开展工程实证与全链条技术集成
引领我国城市污泥处理处置事业健康发展
“水体污染控制与治理”国家重大科技专项“城市污泥安全处理处置与资源化全链条技术能力提升与工程实证”课题进展
我国污泥处理处置起步较晚。“九五”期间才启动相关研究，不过经过“九五”至“十二五”的努力，我国污泥处理处置技术已初具成效，但多分散在无害化处理、资源化回收、能源化利用等技术、设备和产品的单元节点或局部环节的突破，离围绕“稳定化、无害化、减量化、资源化”基本原则的全链条系统集成及全产业链技术指导与政策管理体系构建尚有距离。
为此，“十三五”期间通过“水专项”独立课题“城市污泥安全处理处置与资源化全链条技术能力提升与工程实证”的设立，重点建立和完善适合我国国情的污泥处理处置技术体系；打通污泥土地利用、建材利用等安全处置途径；构建完善的政策法规、标准、绩效管理等体系，建立我国城市污泥的资源化能源化与安全处置管理与配套政策体系；同时，进一步开发新技术成果，积极建立健全我国城市污泥资源化能源化新技术的产业化体系，推动我国污泥处理处置技术、装备、产业、管理的全链条能力提升。当前，课题取得了系列进展。
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八家优势单位合力推动产业升级
课题由同济大学牵头，组织了具有污泥处理处置领域重大科技专项研究基础的八家单位——上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司、上海交通大学、上海城投污水处理有限公司、北京城市排水集团有限责任公司、郑州市污水净化有限公司、深圳市水务（集团）有限公司、重庆市风景园林科学研究院，组成了“产-学-研-用”团队，合力开展污泥处理处置与资源化课题研究。
八家单位有机整合多方技术、人才和全链条衔接资源，优势互补、地域协调，固化了污泥厌氧消化、好氧发酵、干化焚烧和深度脱水四条主流技术路线，打通了污泥多途径处置通道，完善了污泥安全处理处置和资源化的产业支撑体系，攻克了一批具有前瞻性的污泥安全处理处置与资源化新技术。
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技术瓶颈逐一击破
固化前两阶段的技术成果
基于污泥高级厌氧消化、厌氧消化、高温好氧发酵、干化焚烧、深度脱水等主流污泥处理技术路线完成了工程实证研究。
依托前两阶段工程建设开展了一系列研究，最终提出了我国不同地域特征相适应的污泥处理处置技术路线建议和工艺选择评价方法，形成了城镇污泥处理处置主流工艺及运行管理的绩效评估方法与碳足迹分析报告1套，汇编了基于主流技术路线“标准化、规范化、参数化”的工艺包4套与范例集1套。
▲研发厌氧消化原位后腐熟技术
打通了污泥处理产物的技术难题，突破了污泥处理与处置衔接瓶颈
以园林业利用、移动森林利用、污泥棒肥利用等资源化处置途径为出发点，提出了污泥处理产物创新的资源化利用产品与技术。
针对污泥土地资源化利用毒性因子的潜在风险，开发了基于芳香重聚腐殖化原理的深度稳定后腐熟新方法，实现了有机物定向腐殖化深度稳定，显著降低游离含盐量并改善植物发芽指数，种子发芽率提高至95%以上。
依托北京、重庆与郑州的污泥稳定化产物园林业利用示范基地，开展了污泥土地利用泥质控制的研究，构建并示范了污泥处理产物园林利用及移动森林产业化模式，形成了污泥稳定化处理产物与污泥土地利用处置的加工技术桥梁，打通了污泥土地利用技术路线的全链条瓶颈问题。
针对建材利用处置方式，开展了污泥建材利用技术推广瓶颈攻关研究，研发了适宜污泥泥质特点的建材利用技术与优化配料方案。
基于污泥焚烧灰渣与其他原辅材料复配方法，开发了污泥焚烧灰渣作为原料生产铁质校正料和水泥混合材料替代原料等建材利用关键技术。
基于建材制品的物化性质，确立了基于污泥产物性质和掺烧量控制的质量控制方法，在国内率先突破了污泥焚烧灰渣的规模化资源化利用，年利用量达14万吨，实现了污泥灰渣“零填埋”。
开展了污泥建材利用安全性及控制方法研究，结合我国建材市场发展前景、建材原料开采存量以及污泥处理处置现状，提出了污泥建材利用产业化模式、配套政策体系以及价格补贴/激励体系建议。
▲构建并示范了污泥处理产物园林利用及移动森林产业化模式
完善了我国污泥处理处置技术标准体系
针对我国污泥处理处置管理瓶颈问题，重点围绕污泥主要处理工艺和相应的处置方式，确定了标准化、规范化的设计方法、技术参数和运行方式，编制了园林利用管理指南5项，污泥园林绿化用产品质量标准1项。
建立了碳排放全生命周期评估体系，并在此基础上提出了适合我国国情的碳减排策略，建立了适合我国国情的污泥安全处理处置与资源化产业发展支撑体系，引导和推动污泥产业的健康发展。
同时，《污泥安全处理处置与资源化技术发展蓝皮书》与《污泥处理处置与资源化》专著已基本完成，将对污泥处理处置主流技术路线及面向未来新技术的推广应用具有指导性意义。
▲污泥园林绿化用产品质量标准
储备了面向未来的污泥低碳处理处置、高值资源化前沿技术
课题结合德国先进技术和经验优势，对我国污泥处理处置技术进行全面提升，突破了一批具有前瞻性的污泥安全处理处置与资源化新技术。
建立了基于低场核磁共振等原位测定污泥中水分赋存形态的表征方法，首次实现了污泥中自由水、间隙水与界面附着水等多形态的定量化表征，阐明了多形态水分交互转化规律，提出了基于驱水机制的梯级脱水方法。
基于污泥多形态水分与有机物结合特性，进一步研发了污泥及消化产物绿色调理药剂，形成了有针对性的可显著改善污泥脱水性能的绿色调理新技术。
提出了基于污泥水热处理的高效脱水新方法，实现无药剂投加的污泥高干脱水，含水率可降至55%以下。
▲污泥高效脱水新方法
开展了污泥热解及其产物资源化利用技术研究，开发了“脱水-干化-碳化”耦合技术，突破了以碳化产物作为添加辅料的粉煤成球、型煤成球技术肥等技术。
针对污泥高含固厌氧消化沼液COD、氨氮等水质特性，开发了沼液厌氧氨氧化成套技术，进一步优化了反应温度、基质浓度等关键工艺参数，突破了污泥厌氧消化沼液脱氮技术瓶颈。
▲高有机质浓度沼液两段脱氮技术
基于工艺参数和运行方式优化同步开发了沼液MAP磷回收技术，形成了氮磷低耗回收成套技术与污泥安全处理处置技术链条的集成优化，增强了我国污泥处理处置面向未来的绿色新技术储备能力，引领了我国污泥高值资源化处理处置技术发展方向。
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集成技术推广应用 成果丰硕效益显著
污泥处理处置与资源化技术进入工程示范及推广应用阶段。截止到2019年12月，水专项污泥处理处置与资源化技术已在超过80个示范/推广工程中应用实施，处理污泥总量达647万吨/年（含水率80%），污泥处理成套设备工程应用总产值超10亿元以上。
另外，课题形成了两种全链条模式，并建成北京“厌氧消化+土地利用”与上海“干化焚烧+建材利用”两个示范区。
▲以北京为代表的污泥“高级厌氧消化+土地利用”模式
▲以上海为代表的污泥“干化焚烧”的末端处置模式
▲以长沙为代表的污泥“高级厌氧消化+土地利用”模式
▲ 以西安为代表的污泥“高级厌氧消化+土地利用”模式
“污泥课题”推动了我国污泥处理处置技术、装备、产业、管理的全链条能力提升，并带来了良好的经济社会效益和教育成果。
目前已实现每年46亿吨污水所产生污泥的稳定化处理；已发表高水平学术论文61篇；新申请国家发明专利48项，授权36项；培养正高级工程师3名、高级工程师10名等，形成了一支有国际影响力的污泥处理处置的创新团队；已发布地方标准1项，新编制指南5项，新申请团体标准5项。
这为显著提升我国污泥处理处置技术装备、创新能力和制度水平提供了有力保障。
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