赵安然1,2，陈北洋1,2，叶书荣1,2，白雪飞3，宋鑫3，寻红敏1,2
（1.华电水务科技股份有限公司，北京；2.中国华电科工集团有限公司，北京;3.华电辽宁能源发展股份有限公司,沈阳）
摘要：针对城镇污泥产量激增、无害化处置率低，以及有机质含量低、含砂量高导致资源化与协同焚烧受限的问题，构建了“污水处理厂多模态AI智控—燃煤电厂双厂耦合能质循环”的全量资源化体系。污水处理厂侧部署磁混凝智能排泥与深度脱水多模态自适应管控，基于在线含固率/沉降性能监测和动态加药模型，稳定输出满足掺烧要求的泥质；电厂侧整合余热与高效燃烧，形成“余热干化—燃煤替代—建材再生”路径，打通“水务—能源—建材”产业链。体系聚焦智能排泥与脱水多模态管控、污泥溶胞分质、无辅料好氧发酵与高热值燃料制备、无机砂灰协同资源化四大环节，经沈阳某燃煤电厂长周期验证，系统解决了能耗高、附加值低、资源化不彻底等难题，为污泥低碳资源化提供了可复制的范式。
关键词：燃煤电厂；污泥全量资源化；双厂耦合能质循环；多模态AI调控；磁混凝智能排泥；协同焚烧；减污降碳
Abstract: To address the surging municipal sludge production, insufficient harmless disposal capacity, and the technical bottlenecks in resource recovery and co-firing caused by low organic matter and high grit content, an integrated full-scale resource recovery system based on “multi-modal AI control in WWTPs—dual-plant coupled energy-matter cycle in coal-fired power plants” was established. On the WWTP side, two digital-intelligent nodes were deployed: magnetic coagulation intelligent sludge discharge and multi-modal adaptive deep dewatering control, which stabilise sludge quality for co-firing through online solid-content/settling monitoring and dynamic dosing models. On the power plant side, waste heat and high-efficiency combustion were integrated, forming a “waste heat drying – coal substitution – building material regeneration” pathway and bridging the water–energy–construction materials chain. The system focuses on four critical components: intelligent sludge discharge and multi-modal dewatering control, sludge cell lysis and component separation, auxiliary-free aerobic fermentation and high-calorific fuel preparation, and synergistic resource recovery of inorganic grit and ash. Long-term engineering validation at a coal-fired power plant in Shenyang proved that this approach systematically overcomes the challenges of high energy consumption, low product value and incomplete resource recovery, offering a replicable paradigm for efficient, low-carbon sludge valorization.
Key words: Coal-Fired Power Plant; Sludge Full-Scale Resource Recovery; Dual-Plant Coupled Energy-Matter Cycle; Multi-Modal AI Control; Magnetic Coagulation Intelligent Discharge; Co-Firing; Pollution and Carbon Reduction
1 研究背景
我国城镇污水处理规模持续扩大，年产含水率80%的市政污泥已超6000万吨，治理理念从“重水轻泥”转向“泥水并重”[1]。然而，无害化处置率仅67.3%，传统填埋与简易堆肥面临二次污染和库容枯竭的双重压力。焚烧因减量彻底、适应性广已成为主流方式，其中燃煤电厂协同焚烧占比达30%[2]。
“双碳”目标约束下，燃煤电厂同时面临供电煤耗降至300 g/（kW·h）以下、碳排放强度下降30%、年超8亿吨粉煤灰需规模化消纳等挑战[3]。“干化+掺烧”模式可在保证热稳定性的前提下实现较大处置量，利用饱和蒸汽间接干化后掺烧可获得较佳燃烧效果。然而，现有技术仍存在明显瓶颈：我国污泥有机质含量低（均值约50%）、含砂量高；低位热值仅5~8 MJ/kg，难以稳定掺烧。同时，污水处理厂排泥与脱水多凭经验，缺乏对污泥性状的多模态感知和自适应调控，入炉泥质波动大，掺烧比难以提升。研究表明，精准排泥控制可缩短污泥泵与脱水机运行时间25%以上，并降低絮凝剂用量[4-5]。
因此，亟须构建“污水处理厂多模态AI智控＋电厂双厂耦合能质循环”一体化体系：在污水处理厂侧通过磁混凝智能排泥与深度脱水多模态管控稳定泥质、降低药耗与碳排放；在电厂侧通过“余热干化—燃煤替代—建材再生”实现全量资源化，并完成长周期工程验证。
基金项目：北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会2025年科技服务业专项项目“支持科技服务业企业效能提升-华电水务科技股份有限公司”（20250467648）；中国华电科工集团有限公司科技领军人才科技项目“多模态AI驱动的水系统减污降碳关键技术及应用”（CHECKJ25-LJ-01-01）
中国给水排水2026年城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会
（第十七届）
污水处理厂污泥活性影响因素分析及优化策略
王光辉，李雪怡，张 行，许世伟，袁 硕，赵 凯，刘锐平
（北京首创生态环保集团股份有限公司）
（清华大学 环境学院）
（北京恒润慧创环境技术有限公司）
（北京工业大学 环境科学与工程学院）
燃煤电厂协同焚烧城镇污水处理厂污泥特性研究
李雪怡，彭 溶，王 侨，王光辉，郑鹏凯，王 欢，陈北洋，朱芬芬，沈明忠
（北京恒润慧创环境技术有限公司）
（中国环境保护产业协会）
（北京首创生态环保集团股份有限公司）
（中国人民大学 生态环境学院）
（华电水务科技股份有限公司）
（中国华电集团有限公司）
微丝菌型污泥膨胀的应急控制方法与实践
李天宇，刘志远，高寿祥，宋胜男，王光辉
（北京首创生态环保集团股份有限公司）
（宁夏首创海绵城市建设发展有限公司）
泥热解炭化工程重金属形态变化及生态风险评价
金 潇，吴云生，银正一，陈昊楠，李中杰，杨 成，安莹玉
（北控水务<中国>投资有限公司）
（清华大学 环境学院）
（广州中业污水处理有限公司）
立式高压压滤机用于市政污泥深度脱水性能验证
李义烁，王 鸿，万巍，蒋红与，张宇昕，安莹玉，彭龙琪，孙庆杰，吴云生
（北控水务<中国>投资有限公司）
（华汇生态环境产业有限公司）
（深圳北控创新投资有限公司）
（清华大学 环境学院）
蜡样芽孢杆菌C3协同蚯蚓处理污泥的条件优化
李和华，崔欣格，贺文星，田建军，吴 坤，徐淑霞
（河南农业大学 生命科学学院）
（重庆师范大学 生命科学学院）
（郑州市城市排水监测站有限公司）
东莞松山湖片区淤泥固化及资源化技术应用
李福畴，孙先锋，张志刚，刘文生
（广州资源环保科技股份有限公司）
（中国市政工程华北设计研究总院有限公司）
（东莞市广水利工程咨询有限公司）
基于系统分析的污泥太阳能干化效率提升研究
吴文庆，梅晓洁，方 宁，郭亚丽
（上海勘测设计研究院有限公司）
河道底泥溶解性有机物与工程纳米材料的相互作用
杨 雪
（上海市政工程设计研究总院<集团>有限公司）
次氯酸钠对剩余污泥厌氧发酵产酸的影响
孟繁莉，彭晓静，李清坤
（山东省固体废物和危险化学品污染防治中心）
利用城镇污水处理厂处理污泥热水解-厌氧消化滤液
李 维，全海霞，赵 圆
（北京北排建设有限公司）
单线300 t/d滚筒式污泥干化技术应用及分析
赵家鑫，郭广龙，郭贝贝
（青岛松灵电力环保设备有限公司）
（山东碧丰环保科技有限公司）
利用污水污泥制备有机聚集介质的条件及性能
孙 昕，查 晓，黄 勇，郁永蕊
（苏州科技大学 环境科学与工程学院）
（苏州科技大学 环境生物与技术研究所）
（城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室）
城镇污水厂污泥脱水干化焚烧工艺全流程碳排放研究
卢骏营
（上海市政工程设计研究总院<集团>有限公司）
两段式干化+热解气化工艺碳排放核算及碳减排策略
刘 杏，李旭芳，余 波，赵 浩，李箫宁，沈鹏飞
（中国铁工投资建设集团有限公司）
（中国中铁生态环境专业研发中心）
（中铁水务集团有限公司）
（西安中铁生态环境科技有限公司）
过氧乙酸联合游离氨预处理对污泥发酵产酸的影响
王程宏，张泽乾，宋秀兰，孙朝霞，赵 爽，梁美生
（山西省交通新技术发展有限公司）
（太原理工大学 环境科学与工程学院）
重力式高速污泥浓缩技术用于城镇污水处理厂
刘丹婵，文 敏，李 超，周翔宇，吴 豪
（湖南省环境保护入河湖湿地生态修复工程技术中心）
（湖南鑫远环境科技集团股份有限公司）
（桃源鑫远水务有限责任公司）
负荷期污泥处理湿地中芦苇对重金属的富集特征
梁俊煜，崔玉波，艾海男，张书畅
（重庆大学 生态与环境学院）
（大连民族大学 环境与资源学院）
基于高级厌氧消化耦合沼气发电的污泥处理低碳运行实践
崔 超，姚大伟，郝 姗，张荣兵，张志渊，李 鹏，靳思岩，刘只欣，程晓菁
（北京城市排水集团有限责任公司）
鸟粪石结晶法回收污泥高级厌氧消化沼液中的磷
郭逸群，丁燕燕， 鸿宇，戴晓虎
（同济大学环境科学与工程学院 水污染控制与资源绿色循环全国重点实验室）
（苏州科技大学 环境科学与工程学院）
表面活性剂-混凝剂组合调理污泥深度脱水
李千一，王 靖，吉晓鹏，林 鸿，邱 瑫，曾 豪，周 健
（重庆大学 三峡库区生态环境教育部重点实验室）
（重庆市排水有限公司）
剩余污泥厌氧发酵过程的新兴水解技术及碳流路径思考
庞鹤亮，王 岩，丁江博，刘嘉伟，秦琪文，张清美，卢金锁
（西安建筑科技大学 环境与市政工程学院）
焚烧技术在污泥水热废气处理领域的应用实例
谢 雄，白 果，吴明东，张 超，李 刚，韩 萍
（四川省生态环保产业集团资源利用有限公司）
（海天水务集团股份公司）
（成都瑞耘环境科技有限公司）
（中交产业投资控股有限公司）
（清华大学 环境学院）
32 MPa级竖式叠层程序压滤用于300 t/d污泥 深度脱水工程
张敬平，徐 源，杨金国，张佳豪，徐烽淋，谭 洵，殷逢俊，陈 忠
（重庆御澜泽环保科技有限公司）
（中国科学院 重庆绿色智能技术研究院）
（重庆工商大学 通识学院）
（重庆渝水环保科技有限公司）
（重庆市涪陵页岩气环保研发与技术服务中心）
市政污泥焚烧技术及应用研究进展
许玉卓，高林霞，赵 智，吴家豪，金明灏，刘 欢
（湖北工业大学 土木建筑与环境学院）
（华中科技大学 能源与动力工程学院）
中欧污水处理厂污泥处理设计标准对比分析与研究
刘巨波，孙亚锡，陈 健
（中国港湾工程有限责任公司）
污泥基水热炭强化颗粒污泥运行效能及作用机制
马 涛，闫娟枝，王军丽
（太原学院 材料与化学工程系）
热水解污泥厌氧产酸开发易降解碳源的可行性研究
樊鹏超，王佳伟，任征然，焦二龙，文 洋，李 伟，李东辉，屈格非，李隆博，李 雷
（北京城市排水集团有限责任公司）
（北京市污水资源化工程技术研究中心）
光照预处理强化污泥高压机械脱水效能
盛 强，屠厚德，刘 威，寇 舒，饶宾期，马凯莉，邓 龙，焦燕红
（湖州职业技术学院 新能源汽车学院）
（中国计量大学 机电工程学院）
全自动滤布行走式压滤机在污水处理厂的应用
毛 昕
（中和环境工程有限公司）
温度与碳基骨架协同调控污泥热干化效能与燃料特性
赵 智，刘金鑫，黄昭玮，李 红，高林霞，刘 欢
（湖北工业大学 土木建筑与环境学院）
（华中科技大学 能源与动力工程学院）
（武汉天源集团股份有限公司）
污泥高压无热深度脱水干化技术研究及工程应用
蓝佳明，彭书传，赵 军，高 寒，周其胤
（合肥工业大学 资源与环境工程学院）
（安徽美自然环境科技有限公司）
不同氧化还原介体对剩余污泥厌氧发酵产酸的影响
胡德秀，杨元珠，闫怡心，代康康，胡长玲，张舒婷
（西安理工大学 旱区水工程生态环境全国重点实验室）
（西安理工大学 生态环境与化工学院）
改性蓖麻水热炭对重金属和染料的吸附特性及机制
陈泰文，李晓丹，张 溶，闫 钰，吕 聪
（吉林大学 新能源与环境学院）
（中国市政工程东北设计研究总院有限公司）
SA基厨余垃圾微胶囊在污水管道中的漂浮输送性能
柳 博，张子庚，袁宏林，张志强，陈文韬，刘朵朵，卢金锁
（西安建筑科技大学 环境与市政工程学院）
玉米芯/PHB包覆缓释复合碳源强化生物脱氮性能
章厚林，罗忠武，周 蜜，邹林志，杨 智，李润佳，徐炜谟，艾海男
（重庆大学 三峡库区生态环境教育部重点实验室）
（中建五局第三建设 有限公司）
不同固体缓释碳源对低碳氮比污水脱氮效果的影响
李容基，聂正鑫，曹 羡，李先宁
（东南大学 能源与环境学院）
（江苏环保产业技术研究院股份公司）
+1再论污泥脱水技术
马雪明
（苏州美泓环保科技有限公司，苏州，215131）
+2两种污泥低温干化技术在深圳水质净化厂的应用比较
邵志刚1 古凌艳2 曾龙云1 俞磊3 宋育哲4
（1. 深圳市环水启航水质净化有限公司，深圳，518030；2.深圳市利源水务设计咨询有限公司，深圳，508030；3.深圳市深水福永水质净化有限公司，深圳，508030；4.深圳市固戍水质净化有限公司，深圳，508030）
+3从潜水搅拌到智能运维：污水处理水下设备的数字化升级
凌剑
（常州市鼎亨机电设备有限公司，江苏 常州）
+4滤布行走压滤机滤布性能研究及实践总结
陈超 施荣辉
上海仁创环境科技有限公司 上海 202607
+5 面向污泥全量资源化的双厂耦合体系及智能调控技术研究
赵安然1,2，陈北洋1,2，叶书荣1,2，白雪飞3，宋鑫3，寻红敏1,2
（1.华电水务科技股份有限公司，北京；2.中国华电科工集团有限公司，北京;3.华电辽宁能源发展股份有限公司,沈阳）
