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能动学院
超临界水氧化技术处理城市污泥项目简介
来源: 日期:2014年10月17日 10:10 点击数:


项目名称:超临界水氧化技术处理城市污泥项目简介
负责人:王树众
联系电话:029-82665157
Email:szwang@mail.xjtu.edu.cn

所在学院:能动学院

一、项目背景

截至2013年3月底,全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂3451座,污水处理能力约1.45亿立方米/日,较2012年底新增污水处理厂111座,新增处理能力约300万立方米/日。产生含水率80%的污泥超过2000万吨。随着城镇化水平和污水处理量的增加,污泥的产量以每年10%的速度在增长,将很快突破3000万吨。随着污水处理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化,污水处理厂污泥量急剧增加,且每年仍以10%左右的速度增长。根据有关内部统计数据,中国目前有近17%的城镇污水处理厂产生的污泥去向不明,同时大约67%的污泥以简单填埋为最终出路。针对目前城市污泥难处理及市场巨大的特点,采用超临界水氧化技术处理城市污泥,实现城市污泥的无害化处理。超临界水氧化技术(Supercritical Water Oxidation,简称SCWO)是利用水在超临界状态下所具有的特殊性质,使氧化剂和有机物完全溶解在超临界水中并发生均相氧化反应,迅速、彻底地将有机物转化成无害化的CO2、N2、H2O和无机盐等小分子化合物。相比传统的城市污泥处理方案,SCWO具有突出的优势,能取得巨大的经济、环境和社会效益。

二、技术创新性和领先性

本课题组研究城市污泥SCWO多年,国家自然科学基金项目、“973计划”课题、“863计划”专题、国家科技支撑计划课题等20余项,成果丰硕。已经获得国家发明专利授权38项。在进行城市污泥及部分高浓度有机废水超临界水处理研究过程中,发表相关研究论文50余篇,其中SCI/EI检索30余篇。

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图1国内首台城市污泥SCWO示范装置(国家863计划课题资助)

2009年,在西安交通大学建成处理城市污泥3t/d的国内第一套具有自主知识产权的SCWO示范装置,如图1所示。该系统集有机物去除、脱盐除渣、余热利用/制取富氢气体、防堵塞、防腐蚀多项功能于一体,能够同时实现城市污泥等有机废物/废水的无害化处理与资源化利用过程。

图2 863示范装置SCWO处理城市污泥照片对比(435℃,26MPa,氧化系数2.0)

如图2所示,城市污泥经过示范装置处理后出水的COD为25mg/L,氨氮为2mg/L及色度可以与洁净水媲美,完全能实现达标排放。该装置实现了城市污泥化学需氧量(COD)减排和脱盐处理的一体化过程;最大程度地利用反应后液体的热量,降低了装置运行成本;在装置中实现脱盐处理和泥渣分离;反应后的清洁液体作为装置的蒸发壁水进行循环利用;采用撬装式结构形式,方便安装和运输;可实现城市污泥超临界水部分氧化/气化的产氢过程。

三、市场及效益分析

城市污泥完全氧化后的反应热除去系统自热所需热量外,富余的热量可以用来提供热水或者产生蒸汽,且反应产生的CO2气体还可以分离出售,进一步获得经济效益。这在环境污染日益严重和能源日趋紧张的大环境下,具有光明的发展前景。

采用超临界水氧化技术处理65t/d含水率为80%的城市污泥,其处理费用为48.9元/t(含水率80%)或244.4元/t(干污泥),显著低于上海市石洞口污水处理厂的城市污泥焚烧装备的运行费用(533元/t干污泥)。

且我国含水率80%城市污泥产生量2500万吨/年,取SCWO市场占有率30%计算,待处理污泥总量为750万吨/年,设备处理能力取100t/d,总需求量为206套,售价为2000万/套,利润为1080万/套,总销售额为22.3亿元。超临界水氧化技术处理城市污泥具有光明的应用前景。

四、主要应用领域

城市污泥SCWO技术符合国家产业和技术政策、有较强的创新性、产品附加值高、市场竞争力强。根据目前我国城市污泥的巨大产量和增长趋势,城市污泥超临界水氧化设备潜在用户量大,市场前景广阔。

五、合作条件要求

(1)有独立承担民事责任能力的自然人或独立承担民事责任的企业法人。

(2)有一定的投资能力和风险意识,并且具有一定的市场推广和拓展的能力。

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