開展工程實證與全鏈條技術集成
引領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“城市污泥安全處理處置與資源化全鏈條技術能力提升與工程實證”課題進展
我國污泥處理處置起步較晚。“九五”期間才啟動相關研究，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、設備和產(chǎn)品的單元節(jié)點或局部環(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)鏈技術指導與政策管理體系構建尚有距離。
為此，“十三五”期間通過“水專項”獨立課題“城市污泥安全處理處置與資源化全鏈條技術能力提升與工程實證”的設立，重點建立和完善適合我國國情的污泥處理處置技術體系；打通污泥土地利用、建材利用等安全處置途徑；構建完善的政策法規(guī)、標準、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，進一步開發(fā)新技術成果，積極建立健全我國城市污泥資源化能源化新技術的產(chǎn)業(yè)化體系，推動我國污泥處理處置技術、裝備、產(chǎn)業(yè)、管理的全鏈條能力提升。當前，課題取得了系列進展。
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八家優(yōu)勢單位合力推動產(chǎn)業(yè)升級
課題由同濟大學牽頭，組織了具有污泥處理處置領域重大科技專項研究基礎的八家單位——上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司、上海交通大學、上海城投污水處理有限公司、北京城市排水集團有限責任公司、鄭州市污水凈化有限公司、深圳市水務（集團）有限公司、重慶市風景園林科學研究院，組成了“產(chǎn)-學-研-用”團隊，合力開展污泥處理處置與資源化課題研究。
八家單位有機整合多方技術、人才和全鏈條銜接資源，優(yōu)勢互補、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。
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技術瓶頸逐一擊破
固化前兩階段的技術成果
基于污泥高級厭氧消化、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路線完成了工程實證研究。
依托前兩階段工程建設開展了一系列研究，最終提出了我國不同地域特征相適應的污泥處理處置技術路線建議和工藝選擇評價方法，形成了城鎮(zhèn)污泥處理處置主流工藝及運行管理的績效評估方法與碳足跡分析報告1套，匯編了基于主流技術路線“標準化、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
打通了污泥處理產(chǎn)物的技術難題，突破了污泥處理與處置銜接瓶頸
以園林業(yè)利用、移動森林利用、污泥棒肥利用等資源化處置途徑為出發(fā)點，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。
針對污泥土地資源化利用毒性因子的潛在風險，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，實現(xiàn)了有機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，構建并示范了污泥處理產(chǎn)物園林利用及移動森林產(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橋梁，打通了污泥土地利用技術路線的全鏈條瓶頸問題。
針對建材利用處置方式，開展了污泥建材利用技術推廣瓶頸攻關研究，研發(fā)了適宜污泥泥質(zhì)特點的建材利用技術與優(yōu)化配料方案。
基于污泥焚燒灰渣與其他原輔材料復配方法，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鍵技術。
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14萬噸，實現(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，結合我國建材市場發(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格補貼/激勵體系建議。
▲構建并示范了污泥處理產(chǎn)物園林利用及移動森林產(chǎn)業(yè)化模式
完善了我國污泥處理處置技術標準體系
針對我國污泥處理處置管理瓶頸問題，重點圍繞污泥主要處理工藝和相應的處置方式，確定了標準化、規(guī)范化的設計方法、技術參數(shù)和運行方式，編制了園林利用管理指南5項，污泥園林綠化用產(chǎn)品質(zhì)量標準1項。
建立了碳排放全生命周期評估體系，并在此基礎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，引導和推動污泥產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
同時，《污泥安全處理處置與資源化技術發(fā)展藍皮書》與《污泥處理處置與資源化》專著已基本完成，將對污泥處理處置主流技術路線及面向未來新技術的推廣應用具有指導性意義。
▲污泥園林綠化用產(chǎn)品質(zhì)量標準
儲備了面向未來的污泥低碳處理處置、高值資源化前沿技術
課題結合德國先進技術和經(jīng)驗優(yōu)勢，對我國污泥處理處置技術進行全面提升，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。
建立了基于低場核磁共振等原位測定污泥中水分賦存形態(tài)的表征方法，首次實現(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)水分交互轉化規(guī)律，提出了基于驅(qū)水機制的梯級脫水方法。
基于污泥多形態(tài)水分與有機物結合特性，進一步研發(fā)了污泥及消化產(chǎn)物綠色調(diào)理藥劑，形成了有針對性的可顯著改善污泥脫水性能的綠色調(diào)理新技術。
提出了基于污泥水熱處理的高效脫水新方法，實現(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)物資源化利用技術研究，開發(fā)了“脫水-干化-碳化”耦合技術，突破了以碳化產(chǎn)物作為添加輔料的粉煤成球、型煤成球技術肥等技術。
針對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，進一步優(yōu)化了反應溫度、基質(zhì)濃度等關鍵工藝參數(shù)，突破了污泥厭氧消化沼液脫氮技術瓶頸。
▲高有機質(zhì)濃度沼液兩段脫氮技術
基于工藝參數(shù)和運行方式優(yōu)化同步開發(fā)了沼液MAP磷回收技術，形成了氮磷低耗回收成套技術與污泥安全處理處置技術鏈條的集成優(yōu)化，增強了我國污泥處理處置面向未來的綠色新技術儲備能力，引領了我國污泥高值資源化處理處置技術發(fā)展方向。
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集成技術推廣應用 成果豐碩效益顯著
污泥處理處置與資源化技術進入工程示范及推廣應用階段。截止到2019年12月，水專項污泥處理處置與資源化技術已在超過80個示范/推廣工程中應用實施，處理污泥總量達647萬噸/年（含水率80%），污泥處理成套設備工程應用總產(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”兩個示范區(qū)。
▲以北京為代表的污泥“高級厭氧消化+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“高級厭氧消化+土地利用”模式
▲ 以西安為代表的污泥“高級厭氧消化+土地利用”模式
“污泥課題”推動了我國污泥處理處置技術、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)濟社會效益和教育成果。
目前已實現(xiàn)每年46億噸污水所產(chǎn)生污泥的穩(wěn)定化處理；已發(fā)表高水平學術論文61篇；新申請國家發(fā)明專利48項，授權36項；培養(yǎng)正高級工程師3名、高級工程師10名等，形成了一支有國際影響力的污泥處理處置的創(chuàng)新團隊；已發(fā)布地方標準1項，新編制指南5項，新申請團體標準5項。
這為顯著提升我國污泥處理處置技術裝備、創(chuàng)新能力和制度水平提供了有力保障。
《科技導報》創(chuàng)刊于1980年，中國科協(xié)學術會刊，主要刊登科學前沿和技術熱點領域突破性的成果報道、權威性的科學評論、引領性的高端綜述，發(fā)表促進經(jīng)濟社會發(fā)展、完善科技管理、優(yōu)化科研環(huán)境、培育科學文化、促進科技創(chuàng)新和科技成果轉化的決策咨詢建議。常設欄目有院士卷首語、智庫觀點、科技評論、熱點專題、綜述、論文、學術聚焦、科學人文等。
來源：《科技導報》 ，主要刊登《科技導報》期刊內(nèi)容要點，報道熱點科技問題、科技事件、科學人物，打造與紙刊緊密聯(lián)系又特色鮮明的新媒體平臺。
