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【第一參賽人/留學(xué)人員】DONG PING
【留學(xué)國(guó)家】加拿大
【技術(shù)領(lǐng)域】新能源與節(jié)能環(huán)保
【參賽屆次】第6屆
【所獲獎(jiǎng)項(xiàng)】入圍
【項(xiàng)目簡(jiǎn)介】
2017年，我國(guó)固廢產(chǎn)生量38.42億噸，占世界固廢產(chǎn)生量1/3以上。固廢對(duì)空氣、土壤及水體造成污染，嚴(yán)重?fù)p害人體健康。目前，國(guó)內(nèi)外固廢處理技術(shù)主要為填埋、焚燒、堆肥等，但隨著愈加嚴(yán)格的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，傳統(tǒng)處理技術(shù)已難以達(dá)到要求，亟需發(fā)展新的固廢處理和資源化利用技術(shù)。2019、2020連續(xù)兩年，我國(guó)將固廢的資源化利用列為國(guó)家科技重大專項(xiàng)的第一項(xiàng)，由此可見該課題的重要性和社會(huì)價(jià)值。在固體廢棄物中，由生物制藥和有機(jī)化工產(chǎn)生的廢料、工業(yè)廢水處理后產(chǎn)生的污泥、餐廚垃圾等形成的有機(jī)廢棄物是固廢中危害性很大的一類，一般列為危害廢棄物（危廢）。這類固廢是較難處理的一類廢棄物，首先填埋和堆肥直接會(huì)造成土壤污染，基本上被禁止。由于污泥和有機(jī)廢料大多呈固液兩態(tài)，普通焚燒難以進(jìn)行，一般要干化后加助燃劑才能進(jìn)行焚燒處理，焚燒過程中又會(huì)產(chǎn)生二噁英等大量的有毒氣體，產(chǎn)生二次污染。因此尋求新的有機(jī)危廢處理技術(shù)成為當(dāng)前的一個(gè)重大課題，也是我國(guó)現(xiàn)階段環(huán)保領(lǐng)域中最重要也是最緊迫的課題之一。 現(xiàn)在各地已經(jīng)建設(shè)和正在建設(shè)一些污泥干化焚燒系統(tǒng)，用于發(fā)電等。但存在投資巨大，效率低，存在二次污染等問題。如果能利用我國(guó)現(xiàn)在有工業(yè)資源進(jìn)行有機(jī)危廢的無(wú)害化處理和資源化利用，實(shí)現(xiàn)少投入、低成本的危廢處理將是該領(lǐng)域的最佳途徑。我國(guó)是煤炭消費(fèi)大國(guó)，利用煤炭燃燒和煤化工處理有機(jī)危廢具有很大的優(yōu)勢(shì)，其中利用水煤漿技術(shù)協(xié)同處置污泥與有機(jī)危廢具有巨大的市場(chǎng)空間，現(xiàn)有的水煤漿氣化爐和水煤漿鍋爐可全部處理掉污泥和有機(jī)危廢，實(shí)現(xiàn)固廢的資源化利用目標(biāo)。目前利用水煤漿鍋爐和氣化爐處置污泥已有一定的應(yīng)用，方式主要有兩種：一種是污泥經(jīng)過干化后投入水煤漿鍋爐，與煤炭同時(shí)燃燒；另一種方式是將污泥或有機(jī)危廢加入原煤中，通過球磨機(jī)或棒磨機(jī)制漿系統(tǒng)制成污泥水煤漿，再用于煤氣化或燃燒。該處理方式已經(jīng)在浙江鳳登環(huán)保、寧波四明化工等企業(yè)試點(diǎn)應(yīng)用，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在有機(jī)危廢與水煤漿協(xié)同氣化工藝上已取得了成熟的經(jīng)驗(yàn)。但該技術(shù)在實(shí)踐和推廣中遇到了下列難題：（1）固廢生物質(zhì)在水煤漿中的充分混合和均勻分布，這是實(shí)現(xiàn)固廢與煤炭協(xié)同氣化的先決條件。但是很多有機(jī)廢料都呈粘稠狀，直接加在球磨機(jī)和棒磨機(jī)等制漿設(shè)備中，廢料粘團(tuán)很難打開，更難以均勻分布。由此限制了固廢處理量，漿料中固廢的含量在5%以下。（2）污泥和一些生物有機(jī)危廢一般含很多內(nèi)水（被生物細(xì)胞壁包含的細(xì)胞水），如果不通過剪切破壞細(xì)胞壁析出內(nèi)水，會(huì)影響后續(xù)的氣化反應(yīng)。這也是限制廢料處理量的一個(gè)因素。但是現(xiàn)在還沒有大型高效率的析出內(nèi)水設(shè)備。（3）污泥干化方法不僅消耗大量能源，處理成本巨大，而且干化后的污泥后有機(jī)質(zhì)屬性和煤的差別大，投入爐中不能和煤協(xié)同燃燒，也限制了污泥處理量。一般情況下，污泥量超過10%就影響燃燒效果。（4）由于污泥和固廢的加入改變了水煤漿的流動(dòng)性，當(dāng)固廢含量高后現(xiàn)有的螺桿泵等煤漿泵不能滿足含固廢水煤漿的輸送要求。本項(xiàng)目通過一系列原創(chuàng)性的技術(shù)創(chuàng)新，解決了水煤漿氣化協(xié)同處置有機(jī)危廢中的上述技術(shù)難題：（1）開發(fā)了獨(dú)創(chuàng)的新型高效率漿料粉碎機(jī)，可充分切割污泥和有機(jī)危廢的纖維結(jié)構(gòu)和細(xì)胞壁，析出內(nèi)水，使廢料的協(xié)同氣化比例提高5倍以上；（2）開發(fā)新的多維漿料均質(zhì)攪拌設(shè)備，解決了粘性有機(jī)廢料的分解及與水煤漿的充分均質(zhì)混合，提升廢料的處理比率和預(yù)處理效率；（3——新型尖齒高濃漿泵的研制解決了高粘度高粘度含雜質(zhì)水煤漿的輸送問題，泵的使用壽命是現(xiàn)有螺桿煤漿泵的3倍以上；（4）開發(fā)桶裝廢料的自動(dòng)化卸料處理系統(tǒng)，結(jié)合機(jī)器人搬運(yùn)技術(shù)和利用傳感器與控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)多種不同性質(zhì)物料自適應(yīng)下料，并與新的漿料混合系統(tǒng)和新型漿料泵送系統(tǒng)形成生物危廢制備水煤漿全封閉、無(wú)污染、自動(dòng)化、高效率處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決了有機(jī)危廢處理依靠人力手工操作的困境。我國(guó)現(xiàn)有1億噸的水煤漿氣化裝置，這些裝置只要采用本項(xiàng)目的技術(shù)和設(shè)備系統(tǒng)完成危廢水煤漿的制備與輸送，就能改造成水煤漿氣化協(xié)同處置危廢系統(tǒng)，且基本上不影響原煤化工系統(tǒng)的生產(chǎn)，并能獲得危廢處理和節(jié)省原煤的雙重效益。僅現(xiàn)有水煤漿汽化爐的改造就能年處理有機(jī)危廢4千萬(wàn)噸，處理危廢的直接經(jīng)濟(jì)效益每年1600億元。同時(shí)該系統(tǒng)也可應(yīng)用于水煤漿協(xié)同處置市政污泥用于燃煤鍋爐的改造，進(jìn)行污泥的無(wú)害化處理同時(shí)，實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔燃燒利用。我國(guó)廢水產(chǎn)生量約699.7億噸，每年污水處理廠產(chǎn)生的污泥超過1億噸，2億噸的燃煤量即可處理掉全部市政污泥，僅占我國(guó)燃煤量的3%，水煤漿協(xié)同處理污泥是目前污泥無(wú)害化處理和資源化利用的最有效方法之一。
【展開】
【收起】