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中科院王东升团队 热水解厌氧污泥新型调理技术的开发及工程应用

中科院王东升团队 热水解厌氧污泥新型调理技术的开发及工程应用

中国科学院生态环境研究中心王东升研究员团队,针对传统污泥处理处置过程中存在的脱水困难、资源化利用率低等瓶颈问题,成功开发了一项高效、绿色的热水解厌氧污泥新型调理技术。该技术旨在深度破解污泥絮体结构,强化脱水性能,同步促进资源回收,为城市污泥的减量化、稳定化、无害化与资源化提供了创新性解决方案。

一、 技术开发背景与原理

随着我国城市化进程加速和污水处理率不断提高,污泥产量持续攀升。传统厌氧消化后的污泥(厌氧污泥)因含有大量胞外聚合物(EPS)和结合水,机械脱水性能极差,导致后续处置成本高昂、资源回收困难。

王东升团队开发的新型调理技术,其核心在于创新性地耦合了热化学调理过程。该技术通过精确控制的热水解条件(特定温度、压力与时间),破坏污泥中微生物细胞壁和EPS的三维网状结构,释放内部结合水。更重要的是,团队在热水解过程中或之后,引入了特定功能的环境友好型化学调理剂。这些调理剂不仅能进一步促进有机物的溶出和水分的释放,还能通过电中和、吸附架桥等作用,重构污泥絮体,形成更加密实、易于脱水的颗粒结构。此过程在实现深度脱水的显著提高了污泥中碳、磷等资源的可利用性。

二、 技术创新点

  1. 协同增效的调理机制:突破了单一热水解或化学调理的局限,通过热-化学的序贯或同步作用,实现了对污泥絮体结构与水分形态的“双重破解”与“高效重构”,脱水效能大幅提升。
  2. 绿色调理剂开发:研发了基于天然矿物、生物基材料或回收产物的新型复合调理剂,替代传统铁盐、铝盐或石灰,极大减少了药剂投加带来的盐分累积与二次污染,降低了处理后的泥饼中重金属浸出风险。
  3. 能量与物质回收优化:调理过程产生的富含有机物的上清液可回流至污水处理系统或厌氧消化单元,提高系统沼气产量。脱水后的泥饼热值提升,更利于后续焚烧发电或土地利用,形成了良性的物质循环路径。
  4. 工艺参数智能化控制:建立了基于污泥特性(如有机质含量、粘度)的动态调控模型,实现了热水解温度、时间及药剂投加量的精准匹配与自动化控制,确保处理效果稳定并降低运行能耗。

三、 工程应用与效益

该技术已成功在我国多个大型市政污水处理厂完成中试验证与规模化工程应用。应用结果表明:

  • 脱水性能飞跃:经该技术调理后,厌氧污泥的含水率可由原始的95%以上,经机械脱水后直接降至60%以下,甚至可达50%-55%,远超《城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋用泥质》等标准要求,减量化效果极其显著。
  • 运行成本降低:综合调理与脱水成本较传统“化学调理+板框压滤”工艺降低约15%-30%,且因泥饼量大幅减少,后续运输与处置费用同步下降。
  • 资源回收提升:系统沼气产率提升10%-20%,且脱水滤液水质改善,减轻了回流对主工艺的负荷冲击。泥饼可用于建材制造、土地改良等途径,资源化出路拓宽。
  • 环境效益显著:全过程减少了温室气体排放与化学盐类的环境输入,提升了整体项目的绿色低碳水平。

四、 与展望

王东升团队开发的热水解厌氧污泥新型调理技术,是一项从基础研究到工程实践紧密结合的成功典范。它有效破解了污泥深度脱水与资源化利用的技术难题,形成了具有自主知识产权的成套工艺包。该技术的推广应用,对于推动我国污泥处理处置行业的科技进步与产业升级,助力“无废城市”建设与“双碳”目标的实现,具有重要的现实意义与广阔的产业前景。研究团队将继续致力于该技术的优化升级,并探索其在工业污泥、河道底泥等更广泛固废领域的应用潜力。

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更新时间:2026-01-13 05:07:30

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