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污泥深度脫水干化及全量資源化減污降碳協同控制關鍵技術

2025-04-01 13:53:19
云上高博會 http://www.gxf2npi.xyz
所屬領域:
新能源與節能環保
項目成果/簡介:

①深度脫水與高效減量:發明污泥結合水釋放和構建脫水通道的高效脫水新方法

針對污泥高效脫水困難的“瓶頸問題”,提出了促進結合水釋放的污泥親水結構解離-密實細顆粒聚集重構兩步調理機制,發明了不完全氧化-骨架構建體污泥復合調理深度脫水新方法,研發了基于污泥有機物含量投加控制的污泥深度脫水過程控制技術。污泥脫水效率超過95%,脫水污泥含水率降至50%。

②智能投料與精準控制:研發基于優化配伍和系統動態響應的污泥智能投料裝備

針對污泥泥質波動大,投料系統嚴重影響爐內穩定燃燒的技術挑戰,開發了基于污泥組分特征的摻燒預處理提質及智能配伍技術,研發了污泥預分解爐加料技術及對稱式分支管路多級投料系統,發明了基于污泥組分控制和系統需求動態響應的污泥智能投料系統,解決了污泥協同焚燒引發的結焦及燃燒失穩的問題。協同處置污泥摻燒量從行業推薦限值5%提升至10%以上。

③超低排放與全量消納:建立污泥深度脫水-窯爐焚燒協同處置全量資源化的新模式

針對污泥全量無害化處置困難的行業“痛點”,研發了污泥協同處置減污降碳協同增效關鍵技術,發明了污泥摻燒爐內溫度優化準則,研發了污染氣體含N/S/Cl等前體物爐內原位控制技術,形成了污泥深度脫水-窯爐焚燒的全量處置超低排放新模式。煙氣排放優于國家標準和歐盟標準:NOx < 100 mg/m3,SO2 < 20 mg/m3,二噁英 < 0.05 ng TEQ/m3。污泥中有機物作為替代燃料熱值利用,無機物替代部分水泥原料資源利用,重金屬固溶在水泥中,實現全量無害化資源化。

圖1 污泥調理機制及深度脫水技術工程應用

(a)污泥不完全氧化親水結構解離-密實化顆粒聚集重構的兩步調理機制;(b)華星光電污泥深度脫水處理工程設備改造;(c)自動加藥系統

圖2 基于污泥有機物含量藥劑投加量優化的污泥深度脫水過程控制技術

技術指標

項目總體達到當前國內外技術的領先水平(見表1)。

表1 成果與國內、國際同類型技術先進水平比較

應用范圍:

隨著我國污水處理能力的不斷提高,污泥量也同步大幅度增加。2025年我國污泥年產量8000萬噸(以含水率80%計)。近年來隨著污泥量的快速增加,污泥的無害化、資源化處理也逐漸被廣泛重視。《污染防治行動計劃》規定,我國地級及以上城市污泥無害化處理處置率應于2020年年底前達到90%以上。環保“十三五”規劃也提出,大力推進污泥穩定化、無害化和資源化處理處置,地級及以上城市污泥無害化處理處置率達到90%,京津冀區域達到95%。但是調研結果顯示,我國污水處理廠所產生的污泥,有70% 沒有得到妥善處理,污泥隨意堆放及所造成的污染與再污染問題日益凸顯,引起了社會的重點關注。因此,污泥深度脫水與窯爐/焚燒爐協同處置具有巨大的應用空間。

我國是水泥生產大國,2018年的水泥產量約占全世界產量的55.9%,顯示出水泥窯協同處置污泥的優勢與潛力。將水泥窯協同處置技術與污泥深度脫水技術集成應用,使深度脫水后的污泥隨分解后的生料一起進入水泥窯煅燒而制成水泥產品,既是污泥處置工程,又是能源再生項目,同時可以實現水泥工業的可持續發展,進一步提升水泥行業企業的經濟效益、社會效益和環境效益。已出臺水泥窯協同處置生活垃圾的相關國家標準,企業建設相關產業線有法可依。2016年環保部發布的《水泥窯協同處置固體廢物污染防治技術政策》提出水泥窯協同處置是我國城市固體廢物處置的重要補充形式。

項目階段:

可量產。

效益分析:

開發的污泥預處理與深度脫水技術,可將脫水泥餅含水率可穩定小于55%。相比與傳統的石灰鐵鹽等污泥調理技術,開發的污泥深度脫水預處理技術固體藥劑投加量降低為原來的1/4,脫水藥劑成本降低7%,脫水泥餅的運輸和處置成本減少20%,現場操作人員減少50%。企業用戶評價污泥深度脫水工藝處于行業內領先水平。

剩余污泥(含水率約97 wt%)-復合調理-深度脫水到含水率50 wt%左右-水泥窯協同處置,與常規80 wt%含水率污泥處理工藝對比,能耗降低達2162 kWh/噸干泥。脫水泥餅可作為替代燃料入窯煅燒,入爐后污泥在高溫煙氣下迅速著火燃燒,污泥中的有害成分徹底分解,協同處置過程中氮氧化物、有機揮發物等排放指標與水泥熟料品質優于國家標準。

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