4月26日,由江蘇省(宜興)環保產業技術研究院與清華大學環境學院主辦,E20環境平臺、環境保護部環境保護對外合作中心、南京環保產業創新中心協辦的水處理科技成果推介會首站走進清華大學。
會上,八位清華大學水處理領域的頂級專家通過技術路演和產業解讀,展示了清華大學的多項水專項科技創新成果。
其中,清華大學環境學院王凱軍教授闡述了城市污水污泥熱解技術的開發與推廣,以下內容根據其現場發言整理。
一、污泥焚燒技術是污泥處理處置的主流技術之一
1、污泥干化-焚燒技術是國內外污泥主流處置技術之一
王凱軍表示,要為污泥焚燒正名,焚燒技術是污泥處理處置的主流技術。名不正則言不順,言不順事不成,現在業界很多人認為焚燒技術不是太好。世界上,焚燒技術是污泥處置的主流技術,我們國家環境保護部發布的最佳可行技術指南上也已經明確指出土地處置和干化焚燒是污泥處置的最佳可行技術。
2、國人對污泥干化焚燒工藝的誤解
現在國人對污泥干化焚燒工藝存在很多誤解,普遍認為污泥焚燒是一種高能耗工藝,一種高碳排放工藝,還認為污泥焚燒就像垃圾焚燒一樣也會產生二噁英,實際上,這些都是大家對污泥焚燒的誤解。
3、土地利用為什么擔負不起主流技術路線的困局
污泥堆肥-土地利用技術為什么承擔不起主流處理工藝的責任呢?這是由于后續存儲及運輸中轉過程中產業鏈的缺失,使得我們的工藝僅到堆肥就結束了。國家的技術路線是土地利用,好氧堆肥僅僅是土地利用的一個環節。但是,我們現有的團隊和專家大部分是搞污泥堆肥的人,并不具備將產業鏈延伸的能力。即使想讓它成為主流技術,也很難成為主流技術。
另外,我們經常照搬美國的一些做法,但是我國與美國在農業生產方式上大相徑庭,因此造成我們在污泥土地利用率上的巨大差異,這說明我國不能照搬美國的模式,應從實際國情出發尋找土地利用的有效途徑。這些因素如果不認真研究,今后污泥堆肥-土地利用技術依然很難成為一個主流技術。
4、污泥焚燒處理技術為什么會成為主流技術
在日本、韓國,以及我們國家的臺灣,污泥處理不僅是主流技術,還是主導技術。為什么呢?主要是因為這些地區土地資源緊張。根據人口密度和經濟發展程度來看,今后,在我國經濟發展程度高、人口密度大的長三角、京津冀、珠三角地區,污泥焚燒也一定會成為主導技術。
二、噴霧干燥——回轉窯焚燒技術的開發
1、污泥噴霧干化-焚燒技術
我們選擇噴霧干燥—焚轉窯焚燒技術進行污泥焚燒。噴霧干燥一開始也是不被大家所接受,但是我們在選擇這個技術開發時,發現它是工業干燥領域中最常用的一種技術。其實大家對它質疑主要是因為噴霧干燥是直接干燥,但是它在各個流程上都能達到對污染物的消除,所以實際上它與間接干燥是一樣的。
2、污泥噴霧干化-焚燒工藝技術的升級
借助水專項的課題,我們又成立了一個子課題。對于噴霧干燥焚燒系統,在前期開發過程中我們將提升研究集中在除塵、除臭、除霧脫白系統,以及系列化、標準化幾個方面。通過開發高效圓柱狀布袋除塵器、紫外臭氧氧化去除臭味,解決尾氣污染問題。同時我們使用的煙筒經過脫白之后,就不再有煙氣產生。在標準化、系列化和外形上我們也做了一系列的工作。
3、噴霧干化-焚燒工藝技術應用延伸
早期在水專項的研究中,我國建立了十余個大型污泥噴霧干化-焚燒技術應用工程,總計處理量超過 5000t/d(80%含水率)。同時還建立了一個處理量為1200t/d的噴霧干燥單體工程,目前已經運行了六七年,這也是我國目前最大的一個工程。在污泥處理的單一技術里,污泥噴霧干化-焚燒技術是國內應用最多的一個技術。最近我們助力“一帶一路”建設,將該項技術推廣到孟加拉國的 DASHERKANDI污水處理廠污泥處置項目中,總計處理量為500t/d,現已落地。這項技術還可以向其他領域擴展,比如危廢領域的干化,不僅可以用于污泥的干化,還包括廢液的干化。
三、污泥熱解技術發展與我們的研究
1、熱解氣化技術被認為廢物第三代處理技術
美國EPA和能源署認為熱解氣化是第三代的廢物處理技術,我們在熱解氣化處理技術的基礎上進行燃燒、氣化、熱解、干化等。在日本,污泥焚燒的資源化越來越得到重視,熱解氣化技術也會重新得到重視。德國的中小型垃圾現在已經相當成熟地采用熱解技術進行處理。其他的生物質處理也可以采用熱解技術,比如中藥渣。另外在工業微廢處理中,也在使用熱解的技術。農業生物質也可以采用熱解技術。
2、污泥熱解處理技術的基礎研究
對于熱解氣化技術,環保的重大裝備——共性技術裝備的開發應該是未來非常重要的一個環節。在這個過程中,我們主要研究了熱解氣化過程中的清潔化特征,主要有三點:一是排放的煙氣量少,因為它是對可燃氣體燃燒;二是它的大氣污染因子比較少,污泥熱解氣化產生的氣體為燃料排放的大氣霧霾煙塵、SO2、氮氧化物、重金屬等危害因子比固廢直接燃燒少1/2以上;三是二噁英的產生會受到抑制和分解。所以說這是一個清潔的技術。
3、污泥熱解氣化研究的技術路線
我們對熱解的研究主要是沿著兩條技術路線:一條是外熱式,一條是內熱式。這兩條技術路線應用于不同的項目和單位上。從熱分析儀、小試、兩段催化集成、移動中試、工程示范等逐漸發展,現在已經具備了一個生產化的條件。比如通過研究污泥及與煤或其他生物質混合熱解,優化工況,可以解決污泥干化熱解系統的能耗問題,包括內熱式和外熱式的熱解過程中產生的氣、油和泥質炭的比例控制等等。然后對產生的炭進一步利用,比如把它制成活性炭,這種活性炭與市場上的活性炭性質接近。目前對外熱式的研究已經進入到50t/d的中試階段,已經具備產業化的前景。對于內熱式,我們直接進行生產式研究,目前已進行了從30t/d到50t/d規模的試驗研究,并完成了試驗。
編輯:徐冰冰
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