清华大学环境学院王伟：基于水热技术的污泥处理利用整体解决方案

时间：2017-05-16 09:54

来源：水工业市场杂志

2017年4月13-15日，由中国国际贸易促进委员会建设行业分会主办，《水工业市场》杂志承办的“2017(第12届)水处理行业热点技术论坛”在京召开，清华大学环境学院教授王伟在会上做了主题报告，报告主要围绕城市污泥的产生与处理现状、污泥处理处置相关政策和目标、水热预处理+高级厌氧消化技术等内容展开。

王伟，清华大学环境学院教授，博士生导师。主要研究领域为：城市剩余污泥处理技术、危险固体废物处理处置技术、城市典型生物质废物高效厌氧消化处理技术、木质生物质废物新型高效热解技术、填埋气体分离提纯利用技术。

清华大学环境学院教授王伟

城市污泥的产生与处理现状

近年来，我国加大污水处理基础设施建设投资，污水处理率大幅提高，2015年城市污水处理率达到91.9%，县城污水处理率达到85.22%，全国污水处理总量达到508亿吨/年。随着污水处理率的提高，污泥产生量迅速增加，产率按1.5t-DS/万m3计，含水80%脱水污泥的年产量达到3810万吨/年。

《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》要求，到2015年，直辖市、省会城市和计划单列市污泥无害化处理率达到80%，其他城市达到70%。而多项权威报告指出，我国70%～80%的市政污泥仍然没有得到有效处置。

污泥的污染特性包括病原微生物;氮、磷等营养成分污染;有机污染物;重金属污染;盐分污染等。污泥的无控排放将会为生态环境带来巨大的风险。

污泥处理处置相关政策和目标

污泥处理技术体系

“十一五”、“十二五”期间，科技部投入大量经费支持污泥处理技术的研发和转化应用，产生了一批关键工艺技术、重大工程装备等创新性成果，建设了一批工艺先进性、技术指标和处理规模均超过发达国家的污泥处理设施，并开始在全国范围内推广应用。

同时，污泥处理处置技术政策也相继出台：《水十条》要求2017年达标改造，2020年地级市无害化处理率达到90%以上;《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》中指出，污泥循环利用，一是土地利用，将污泥中的有机质和营养元素补充到土地;二是通过厌氧消化或焚烧等技术回收污泥中的能量。

污泥处理处置的目标正在向以安全、可靠、先进、资源回收为原则，以污泥处理利用的整体解决方案为需求的方向迈进。

清华大学的相关研究

针对污泥处理处置技术，清华大学进行了相关研究工作，旨在为城市污泥处理处置提供一套完整的技术方案。

研究包括：

1、减量化

水热+深度脱水 → 降低污泥含水和干化能耗，污泥充分减量

2、能源化

厌氧消化+沼气提纯 → 清洁生物燃气

热解气化 → 高温蒸汽，生物炭产品

3、建立完整的技术路线

4、装备的标准化、系列化、成套化

水热预处理+高级厌氧消化技术

含水率高一直是污泥处理处置的难点所在，污泥含水率越高，热值越低，当含水率低于50%时，才适合焚烧。污泥中含有的大量微生物细胞和有机胶体物质是导致机械脱水困难的原因;污泥中有机物主要以固体形式存在，是生物降解困难的原因。污泥含水率是制约污泥处置和利用的关键问题，清华大学对此问题进行了研究实验，研发了水热预处理+高级厌氧消化技术。

水热处理可将污泥细胞结构破坏，将胞内水释放变为自由水，将固体有机物溶解变为溶解性有机物，降低污泥中束缚水的总量，使污泥粘度降低，沉降性能改善，脱水干度显著提高。

清华大学针对水热处理技术进行了设备研发，在多类型反馈控制方案基础上，开发了污泥多级闪蒸连续供热多点控制反应系统自动控制方案，进一步降低能耗20%;研发了强化传质型水热反应器，系统可直接接受含水率大于70%的脱水泥饼，从而进一步降低了单位污泥的蒸汽耗量。