主要研究內容：

（1）具有自主知識產權的污泥碳化、熱解系統(tǒng)，采用的計算機控制系統(tǒng)，完全實現(xiàn)無人化的生產。

（2）具有自主知識產權的污泥資源化綜合處理裝置，該裝置可以使市政污泥在缺氧狀態(tài)下生產活性炭；也可以通過計算機自動配料后，通過計算機調整裝置的燃燒情況，在裝置中煅燒陶粒。

（3）采用的熱工流場分析，研發(fā)高效能氣固換熱設備，應用于污泥資源化綜合處理裝置內。

（4）研發(fā)高效、安全的污泥碳化、煅燒專用燃燒裝置。

（5）研發(fā)安全的污泥碳化密封裝置

（6）研究污泥碳化、煅燒后的廢氣機理及性能，開發(fā)高效、安全的廢氣處理設備，實現(xiàn)清潔環(huán)保生產。

（7）研究同套處理裝置在碳化時和煅燒陶粒時不同的狀態(tài)和要求，實現(xiàn)計算機自動調整。

項目背景及意義

隨著我國城市污水處理率的提高，城市污水處理廠產生的污泥越來越多，伴隨而來的是污泥無害化問題日益嚴重。我國固體廢棄物處理和處置的基本方針是“穩(wěn)定化、減量化、資源化”。1993年實施的《污水污泥使用或處置的標準》將污泥定義為“生物固體”，生物固體是一種可以有益回收和再生利用的初級有機固體產品，資源化處置是以資源化利用為目標的一種安全、有效、經濟、有生命力的處置方式，再實現(xiàn)污泥無害化處置的同時還有利于保持生態(tài)平衡，降低處置成本，促進循環(huán)經濟的發(fā)展。

污泥作為污水處理工程中產生的不可避免的固體廢物，其產量也不斷增加。污水污泥成分復雜，不僅含有氮、磷等營養(yǎng)物質，還含有大量的有機物、重金屬以及各種致病微生物。其容量大、易腐敗、不穩(wěn)定、有惡臭等如不妥善處理，不僅會產生極大的危害而且是對污泥中有用能源的浪費。國家環(huán)?？偩职l(fā)布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》也特別增加了有關污泥控制標準的內容。積極為污泥的處置尋求合理有效的途徑，實現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化、無害化和資源化，已成為當今世界廣泛關注的課題。

污泥的處理方法主要是濃縮、消化、脫水、干燥等，其目的主要是三個方面：

1、減少水分，為后續(xù)處理、利用和運輸創(chuàng)造條件。

2、使污泥無害化、穩(wěn)定化，通過處理消除生物固體中的有毒有害物質，防止散發(fā)惡臭，避免二次污染。

3、改善生物固體的成分和某些性質，使其便于資源化。

當前污水廠污泥的傳統(tǒng)處置方式有很多，主要的有以下幾種：

土地利用：直接利用是將城市污泥作為肥料，直接撒施在土壤中，成為土壤成分之一；間接利用是通過堆肥或制成復合肥，作為肥料應用在農業(yè)中。土地利用已有多年歷史，國內外應用廣泛。優(yōu)點是能耗低，可利用污泥養(yǎng)分；缺點是減量化和無害化不徹底，病原微生物難消除，重金屬超標，占地面積大、周期長。

填埋：國內普遍的的污泥處理方式，投資少、容量大、見效快、也是短期內重要的過渡性處理途徑；由于資源化不能利用，污染嚴重終將被淘汰。

傳統(tǒng)建材利用：作為水泥添加料和制磚，也因為污染嚴重終將被淘汰。

焚燒：優(yōu)點是污泥減容量大，有機物熱分解徹底，實現(xiàn)了“節(jié)能減排、循環(huán)經濟”的理念，但由于資源化不能更好的利用，造成能源大量的浪費，同時污染問題不能得到徹底的解決，已不具備廣泛推廣的條件，期待更好的處理方法。

發(fā)電廠摻燒及水泥窯協(xié)同處理，是焚燒處理的一種擴展，優(yōu)點是污泥減容量大，有機物熱分解徹底，實現(xiàn)了“節(jié)能減排、循環(huán)經濟”的理念，但由于資源化不能更好的利用，造成能源大量的浪費，同時污染問題不能得到徹底的解決，并且會對生產系統(tǒng)造成干擾，影響水泥質量等問題期待更好的處理方法。

傳統(tǒng)的污泥無害化、資源化處理方法均有不同的問題期待解決，隨著環(huán)境標準的不斷提高和對污泥無害化、資源化利用的深入研究，對污泥進行無害化、資源化綜合利用，回收污泥中的能源，使污泥中的有用成分變廢為寶，獲得廣泛關注。國內外專家、個別高校和研究機構進行了各種研究，并取得了很大的進步和顯著的成果。污泥資源化利用的途徑主要有：污泥熱解制油、污泥炭化制生物炭及活化后制活性炭、污泥制陶粒。其中污泥炭化制生物炭及活化后制活性炭、污泥制陶粒是重要的兩種方式。

    對污泥進行無害化、資源化綜合利用新的研究成果種為污泥低溫熱解制油：

    污泥低溫熱解制油技術是通過無氧加熱污泥至一定的溫度，由干餾和熱分解作用使污泥轉化為油、反應水、不凝氣和炭等4種可燃產物。該技術成本小于直接焚燒的80%，同時還能獲得油，成本將更低

。

    第二種方式為污泥的炭化處理：

    干餾法處置污泥制備生物炭是在密閉、無氧、非燃燒、高溫狀態(tài)下進行的化學反應過程，干餾處理污泥產品為生物炭，其化學性能穩(wěn)定，用途廣泛，能夠長期保存。生物炭產品比表面積大，可以通過吸附作用起到緩沖肥料養(yǎng)分釋放和土壤孔隙度的調節(jié)作用，另外含有較高數(shù)量土壤速效養(yǎng)分對作物的生長有促進作用。能夠提高酸化土壤PH值、保水防止土壤沙化和退化、改善土壤結構、防止土壤流失、減少農業(yè)生產投入因素和成本、增加農業(yè)生產力、吸附和固定土壤中的重金屬等污染物均起到良好作用。

    污泥中含有較多的碳，經過炭化處理后，再活化可制成活性炭吸附劑，可做有機廢水處理劑，同時污泥中的重金屬得到固化。利用污泥制備活性炭有極大的優(yōu)越性，可節(jié)省木材、煤炭等原料，同時降低活性炭的生產成本，在解決污水處理廠污泥污染問題的同時，泥制活性炭用于前端水處理，以廢治廢。

    第三種方式為污泥制陶粒：

    陶粒作為一種輕骨料，以其輕體、環(huán)保、保溫等特性受到人們極大的重視，陶粒具有密度小、強度高、保溫、隔熱抗震性能好的特點，在建筑、環(huán)保、冶金、化工、石油、農業(yè)等部門有著廣泛的用途。目前中國的陶粒以黏土陶粒為主，而黏土原料的來源絕大部分取自于耕地，不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，因此尋求燒制陶粒的替代原料具有重要的意思，以污泥制備陶粒，既解決污泥的二次污染問題，同時又將污泥變廢為寶，使其成為一種有用的資源，實現(xiàn)了經濟效益、環(huán)境效益和社會效益的結合，走出了一條可持續(xù)發(fā)展的道路。

    目前污泥炭化處理及污泥制陶粒均取得不錯的研究成果，市場應用前景良好。但污泥炭化和污泥制陶粒屬于不同的工藝路線，對污泥的配比、成型、燃燒溫度、處理時間、附屬設備均有不同的要求，傳統(tǒng)的方式只能對污泥進行單一的處理，生產裝置和設備不通用，處理成本及建設成本比較大，不能適應市場的變化。

    現(xiàn)在市場變化很快，要根據(jù)市場及國家方針的需要開發(fā)一種適應性強，既能生產陶粒，又能對污泥進行炭化活化處理的裝置和核心裝備，該裝備通過計算機調整適應不同的處理要求，生產出兩種合格的產品，并且做到熱效率高、運轉穩(wěn)定、無污染等，顯得越來越重要。

本項目主要研究內容：開發(fā)一套適應性強，既能生產污泥陶粒，又能對污泥進行炭化活化處理的裝置和核心裝備，該裝備通過計算機調整適應不同的處理要求，生產出污泥陶粒和活性炭兩種合格的產品。

其要點包括：

（1）具有自主知識產權的污泥碳化、熱解系統(tǒng)，采用的計算機控制系統(tǒng)，完全實現(xiàn)無人化的生產；

（2）具有自主知識產權的污泥資源化綜合處理裝置，該裝置可以使市政污泥在缺氧狀態(tài)下生產活性炭；也可以通過計算機自動配料后，通過計算機調整裝置的燃燒情況，在裝置中煅燒陶粒；

（3）采用的熱工流場分析，研發(fā)高效能氣固換熱設備，換熱效率大幅提高，熱耗降低，動力消耗下降，應用于污泥資源化綜合處理裝置內；

（4）研發(fā)高效、安全的污泥碳化、煅燒專用燃燒裝置；

（5）研發(fā)安全的污泥碳化密封裝置；

（6）研究污泥碳化、煅燒后的廢氣機理及性能，開發(fā)高效、安全的廢氣處理設備，實現(xiàn)清潔環(huán)保生產；

（7）研究同套處理裝置在污泥碳化時和煅燒陶粒時不同的狀態(tài)和要求，適應性強，實現(xiàn)不停機切換，完全實現(xiàn)計算機自動調整；

（8）污泥投入量可實現(xiàn)0.5~3倍的變化；

（9）啟動需要燃料可使用氣、油等；

（10）設備實現(xiàn)模塊化、集中化程度高；

（11）投資相當于建設污泥制陶粒、污泥制活性炭兩條生產線的15%～20%；

（12）利用污泥自身的熱值，生產過程中不需要消耗外燃料；

本項目技術關鍵和主要創(chuàng)新點如下：

（1）具有自主知識產權的污泥綜合處理裝置，采用計算機集成控制系統(tǒng)：實現(xiàn)污泥生產活性炭和污泥生產陶粒的不同需要，生產過程中的調整通過計算機完成；

（2）采用的氣固換熱流場分析系統(tǒng)，使裝置換熱效率大幅提高，熱耗降低，動力消耗下降；

（3）開發(fā)出炭化過程中要求的缺氧狀態(tài)下的密封關鍵技術；

（4）裝置有效解決環(huán)保問題，整個系統(tǒng)處理污染物徹底，排放完全滿足目前我國排放標準要求，實現(xiàn)清潔環(huán)保生產。

預期目標為：

（1）循環(huán)經濟，實現(xiàn)的污泥炭化、活化、煅燒陶粒等要求，設備外溫不超過60℃，運行過程中無氣體泄漏；

（2）污泥陶粒粒徑范圍為：3~20mm；

     松散容重: 600~1500 kg/m3；

     筒壓強度:1.5~4 MPa；

（3）活性炭碘值達到400~600mg/g；

（4）環(huán)保指標：優(yōu)于國家排放標準；

（5）每年處理含水率20%的干化污泥2萬噸。