汽车运输到海宁大都市热电有限公司，再利用余热蒸汽干化至含水率40%，作为燃料送入海宁马桥大都市热电有限公司现有C