PDF《湖南省科学技术进步奖提名书》

湖南省科学技术进步奖提名书 (

2019 年度)

一、项目基本情况 湖南省科学技术奖励工作办公室制 奖励类别: 技术创新类 提名单位(专家) 长沙市科技局 项目名称 城镇污泥资源化利用关键技术创新及产业化应用 主要完成人 易庆国,邢汉君,王巨涛,罗文连,秦国春,冉启洋,陈念军,毛永强,蒋卫 山 主要完成单位 湖南省九方环保机械有限公司,湖南恒凯环保科技投资有限公司 省财政资金拨款单位 长沙市本级及市辖区 项目密级 非密 定密日期 保密期限(年) 定密机构(盖章) 学科分类 名称

1 环境保护机械设备 代码

61060 2 城市生活废物处理与综合利用 代码

6105055 3 水污染防治工程 代码

6103020 所属国民经济行业 固体废物治理 所属国家重点发展领域 环境 任务来源 省、市、自治区计划 具体计划、基金的名称和编号: 2015年湖南省重大科技专项 2015SK1002-2 2014年长沙市重点项目

20112 已呈交的科技报告编号: hnstr-KJT-2018-00034 授权发明专利(项)

7 授权的其他知识产权(项)

19 项目起止时间 起始: 2014年2月1日 完成: 2018年8月31日12019年度提名书正式版

二、提名意见 提名单位 长沙市科技局 通讯地址 成果处 邮政编码

410001 联系人文卫华 联系电话 0731-88668061 电子邮箱 cxy8668061@126.

com 传真0731-0731 提名意见: 我单位认真审查了该项目推荐书及附件材料,确认全部材料真实有效,相关栏目均符合填写要求.针对我 国污泥处理处置技术难解决的碳中和以及磷回收问题,该项目研发了一条新的污泥处理处置路线,在我国 同类技术中处于领先水平.该技术具有以下创新点:1)在企业自有多项核心专利技术基础上,研发了生 物干化成套装置,通过科学设计的送料、布料及通风系统,优化了干化过程中各项工艺参数,充分利用了 污泥中的有机化学能,使干化时间缩短1倍,热效率提高20%、占地面积减少50%;

2)采用高温烟气沸腾 炉及配套的焚烧控制技术,控制焚烧工艺参数、添加调理剂,增加了焚烧灰渣中磷元素的富集率,并且多 以磷酸钙和磷酸镁盐的形态存在,显著提高了磷元素的生物可利用性,对实现P元素的回收利用具有重要 现实意义.目前该技术已在湖南多个地方进行了工程应用,取得了良好的经济和社会效益.对照湖南省科 学技术进步奖授奖条件. 提名该项目为湖南省科学技术进步奖二等奖. 声明:本单位遵守《湖南省科学技术奖励办法》及其实施细则的有关规定,承诺遵守评审工作纪律 ,所提供的提名材料真实有效,且不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密 规定》等相关法律法规及侵犯他人知识产权的情形.如有材料虚假或违纪行为,愿意承担相应责任并接受 相应处理.如产生争议,保证积极调查处理. 提名单位(盖章) 年月日提名项目等级(请在相应栏打 √ 进行选择) 一等奖 第一完成人签字: 年月日二等奖 √ 三等奖 说明:实行 定标定额 评审,一等奖评审落选项目不再降格参评

二、三等奖,二等奖评审落选项目 不再降格参评三等奖.评审公示后不受理对评审结果中有关提名等级的异议.请认真对照省科学技术进步 奖授奖条件,填写提名等级.

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三、项目简介

1 主要技术内容 针对市政污泥处理过程中处理成本高、后端处置不彻底、资源化利用困难 等问题,湖南省九方环保机械有限公司和湖南恒凯环保科技投资有限公司共同 研发了 城镇污泥资源化利用关键技术创新及产业化应用 项目,该技术工艺 过程为污泥生物干化+流化床焚烧.将含水率 80%的湿污泥与调理剂科学配比、 充分混粉后,利用生物干化技术降低污泥含水率、改善污泥水分特性,再进一 步利用焚烧余热产生的低温热空气干化污泥至目标含水率,干化后的污泥经高 温烟气沸腾炉焚烧.工艺过程中的烟气通过 旋风除尘+布袋除尘+活性炭吸 附+湿法碱法吸收 的工艺进行处理后达标排放.该技术的核心为生物干化和 流化床焚烧技术.生物干化载体为多层立式混翻发酵装置,该装置是新型污泥 生物干化装置,采用立式、多层、翻混结构,利用特制发酵床进行面通风,科 学优化了干化过程中各项工艺参数,干化速率快、热效率高、能耗低、占地面 积小、无臭气污染.流化床焚烧技术是采用自制的高温烟气沸腾炉焚烧干化污 泥,并通过焚烧参数控制、调理剂添加等方式使污泥焚烧更彻底,磷元素富集 率更高,并增加了污泥中磷酸钙和磷酸镁盐的累积,显著提升了污泥中磷元素 的植物利用效率.

2 授权专利情况 该技术现已申请相关专利

28 项,其中发明专利

7 项,实用新型专利

19 项, 外观设计专利

2 项;

获得

3 项科技成果登记.

3 技术经济指标 该技术经济技术指标如下:占地面积 30-40m2 /t,投资成本 30-40 万元/t,运 营成本 250-270 元/t, 处置率 100%, 热效率 95%以上, 发酵升温速率为 4.6℃/h, 干化 1kg 水能耗为 0.1kWh,与国内同类技术比较,整体经济技术指标处于领先 水平.

4 应用推广效益 该技术的推广可实现污泥的彻底处理处置,减少污泥产生的环境危害,防 止污泥填埋对地下水造成污染,减少污泥恶臭对大气环境和人群健康的影响, 消除了污泥中病菌对动物和人类的危害,杜绝了污泥再次回到水体或土壤中产 生二次污染的可能,显著改善了区域环境,具有较高的环境效益. 该技术目前已应用于湖南省多个城市污水处理厂的污泥处理处置项目,技 术和配套设备累计销售额达

40000 万元以上,利润在

4000 万元以上,具有良好 的经济效益.本工艺同能源干化焚烧工艺相比较,每处理一吨污泥可节约运营 成本

64 元,节省投资

15 万元,具有较好的市场竞争力和市场前景.

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四、主要科技创新 1. 主要科技创新 1.1 技术背景 市政污泥是城镇生活污水处理的产物,主要是由残余的有机物质、无机性 颗粒、细菌菌体以及大量水分等物质组成,其成分极其复杂,既有大量的有害 物质,又含有丰富的营养元素. 污泥处理处置是人类社会物质循环和能量流动关键的一环,其技术发展的 终极方向是实现可持续运营,污泥中的营养元素进入生物圈参与物质循环,污 泥中有机化学能得以全部利用,减少能源的损耗.只有如此才能打通人类社会 的物质循环和能量流动通路,实现可持续发展.在当前的技术水平下,磷回收 和碳中和(热量平衡)是实现污泥处理处置可持续发展最有效的方式.污泥含 有丰富的营养元素,特别是人类社会短缺的磷资源,如这些营养元素不能进入 生态系统,将阻断生物圈的部分物质循环,不符合人类长期发展的社会需求. 同时污泥中含有大量的有机化学能,但该部分热能一直未有效利用,要实现碳 中和,达到污泥处理处置的能量平衡,则迫切需要提高该部分热能利用率. 目前我国主要的污泥处理处置方式有 厌氧消化+土地利用 、 好氧发酵+ 土地利用 、 能源干化+焚烧/土地利用/建材利用 、 机械深度脱水+填埋 、 碱 稳定化方法+土地利用/建材利用 等.同时,新的技术也不断涌现,主要有 微 生物水解干化蛋白提取 、 热水解+厌氧消化 、 太阳能低温复合膜干化 、 超 临界水氧化技术 、 热解气化 、 蚯蚓堆肥 等. 根据污泥处理处置的核心要求和我国当前政策分析,机械脱水+填埋的方式 阻断了自然界的物质循环,亦不符合我国污泥处理处置 四化 的要求,该方 式将逐步淘汰.厌氧消化和好氧发酵技术属于污泥资源化利用技术,最终的处 置方式为土地利用.但由于污泥产品安全性存在较大争议,农业部目前政策是 不接受污泥作为肥料产品登记,因此限制了污泥产品的大规模土地利用;

微生 物水解蛋白、热解气化以及超临界水氧化等新的污泥处理处置技术尚停留在研 究阶段,还存在技术不成熟运营不稳定等问题. 污泥焚烧是实现污泥无害化、稳定化、减量化、资源化最彻底的方式,但 其需大量外加能源,污泥热干化成本高,焚烧灰渣中磷元素多以磷酸铁(铝) 盐形式存在,其降解难度高、很难被植物利用,一定程度上阻断了自然界的磷 循环.如能解决焚烧成本高和污泥资源化利用率低的问题,焚烧将是实现污泥 最终处置最有效的方法.

4 2019年度提名书正式版 湖南九方环保机械有限公司和湖南恒凯环保科技投资有限公司多年来一直 致力于污泥处理处置技术和装备的研发与应用,依托湖南省环境保护污泥处理 处置工程技术中心和湖南省重大专项--污泥资源化利用关键技术和成套装置研 发(2015SK1002-2) ,针对我国南方地区污泥的特性,开发出一套理想的污泥处 理处置工艺及其设备,充分利用污泥中的有机化学能,实现污泥的彻底处理处 置,并显著提高了污泥中磷元素植物利用效率,同时能做到工程投资省,运行 成本低,为我国污泥处理处置事业探索出一条新的途径. 1.2 关键技术内容及创新点 (1)针对我国污泥处理处置技术难解决的碳中和以及磷回收问题,本项目 首次提出了生物干化+流化床焚烧的污泥处理处置方式,自主研发了 城镇污泥 生物干化、 焚烧关键技术 及配套的工艺设备, 并进行了大规模的推广应用. (附件:城镇污泥生物干化、焚烧关键工艺技术科技查新报告、多层立式混翻发酵 装置科技查新报告、多菱多层污泥生物干化处理技术及装置科技查新报告) . 城镇污泥生物干化、焚烧关键技术 工艺流程见图 4.1,该项污泥处理处 置技术率先将 生物干化 和 流化床焚烧 相结合,利用好氧发酵原理,结 合发酵过程中微生物群落演替规律,开发了污泥生物干化装置及技术,使污泥 中有机化学能得以充分利用,实现了污泥干化的低成本运营;

利用高温烟气沸 腾炉焚烧实现了污泥的彻底处理,并通过控制焚烧产物,实现了污泥中磷元素 的资源化利用.该工艺克服了传统生物干化装置干化速率慢、焚烧灰渣中养分 元素生物可利用性低等技术缺陷,为我国污泥行业探索出一条新的处理处置方 式. 80-90℃热空气 40-50℃热空气 含水率 40-45% 含水率 50-55% 含水率 60-65% 污泥 辅料 生物干化 低温干化 流化床 焚烧 灰渣综合利用 空气冷却器 烟气处理 生物除臭 达标排放 达标排放 图4.1 城镇污泥生物干化、焚烧关键技术工艺流程 (2)发明了多层立式混翻干化装置,解决了传统装置干化速率慢、周期长、

5 2019年度提名书正式版 热效率低等关键技术难题. 传统生物干化(好氧发酵)装置存在干化速率慢、热效率低和场地臭气污 染严重等多种问题,本装置采用立式、........