校友双创联盟

大工技述

当前位置: 首页 >> 校友双创联盟 >> 大工技述 >> 正文

【第十六期】大工技述:突破“污泥清洁处理难题”——李爱民教授团队开发清洁高效污泥处理技术

2017-11-21  点击:[]

十九大报告指出,加快生态文明体制改革,建设美丽中国。要加快建立绿色生产和消费的法律制度和政策导向,建立健全绿色低碳循环发展的经济体系。构建市场导向的绿色技术创新体系,发展绿色金融,壮大节能环保产业、清洁生产产业、清洁能源产业。在环保产业的“新常态”下,我国相继颁布了一系列国家政策和行业标准,其中,《水污染防治行动计划》(“水十条”)明确了提出推进污泥处理处置,现有污泥处理处置设施应于2017年底前基本完成达标改造,地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90%以上。

然而,尽管污泥处置推进多年,污泥实际有效处置率却不到25%。目前我国污泥年产量高达约7000万吨,而2000~2015年黄河下游年均输沙量仅为6400万吨。污泥还含有大量有害物质,直接填埋会对环境产生二次污染。污泥处理的难点在于其高达80%的含水率,由于脱水后的污泥水分多是细胞水和结合水,一般的干燥脱水方法很难有效,同时污泥中多含较高含量的重金属和CI元素,使得干化污泥在后续焚烧和能源化利用中还存在二次污染难控制的技术难题。如何实现对污泥高效清洁干燥和能源化利用?是破解“污泥处理难题”的关键。

我校环境学院李爱民教授提出了他的解决之道:通过污泥热压力耦合干燥、气化焚烧的创新技术,实现污泥的减量化、无害化和资源化。

以往污泥有效处置率之所以低,是因为脱水污泥水分多为细胞水,固液结合能大,高温干燥造成有机质分解,二次污染难控制。低温干燥则存在表面结壳收缩现象而导致热质传递效率低、干燥时间长,干燥能耗高等技术难题。针对这些问题,李爱民教授提出了基于热压力耦合薄层污泥干燥原理,研发了转鼓压膜污泥干燥设备,实现污泥的清洁高效脱水和干燥。同时,针对污泥中通常重金属和CI含量较高,直接焚烧会带来二噁英和重金属飞灰污染的控制问题,提出了二噁英和重金属耦合过程控制技术,开发了污泥气化燃烧技术。该技术不仅适用于干化污泥的处理,也同样适合混合垃圾的高效清洁处理。目前,采用该技术建设的150吨/日干化垃圾气化焚烧发电装置正在建设之中,预计于2018年投产。

2014年,李爱民教授与企业合作,设计制造了第一套污泥高效干燥脱水和气化燃烧原型机,整套设备顺利通过了运行调试。2016年,李爱民教授在原有设计的基础上,又对干燥机进行了大幅改进与优化,设计制造一套污泥高效干燥脱水设备,整套设备运行状态良好,已用于脱水污泥和油泥干化技术示范,设备制造成本大幅下降。示范结果表明,该干燥机可实现污泥和油泥的快速干燥,出泥含水率可根据需要在10%-35%范围内任意调节。

该技术是以污泥热压力耦合脱水干化机和干化污泥气化燃烧炉为核心工艺的过程集成工艺,具有以下几个主要特点:(1)由于污泥干化设备能在较温和温度水平下工作,干化过程中污泥中的有机质几乎不发生分解析出,整个干化过程中无粉尘产生,不产生二次污染。同时由于压力和薄层结构强化了热质传递过程,污泥中的部分水分以液态水形式析出,使得本技术设备单位面积干燥热负荷比主流干燥机高30%。设备运行稳定可靠,整个干化设备安全性高,不存在安全隐患。(2)采用过程集成技术对干化污泥进行气化燃烧,在过程中实现了对二噁英和重金属飞灰污染物生成、挥发和排放的有效抑制,同时提高了污泥的燃烧效率和能源利用率;(3)由于在污泥气化焚烧阶段大幅降低了污染物的生成和排放,使得烟气净化技术装备得到大幅简化,并且提高了净化效率;(4)气化焚烧处理后的残渣可以实现建材化利用,即可以省去灰渣的填埋处置费用,同时实现灰渣的资源化利用。

2016年6月,国家明确规定市政脱水污泥不允许直接填埋。目前国内尚未出现可以提供在温和条件下,将污泥含水率由85%一步降至20%处理设备的厂家,同类设备大都是进口,投资和运行成本都很高昂,需两级干燥才能达到此效果。李爱民教授开发技术与设备可广泛应用于脱水污泥、造纸污泥、含油污泥及化工污泥等高含水率污泥的脱水干燥与气化焚烧处理。

 

处理量为2吨/天的示范干燥机  处理量为12吨/天的污泥干燥原型机

IMG_1412

处理量为12吨/天的干化污泥气化焚烧炉原型机

脱水污泥处理前后的效果图

 

李爱民,1999年毕业于浙江大学能源系工程热物理专业。现任大连理工大学环境学院教授、博士生导师,环境能源研究室主任,大连市资源再生工程实验室(筹建)主任。2006年和2007年连续两年获得大连市清洁大使称号,2009年入选辽宁省百千万人才工程“百人层次”,2011年起被聘为联合国CDM项目技术专家(签约)。主要从事固体废弃物污染预防、能源化、资源化与安全处置理论与技术开发、工程化应用研究工作。主持完成和在研包括国家科技支撑计划课题、国家863课题子课题、国家重大水专项子课题、国家环保公益项目子课题及省部市级课题和企业研究课题30余项,负责科研经费1000余万元。发表学术论文100余篇。申请发明专利20余项。

 

文字作者:瑜  平

编辑排版:经顾廷

责任编辑:蔡  琳

上一条:【第十七期】大工技述:益利亚想要打造国内一流工程机械研发服务平台推动行业发展 下一条:【第十五期】大工技述:光电传感,装备国防——闯入军工大院的大连探索者研制出“高精度光电角位移传感器”加速军民融合

关闭