清華大學環境學院王偉：基于水熱技術的污泥處理利用整體解決方案

時間：2017-05-16 09:54

來源：水工業市場雜志

2017年4月13-15日，由中國國際貿易促進委員會建設行業分會主辦，《水工業市場》雜志承辦的“2017(第12屆)水處理行業熱點技術論壇”在京召開，清華大學環境學院教授王偉在會上做了主題報告，報告主要圍繞城市污泥的產生與處理現狀、污泥處理處置相關政策和目標、水熱預處理+高級厭氧消化技術等內容展開。

王偉，清華大學環境學院教授，博士生導師。主要研究領域為：城市剩余污泥處理技術、危險固體廢物處理處置技術、城市典型生物質廢物高效厭氧消化處理技術、木質生物質廢物新型高效熱解技術、填埋氣體分離提純利用技術。

清華大學環境學院教授王偉

城市污泥的產生與處理現狀

近年來，我國加大污水處理基礎設施建設投資，污水處理率大幅提高，2015年城市污水處理率達到91.9%，縣城污水處理率達到85.22%，全國污水處理總量達到508億噸/年。隨著污水處理率的提高，污泥產生量迅速增加，產率按1.5t-DS/萬m3計，含水80%脫水污泥的年產量達到3810萬噸/年。

《“十二五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》要求，到2015年，直轄市、省會城市和計劃單列市污泥無害化處理率達到80%，其他城市達到70%。而多項權威報告指出，我國70%～80%的市政污泥仍然沒有得到有效處置。

污泥的污染特性包括病原微生物;氮、磷等營養成分污染;有機污染物;重金屬污染;鹽分污染等。污泥的無控排放將會為生態環境帶來巨大的風險。

污泥處理處置相關政策和目標

污泥處理技術體系

“十一五”、“十二五”期間，科技部投入大量經費支持污泥處理技術的研發和轉化應用，產生了一批關鍵工藝技術、重大工程裝備等創新性成果，建設了一批工藝先進性、技術指標和處理規模均超過發達國家的污泥處理設施，并開始在全國范圍內推廣應用。

同時，污泥處理處置技術政策也相繼出臺：《水十條》要求2017年達標改造，2020年地級市無害化處理率達到90%以上;《城鎮污水處理廠污泥處理處置技術指南》中指出，污泥循環利用，一是土地利用，將污泥中的有機質和營養元素補充到土地;二是通過厭氧消化或焚燒等技術回收污泥中的能量。

污泥處理處置的目標正在向以安全、可靠、先進、資源回收為原則，以污泥處理利用的整體解決方案為需求的方向邁進。

清華大學的相關研究

針對污泥處理處置技術，清華大學進行了相關研究工作，旨在為城市污泥處理處置提供一套完整的技術方案。

研究包括：

1、減量化

水熱+深度脫水 → 降低污泥含水和干化能耗，污泥充分減量

2、能源化

厭氧消化+沼氣提純 → 清潔生物燃氣

熱解氣化 → 高溫蒸汽，生物炭產品

3、建立完整的技術路線

4、裝備的標準化、系列化、成套化

水熱預處理+高級厭氧消化技術

含水率高一直是污泥處理處置的難點所在，污泥含水率越高，熱值越低，當含水率低于50%時，才適合焚燒。污泥中含有的大量微生物細胞和有機膠體物質是導致機械脫水困難的原因;污泥中有機物主要以固體形式存在，是生物降解困難的原因。污泥含水率是制約污泥處置和利用的關鍵問題，清華大學對此問題進行了研究實驗，研發了水熱預處理+高級厭氧消化技術。

水熱處理可將污泥細胞結構破壞，將胞內水釋放變為自由水，將固體有機物溶解變為溶解性有機物，降低污泥中束縛水的總量，使污泥粘度降低，沉降性能改善，脫水干度顯著提高。

清華大學針對水熱處理技術進行了設備研發，在多類型反饋控制方案基礎上，開發了污泥多級閃蒸連續供熱多點控制反應系統自動控制方案，進一步降低能耗20%;研發了強化傳質型水熱反應器，系統可直接接受含水率大于70%的脫水泥餅，從而進一步降低了單位污泥的蒸汽耗量。