攻克“市政污泥”防治难题

福建工程学院生态环境与城市建设学院教授 刘心中

随着我国城市化进程的加速,城镇快速的发展,污水处理厂日处理量的不断增加,市政污泥产量与日俱增。2020年我国市政污泥的总产量达6000～9000万吨。市政污泥一般含有大量的重金属、有机物、细菌以及病原微生物等有毒有害物质,如何安全、经济、高效地处置市政污泥已成为当前各城市的迫切需求和难题。

无论国内,还是国外,目前在市政污泥处置方面还存在着一些较为突出的问题。在城市污水处理的过程中会产生大量的市政污泥,市政污泥是污水处理过程中最大的副产物。尽管不同污水处理厂产生的市政污泥成分各有不同,但都存在着一些共同的特征:含有超过90%的水,这些水通常很难从污泥中分离出来;化学组成、矿物组成和粒度特性迥异,且波动范围大,使得原料配制难度极高;形状不规则,孔隙率高,比表面积大,使得砌块成型困难;利用市政污泥制备的绿色自保温砌块强度低。

针对这一难题,我国科研人员经过多年产学研联合攻关,围绕污泥脱水改性难、均化配料难、薄壁成型难的三个关键问题,创新开发了原料制备的核心技术,攻克了砌块配料设计、薄壁大孔洞率成型机组及成套工艺技术,突破了市政污泥制备自保温绿色墙材的技术障碍。创新研发了“污泥高效均化与低耗脱水”技术。提出“改性均化脱水三同时”技术思想,发明了“钙铝氢氧化物复合粉煤灰”调质剂;研发了污泥强力均化与脱水组合装置。

创新研发了污泥“绿色自保温砌块”配料设计技术及配料方案,降低传热系数45%以上,降低生产成本20%-30%。研发了烧结保温砌块制造成套设备。攻克了大型薄壁、大孔洞率保温砌块成型难题。研发设计了多废物制备“绿色自保温砌块”整套工艺。提出了“全废物制造”思想,创新设计了原料制备、混合配料、砌块成型“多次均化”技术与“低温快干燥、慢烧结”工艺;突破了绿色自保温砌块强度低、易开裂的难题,产品保温性好、强度高、质量稳定。

该技术在福建、山东、黑龙江3省4家企业应用,年消纳市政污泥、粉煤灰和建筑废弃物120余万吨,节省占用土地100亩以上,创造直接产值4.8亿元,新增利润1.2亿元,成为污水处理厂、建材生产和装备制造业的新生效益增长点。