市場背景:我國具有世界上最大的有機質廢棄物產生量:城鎮污泥年產量已經超過4000萬噸(以含水率80%脫水污泥計,以下同),以有機垃圾、餐廚廢棄物為代表的城市有機質廢棄物產量超過1億噸/年。但我國對有機質廢棄物的穩定化處理與資源化處置顯著落后于發達國家,目前我國主要處理處置措施仍為填埋和焚燒,對城市環境造成嚴重的二次污染威脅。隨著歐洲等發達國家可再生能源戰略的實施、國際能源危機的進一步加深、我國對大氣環境及水環境質量要求的進一步提高,城鎮有機廢棄物的高效生物燃氣化技術,尤其可以滿足大型城市集中式處理處置與能源資源綜合利用需要的有機廢棄物干法厭氧生物制氣技術,可以把有機質廢棄物高效轉化為生物燃氣,生產清潔能源,實現廢棄物的減量化和高值循環利用,已經成為目前國際上有機垃圾、城市污泥等富含有機質廢棄物處理和資源化利用的重點發展方向,各國紛紛在該領域投入大量研究,搶占城市有機質廢棄物資源化與能源化產業化技術的制高點。由于我國污泥泥質的特殊性,其有機質含量遠低于國外、含砂量高、生物反應池負荷低等,國外傳統成熟的污泥厭氧消化處理技術在我國無法得到穩定應用,造成國內大量污泥處理處置設施的故障閑置,城市污泥及有機質處理處置技術存在著重大的瓶頸性問題。 國內外現狀:國內外有微波強化預處理促進低有機質污泥厭氧資源化、城市低有機質污泥的好氧堆肥研究、溫和熱處理對低有機質污泥厭氧消化性能的影響等相關城市污泥厭氧化資源化技術,但針對我國污泥有機質低、含砂量高、區域差異大的特點的合適的污泥資源化處理處置技術卻鮮少,本技術方案突破了傳統厭氧消化要求進料含固率為5%的技術要求,實現了將進料含固率提升至10%~20%實現連續穩定厭氧消化的可行性與調控措施,并在國際上較早報道了脫水污泥直接實現厭氧消化的連續流試驗結果,并提出了高含固體系下污泥與餐廚等城市有機質廢棄物的協同厭氧消化調控技術,創造性的提出了適用于我國典型低有機質污泥高含固厭氧消化的技術路線。 目前本項目組針對我國污泥低熱值的泥質特點,開發了適用于生污泥與消化污泥的熱解/焚燒耦合技術,并形成核心裝備,解決了污泥及工業固廢高效熱化學處理的技術難道與成套裝備。
項目已經進入示范運行階段,在長沙(基于熱水解預處理的高含固污泥厭氧消化工程,500噸/天)、鎮江(污泥熱水解+污泥/餐廚高含固協同厭氧消化工程,260噸/天)、麗水(市政與工業污泥熱解/焚燒耦合無害化處理,100噸/天)等地建立了示范工程,取得了良好的運行效果。 通過本技術的應用實行,市政污泥及城市有機質高級協同厭氧消化制氣技術的研發及產業化有助于解決我國有機質廢棄物處理設施普遍存在的厭氧消化產氣率低、降解率低的問題,在原有工藝基礎上提供更高的生物質能源利用率。既可以解決城鎮污泥及其他城市有機質的處理處置問題,又實現資源的充分利用和能量流的最大化循環,突破了我國在生物質能這一重大國際熱點新能源領域的技術與產業競爭力,具有重要的社會和創新效益。
其他(進入示范運行階段)
技術亮點:該項研究工作突破了傳統厭氧消化要求進料含固率為5%的技術要求,實現了將進料含固率提升至10%~20%實現連續穩定厭氧消化的可行性與調控措施,提出了適用于我國典型低有機質污泥高含固厭氧消化的技術路線,解決了我國城市不同廢棄物在高含固的條件下實現協同厭氧消化問題,增加消化設施的工程效益,提高反應效率的問題,為我國城市有機質的協同消化提供了機理與技術研究的支撐,突破了國外技術壟斷。在此基礎上,進一步針對我國污泥低熱值的泥質特點,開發了適用于生污泥與消化污泥的熱解/焚燒耦合技術,并形成核心裝備,解決了污泥及工業固廢高效熱化學處理的技術難道與成套裝備。 技術優勢:相較于傳統消化技術,解決了我國有機質廢棄物處理設施普遍存在的厭氧消化產氣率低、降解率低的問題,實現了高進料含固率下的持續穩定運行,提高了單位體積產氣率,從而提高了單位體積產能,在原有工藝基礎上提供了更高的生物質能源利用率,從而實現市政污泥、餐廚、禽畜糞便、有機垃圾等廢棄物中營養物質與能源的協調調配與高值利用。
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