建立流域主要廢棄物收集處理與資源化利用體系 實現流域水質和生態改善精細化管理
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課題組成員
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污泥濃縮干化與焚燒技術提升研究與工程示范
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餐廚垃圾厭氧工藝提升及高資源化技術研究與工程示范
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常州市生活廢棄物處理中心
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填埋場滲濾液低耗穩定資源化利用技術提升研究與工程示范
項目背景
經10余年努力，太湖流域水環境總體向好，太湖水質持續改善，富營養化程度減輕，連續12年實現了“兩個確保”（確保飲用水安全、確保不發生大面積水質黑臭）的目標，但藍藻水華狀況并沒有得到有效緩解。“十三五”期間提出了新時期太湖流域“控磷為主，協同控氮”的氮磷控制策略及加快推進流域污染治理的重要戰略任務。
作為太湖上游的重污染區江蘇省常州市武進區，在經濟快速發展和消費水平提高的同時，各類廢棄物產生量增長迅速，其中典型有機廢棄物，如污水處理廠污泥、餐廚垃圾、果蔬園林及廚余垃圾等的產量約占總量的50%以上，呈現出污染物產生量大、種類多、分布范圍廣、對水體污染負荷貢獻大等特點，導致流域水體污染、水質達標任務重等問題，有機廢棄物的無害化、資源化處理處置在太湖流域水體污染控制與治理中具有舉足輕重的地位和作用。
為了實現我國經濟社會又好又快發展，有效緩解我國能源、資源和環境的瓶頸制約，“水體污染控制與治理科技重大專項”（以下簡稱“水專項”）圍繞“重污染區（武進）水環境整治技術集成與綜合示范”項目，設立了“污泥與廢棄物處置及資源化利用技術集成與綜合示范”課題（2017ZX07202005)。
流域主要廢棄物高效收集和綜合處理與資源化利用體系需求
為貫徹落實國家、江蘇省太湖流域水環境綜合治理總體方案及“水十條”要求，加快區域水環境改善，武進區政府在打好水污染防治攻堅戰中取得了實實在在的進展，鼓舞了每一位投身在生態文明建設中的奮斗者。但隨著人民生活水平的提高和城鎮化發展進程的加快，有機廢棄物增長的趨勢仍將持續，水環境壓力也日漸增加。
據不完全統計，武進區域內污泥和有機廢棄物產生的COD、總氮、總磷及氨氮等分別高達8512.45噸/年、1427.26噸/年、558.29噸/年、776.73噸/年，且缺乏有效的收集和處理。自然堆放、無序排放和沖失嚴重，對流域內水環境污染影響巨大，已經成為武進區綠色發展的制約因素。
課題負責人、維爾利環保科技集團股份有限公司產業研究院院長張進鋒說：“十二五”以來，水專項在“十一五”研究基礎上，堅持“減負修復”階段目標，在太湖、遼河、海河等重點流域開展技術攻關和示范，研發了近400項關鍵技術、建設了300余項科技示范工程，申請專利近1000項，形成標準、規范或技術指南70余項，建成產學研開發平臺和基地221個，成立了8個產業技術創新戰略聯盟，直接支撐了《水污染防治行動計劃》的制定和實施，為國家和地方水環境管理能力提升、流域示范區水質改善和重點地區飲用水安全保障提供有力科技支撐。
但水專項實施以來，主要以“工業污染源頭整治—污水處理廠提標—河湖修復，最終實現流域水質改善”為主線，尚未設立如污水處理廠污泥等有機固體廢物對河湖水質影響的系統性研究課題。
因此，為實現武進區域內有機固體廢物的高效管理，降低有機固體廢物帶來的水體環境污染負荷，對武進區“水十條”考核內容的完成起到重要促進作用，亟需開展武進區典型有機廢棄物類別及成分分析，提高典型有機廢棄物收集率，實現典型有機廢棄物全過程綜合監控，開發典型有機廢棄物綜合處理與資源化利用技術，建立涵蓋廢物排放、收運與處理全過程的綜合信息化平臺，并與水質監控系統相銜接，有效解決武進區存在有機固體廢物種類多、處理技術差異大、無害化率低、水體污染影響大等問題。
開展流域主要廢棄物高效收集和綜合處理與資源化利用綜合示范，提出流域整治一體化方案
《江蘇省“兩減六治三提升”專項行動方案》（263行動）——重點治理太湖水環境、生活垃圾、黑臭水體等污染和環境隱患。《太湖流域水環境綜合治理總體方案》——大力推進污泥處理處置和資源化利用；建設餐廚垃圾處理示范工程，完善城市餐廚垃圾收運體系和監督機制。《太湖水環境狀況及水質修復評估報告》——優先建設城鎮污水集中處理設施等環境基礎設施，對城鎮生活污水、糞便、垃圾進行無害化、資源化處置。
為滿足國家和地方政府對有效削減和控制區域內污染和有機廢棄物污染負荷、實現廢物安全處置與資源化，改善區域內水環境質量的科技需求，課題組織了以“產—學—研—用”相結合為特點的研發團隊，由維爾利環保科技集團股份有限公司作為課題牽頭單位，清華大學、同濟大學、上海交通大學、常州錫聯環保科技有限公司、江蘇東恒環境控股有限公司等單位作為課題參加單位。
張進鋒表示，課題設立在“十二五”水專項研究基礎上，選擇太湖地區典型重污染區域（武進區運南片區），開展有機廢棄物處理與資源化技術集成與成套設備研究，緊扣國家和地方落實“十三五”規劃的需求，滿足新形勢下我國流域治理高標準、快發展，注重技術集成與創新、整裝成套設備產出的要求，為國家重大民生工程提供了強有力的技術支撐。
“十三五”期間，課題基于區域問題、流域治理需求、地方科技需求，通過對區域內固體廢物進行地毯式調研，識別污染物特征，研發污水處理廠污泥、垃圾填埋場滲濾液、餐廚垃圾、果蔬園林廢棄物、廚余垃圾和河道清淤底泥等領域的廢物處理與資源化技術與裝備，實現流域內污泥、有機廢棄物和河道淤泥的高效收集和綜合利用，并開展污泥濃縮干化焚燒、填埋場滲濾液處理和餐廚垃圾資源化處理3個綜合示范，提出流域主要廢棄物高效收集和綜合處理與資源利用一體化方案，建立有機廢棄物高效收集和綜合處理與資源利用信息平臺，實現流域污染物減排的目標。
2017年，課題組對武進區流域內污水處理廠、垃圾滲濾液中轉站、餐飲店、菜場、花木市場、示范小區等逐一進行實地走訪，對流域內污水廠污泥、垃圾滲濾液、餐廚垃圾、果蔬園林垃圾、河道底泥等典型有機固體廢物的來源、排放、性質等進行充分調研，識別了有機廢棄物減量的關鍵因素及環節，提出了武進區有機廢棄物清單、源頭減量技術研究報告。
2018年，課題組結合武進區“263專項行動”，建立流域內有機廢棄物分類收運模式，研發污水處理廠污泥、滲濾液、餐廚垃圾等領域的廢物處理與資源化技術，完成污泥濃縮干化焚燒示范工程、滲濾液處理工程、餐廚垃圾資源化示范工程設計。
2019年，課題組依托常州市生活廢棄物處理中心，開展污水處理廠污泥、垃圾填埋場滲濾液、餐廚垃圾、果蔬園林廢棄物等有機固體廢物的處理與資源化技術綜合集成，形成成套設備，提出綜合示范可行性方案和工程實施方案，并開展重污染區（武進）水環境整治技術綜合示范。
建成200t/d污泥濃縮干化焚燒系統升級改造示范工程，實現總運行成本不超過350元/t,尾氣脫酸率達到95%，煙氣達標排放；建成150m3/d滲濾液處理升級改造示范工程和50m3/d滲濾液膜濾濃縮液示范工程實現滲濾液膜濾濃縮液深度處理出水COD<250mg/L，運行成本不超過80元/m3；建成150t/d餐廚垃圾資源化處理工藝提升示范工程，實現餐廚垃圾處理穩定產沼不低于70m3/t，沼氣脫硫率達到98.5%，沼氣分離后產品氣甲烷含量達到95%，運行成本不超過120元/t。
今年課題組提出流域主要廢棄物高效收集和綜合處理與資源利用一體化方案，建立有機廢棄物高效收集和綜合處理與資源利用信息平臺，《污泥濃縮干化焚燒技術指南》《生活垃圾滲濾液噴射環流膜生物反應系統技術指南》《餐廚垃圾精細分選—全混厭氧消化處理技術指南》正式印發。
突破三項整裝成套技術、五項關鍵技術，完善流域主要廢棄物高效收集和綜合處理與資源化一體化體系
張進鋒指出，目前武進區域內有機固體廢物處理處置普遍存在一些技術難題。
污泥濃縮—干化—焚燒中存在設備換熱效率低、磨損快、二次污染重等多項技術難題。高含水率是嚴重制約污泥后續處置方式選擇的主要問題，目前由于技術水平和設備的限制，武進污水處理廠污泥濃縮脫水率偏低（出廠污泥含水率80%)，阻礙了污泥進一步無害化、資源化處理，不當處置對當地水環境造成巨大的二次污染隱患。
填埋場滲濾液有機物濃度高、鹽分大，處理工程存在運行穩定性差、能耗高、達標難度大等問題，特別是老齡化垃圾滲濾液氨氮濃度較高、碳氮比失調、處理成本居高不下。
餐廚垃圾處置存在成分復雜、分選和油—水—固分離難度大、發酵產沼率低、技術穩定性差、二次污染嚴重、產品附加值低等問題。河湖底泥產量大、還原性強、去除污染難度大，存在二次污染等問題。為此，課題針對性的凝練了6個子課題，分別為污泥濃縮干化與焚燒技術研究與工程示范，垃圾滲濾液處理工藝優化研究與工程示范、餐廚垃圾厭氧高效資源化處理技術研究及工藝提升與工程示范、果蔬園林與廚余垃圾等有機廢棄物的生物處理技術及設備開發、河道清淤底泥的脫水與分質資源化利用研究與示范、流域典型有機廢棄物高效收集和綜合處理與資源利用一體化方案。
子課題一研究團隊從污泥濃縮脫水的效率提升、污泥焚燒煙氣污染控制及焚燒殘渣無害化處理三方面進行技術優化研究與設備開發，通過技術優化、技術集成創新得到高效濃縮干化焚燒一體化清潔污泥處理集成工藝方案，并通過綜合工程示范提升集成技術的工藝水平，為實現重污染區（武進）污泥的清潔處理處置及資源化利用提供技術上的支撐。
通過研究污泥螺旋分配器強化機械深度脫水與增效干化技術、污泥焚燒過程固氯技術、污泥焚燒煙氣高效凈化技術、污泥焚燒殘渣資源化技術，實現了污泥焚燒系統能效分析與運行控制優化，形成了污泥高效濃縮干化和清潔焚燒一體化處理整裝成套技術。
其中污泥螺旋分配器機械深度脫水與增效干化技術推廣應用至處理規模100t/d的武進區濱湖污水處理廠一期工程污泥深度脫水系統項目，處理規模100t/d的無錫市錫山區污水處理廠污泥深度脫水擴建項目，處理規模200t/d的武進區武南第二污水處理廠一期工程污泥深度脫水系統項目。該技術成果的推廣應用，較好地解決了傳統機械壓縮設備夾布器壽命短，運行阻力大，效率低的問題，實現了裝備改進后螺旋分配器脫水污泥含水率可低于60%的考核指標。
子課題二研究團隊從滲濾液末端出水達標、滲濾液膜濾濃縮液深度處理兩方面進行技術優化與設備開發，研究了惡劣水質滲濾液脫氮和脫鹽預處理技術，滲濾液濃縮液多級物料膜分離工藝技術，高氨氮滲濾液處理低能耗汽提及精餾耦合脫氨技術，并在遠程監控及運維智能化的集成上開展示范應用，形成了高效節能穩定達標滲濾液處理整裝成套技術。
研究的成果—滲濾液濃縮液多級物料膜減量化設備，其運行連續性好、穩定性高、COD去除能力強，集成度高、占地面積小，已通過常州檢驗檢測標準認定研究所質量檢測，并獲得常州市高新技術產品認證，目前該裝置推廣應用于化州市綠能環保發電項目、武漢深能環保新溝垃圾發電項目、東部環保電廠滲濾液處理項目、深圳市媽灣市能源生態園滲濾液處理及南山垃圾發電廠滲濾液處理技改項目、長沙市生活垃圾深度處理項目，累計產生5000余萬元產值的直接經濟效益。
子課題三研究團隊針對現有餐廚垃圾厭氧消化預處理工藝中大物質堵塞和設備磨損問題，開展適用于餐廚垃圾成分復雜特點的高效均質預處理技術與成套設備開發。針對餐廚垃圾的油脂資源化回收提取問題，開展餐廚垃圾內油脂提取技術及設備研發和廢棄油脂（地溝油）處理回收技術及裝備的研發。針對餐廚垃圾厭氧消化過程污泥流失降低產沼效能等問題，開展餐廚垃圾厭氧高效穩定產沼技術優化研究，同時開展沼氣的脫硫、高效純化和高值化利用技術研究及沼渣的高附加值應用研究，最終形成了餐廚垃圾厭氧高效資源化處理整裝成套技術。
其中針對多形狀小粒徑惰性物影響三相分離提油效果和厭氧產沼率而開發的餐廚垃圾漿液的沉砂浮渣一體化分離技術和裝備成功推廣應用至寧德、紹興、桐廬和西安等地餐廚項目，實現年產值323.24萬元。
子課題四研究團隊基于廢棄物有機質含量高，含水率高的特性，開展生物水解集成技術工藝研究，解析有機廢棄物高值化利用限制因素，重點突破機械生物處理技術、有機廢棄物水解液厭氧產碳源技術、好氧堆肥和生物干化技術、物料調制—熱壓成型制固態燃料技術。
子課題五研究團隊針對河道清淤底泥產量大、難處理、污染差異大等問題，進行了底泥的高效脫水技術、泥質改良和資源化利用技術研究。針對底泥中有機污染物較高開發了微壓沸騰氧化技術；針對底泥重金屬污染研發了制備氣泡混凝土并同步固化重金屬的資源化利用技術，將其轉化為有潛在市場價值的建材使用，并建立了河湖底泥輕質建材化成套生產線。
子課題六通過集成各單位流域內典型廢棄物具體參數，并同步實地排查污染源，形成了流域典型有機廢棄物高效收集方案、流域典型廢棄物綜合處理與資源化利用一體化方案，通過進行流域典型有機廢棄物對流域水體污染貢獻的計算，以及項目示范工程實現有機廢棄物水體污染負荷減排量的計算，建立了具有流域典型有機廢棄物收運、處理過程監控和水體污染負荷減排量計算功能的有機廢棄物智能化信息管理平臺，最后通過與區域水質監控系統相銜接，實現了區域內有機廢棄物的高效管理，為區域廢棄物高效收集和綜合處理與資源化一體化體系執行提供了有力的技術路線。
流域水質和生態改善精細化管理
張進鋒強調，雖然經過課題成員3年多的努力，研發了市政污泥、垃圾填埋場滲濾液、餐廚垃圾、果蔬園林廢棄物、廚余垃圾、河道清淤底泥等的固體廢物處理與資源化技術，完成了污泥干化焚燒、垃圾滲濾液膜濾濃縮處理、餐廚垃圾處理三個示范工程，依托有機廢棄物物流網收集，實現了各種典型有機廢棄物高效集中處置及綜合處理，建立了有機廢棄物高效收集和綜合處理與資源化利用信息平臺，但要想實現流域水質和生態改善精細化管理，針對有機固體廢棄物對流域水質的影響，還需要深化流域主要廢棄物高效收集和綜合處理與資源化一體化體系，構建高時空高精度的水污染源排放清單，全面實施流域內有機廢棄物的精準收集、高效處理和資源化利用。在習近平生態文明思想指導下，堅持問題導向和結果導向，強化政府監督執紀要求，發揮公益訴訟作用。
本版供稿：
“污泥與廢棄物處置及資源化利用技術集成與綜合示范”課題組
維爾利環保科技集團股份有限公司
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