【第一參賽人/留學人員】DONG PING
【留學國家】加拿大
【技術領域】新能源與節能環保
【參賽屆次】第6屆
【所獲獎項】入圍
【項目簡介】
2017年，我國固廢產生量38.42億噸，占世界固廢產生量1/3以上。固廢對空氣、土壤及水體造成污染，嚴重損害人體健康。目前，國內外固廢處理技術主要為填埋、焚燒、堆肥等，但隨著愈加嚴格的污染物排放標準出臺，傳統處理技術已難以達到要求，亟需發展新的固廢處理和資源化利用技術。2019、2020連續兩年，我國將固廢的資源化利用列為國家科技重大專項的第一項，由此可見該課題的重要性和社會價值。在固體廢棄物中，由生物制藥和有機化工產生的廢料、工業廢水處理后產生的污泥、餐廚垃圾等形成的有機廢棄物是固廢中危害性很大的一類，一般列為危害廢棄物（危廢）。這類固廢是較難處理的一類廢棄物，首先填埋和堆肥直接會造成土壤污染，基本上被禁止。由于污泥和有機廢料大多呈固液兩態，普通焚燒難以進行，一般要干化后加助燃劑才能進行焚燒處理，焚燒過程中又會產生二噁英等大量的有毒氣體，產生二次污染。因此尋求新的有機危廢處理技術成為當前的一個重大課題，也是我國現階段環保領域中最重要也是最緊迫的課題之一。 現在各地已經建設和正在建設一些污泥干化焚燒系統，用于發電等。但存在投資巨大，效率低，存在二次污染等問題。如果能利用我國現在有工業資源進行有機危廢的無害化處理和資源化利用，實現少投入、低成本的危廢處理將是該領域的最佳途徑。我國是煤炭消費大國，利用煤炭燃燒和煤化工處理有機危廢具有很大的優勢，其中利用水煤漿技術協同處置污泥與有機危廢具有巨大的市場空間，現有的水煤漿氣化爐和水煤漿鍋爐可全部處理掉污泥和有機危廢，實現固廢的資源化利用目標。目前利用水煤漿鍋爐和氣化爐處置污泥已有一定的應用，方式主要有兩種：一種是污泥經過干化后投入水煤漿鍋爐，與煤炭同時燃燒；另一種方式是將污泥或有機危廢加入原煤中，通過球磨機或棒磨機制漿系統制成污泥水煤漿，再用于煤氣化或燃燒。該處理方式已經在浙江鳳登環保、寧波四明化工等企業試點應用，并取得了很好的經濟效益和社會效益。在有機危廢與水煤漿協同氣化工藝上已取得了成熟的經驗。但該技術在實踐和推廣中遇到了下列難題：（1）固廢生物質在水煤漿中的充分混合和均勻分布，這是實現固廢與煤炭協同氣化的先決條件。但是很多有機廢料都呈粘稠狀，直接加在球磨機和棒磨機等制漿設備中，廢料粘團很難打開，更難以均勻分布。由此限制了固廢處理量，漿料中固廢的含量在5%以下。（2）污泥和一些生物有機危廢一般含很多內水（被生物細胞壁包含的細胞水），如果不通過剪切破壞細胞壁析出內水，會影響后續的氣化反應。這也是限制廢料處理量的一個因素。但是現在還沒有大型高效率的析出內水設備。（3）污泥干化方法不僅消耗大量能源，處理成本巨大，而且干化后的污泥后有機質屬性和煤的差別大，投入爐中不能和煤協同燃燒，也限制了污泥處理量。一般情況下，污泥量超過10%就影響燃燒效果。（4）由于污泥和固廢的加入改變了水煤漿的流動性，當固廢含量高后現有的螺桿泵等煤漿泵不能滿足含固廢水煤漿的輸送要求。本項目通過一系列原創性的技術創新，解決了水煤漿氣化協同處置有機危廢中的上述技術難題：（1）開發了獨創的新型高效率漿料粉碎機，可充分切割污泥和有機危廢的纖維結構和細胞壁，析出內水，使廢料的協同氣化比例提高5倍以上；（2）開發新的多維漿料均質攪拌設備，解決了粘性有機廢料的分解及與水煤漿的充分均質混合，提升廢料的處理比率和預處理效率；（3——新型尖齒高濃漿泵的研制解決了高粘度高粘度含雜質水煤漿的輸送問題，泵的使用壽命是現有螺桿煤漿泵的3倍以上；（4）開發桶裝廢料的自動化卸料處理系統，結合機器人搬運技術和利用傳感器與控制技術實現多種不同性質物料自適應下料，并與新的漿料混合系統和新型漿料泵送系統形成生物危廢制備水煤漿全封閉、無污染、自動化、高效率處理系統，該系統解決了有機危廢處理依靠人力手工操作的困境。我國現有1億噸的水煤漿氣化裝置，這些裝置只要采用本項目的技術和設備系統完成危廢水煤漿的制備與輸送，就能改造成水煤漿氣化協同處置危廢系統，且基本上不影響原煤化工系統的生產，并能獲得危廢處理和節省原煤的雙重效益。僅現有水煤漿汽化爐的改造就能年處理有機危廢4千萬噸，處理危廢的直接經濟效益每年1600億元。同時該系統也可應用于水煤漿協同處置市政污泥用于燃煤鍋爐的改造，進行污泥的無害化處理同時，實現煤炭的清潔燃燒利用。我國廢水產生量約699.7億噸，每年污水處理廠產生的污泥超過1億噸，2億噸的燃煤量即可處理掉全部市政污泥，僅占我國燃煤量的3%，水煤漿協同處理污泥是目前污泥無害化處理和資源化利用的最有效方法之一。
【展開】
【收起】