基本信息
- 项目名称：
- 化工剩余污泥减量化与资源化技术
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 化工剩余污泥体积大、含水率高，且含多种有害物质。 本作品首先研究了利用烟气废热直接干燥化工污泥，干燥后污泥的含水率降至约20%，体积大幅缩小，并创制了化工污泥干燥减量成套中试装置。进而研究了减量化后污泥的资源化利用，成功研制出利用化工剩余污泥制备活性炭、生态砖和陶粒的成套技术。 本创新研究小组已申报9件国家专利，本发明目前正在南京化学工业园建设100t/d规模的化工污泥减量化与资源化示范工程。
- 详细介绍：
- 化工是我国的重要支柱产业，为我国经济的腾飞发挥了重要的作用，但化工行业污染多，尤其是化工废水处理过程中产生的剩余污泥，不仅量大，而且毒性高，易腐烂，成分复杂。据统计，我国现有大小化工园区1000余家，拥有大小化工企业10万余家。这些化工企业每天产生数万吨的化工剩余污泥，污泥的含水率高达95％以上，且含多种有机毒物和重金属。按照最新颁布的《国家危险废物名录》（2008年环境保护部令第1号）规定，农药等化工行业废水处理过程中产生的剩余污泥为危险固体废弃物，须送有资质的危险废物处置中心集中焚烧处置，处置费用约2000元/吨，给企业带来了极大的经济负担。许多化工企业转而采用填埋或堆肥处理化工污泥，由于污泥中含有大量有害物质，填埋或堆肥易产生严重的二次污染，危害生态环境，且堆肥占用了大量的农田。由于科技水平的限制，目前，对这类危险固废，我国尚无高效经济的减量化技术，资源化综合利用方面更是鲜有报道。研发针对属于危险固废的化工污泥的经济、高效处理及资源化技术，不仅具有创新性，也具有紧迫性和实用性。 本作品在导师的悉心指导下，依托本课题组在在环保领域多年的技术积累，利用我校学生课外创新实验室，开展了采用烟气废热直接干燥污泥，对污泥进行减量化处理研究，处理后的污泥含水率降至约20%，并创制了污泥减量化成套中试装置。 在此基础上，本研究小组进一步研究了减量后污泥的资源化利用技术：1、研发集热解、活化为一体的成套技术，成功研制出可广泛用于废水、废气净化处理的环境功能材料——活性炭；2、通过掺加其它工业废料制备出可广泛用于生态修复的新型环境功能材料——生态砖；3、采用混料、成型、烧结工艺成功研制出可广泛用作废水深度处理的生物填料、净水滤料——陶粒。 本发明解决了目前大量化工剩余污泥焚烧、填埋、堆肥、投海等带来的二次污染问题，解决了化工行业迫切需要解决的化工剩余污泥经济、高效处理处置的关键性技术难题，将为我国化工剩余污泥减量化、无害化和资源化提供重要的技术支持，对我国固体废弃物的资源化利用发挥引领和示范作用。 本研究小组在污泥的减量化与资源化研究中，已申请国家专利9件。本研究成果目前正在南京化学工业园建设100t/d规模的化工剩余污泥减量化与资源化示范工程。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的： 本发明解决了目前化工污泥因焚烧、填埋、堆肥、投海等带来的二次污染问题，解决了化工行业迫切需要解决的化工污泥经济、高效处理与资源化利用关键技术难题。 基本思路： 1、通过采用烟气废热直接干燥污泥，并通过特殊结构设计，研发了新型污泥干燥机； 2、通过研究优化各反应影响因素以及对重金属有固化作用辅料的筛选，制备出活性炭、生态砖和陶粒系列环境功能材料。 创新点： 1、创制了烟气废热回用的污泥干燥机； 2、首次研制成功化工污泥制备活性炭技术； 3、发明了利用化工污泥制备生态砖技术； 4、首次研制成功化工污泥制备陶粒技术。 技术关键： 1、研究如何充分利用烟气低温废热，实现污泥大幅减量，且不带来二次污染的污泥干燥机； 2、影响活性炭、生态砖、陶粒性能各试验因素最佳条件的确定； 3、在制备生态砖和陶粒的过程中，如何筛选出对重金属有固化作用的辅料。 主要技术指标： 1、创制了新型烟气废热回用污泥干燥机，处理后污泥含水率下降至约20%； 2、制备的活性炭比表面积可达408m2/g、碘值610mg/g。 3、在生态砖制备过程中尽可能多地消耗其他工业废料，制备出的砖能达到GB5101-2003 《烧结普通砖》中抗压强度≥7.5MPa，吸水率≤20%； 4、陶粒的性能指标符合GB/T17431.1-1998《轻集料及其试验方法第1部分轻集料》的要求； 5、资源化产品的重金属浸出浓度低于（GB5085.3-2007）《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》的限值。
科学性、先进性
- 目前，国内外传统的污泥处理技术主要有填埋、焚烧、堆肥等。焚烧易产生具有强烈致癌作用的二恶英，且焚烧费用高，企业难以承受。许多化工企业转而采用填埋来处理化工剩余污泥，但由于污泥中含多种有机毒物、病原菌寄生虫(卵)及重金属等，填埋易产生二次污染，堆肥则占用大量农田。 针对上述问题，本研究小组研发了新型废热利用污泥干燥机，处理后污泥含水率降至约20%，实现了污泥的大幅减量。本研究小组进一步研究了减量后污泥的资源化利用技术。1、开发集热解、活化为一体的成套技术，成功研制出可广泛用于废水、废气净化处理的环境功能材料——活性炭；2、通过掺加其它工业废料制备出可广泛用于生态修复的新型环境功能材料——生态砖；3、采用混料、成型、烧结工艺成功研制出可用作废水深度处理的生物填料、净水滤料——陶粒。彻底实现了污泥的资源化。 本发明已申报国家专利9件，目前正在南京化学工业园建设100t/d规模的化工污泥减量化与资源化示范工程。
获奖情况及鉴定结果
- 已申报9件国家专利，其中2件已获得公开
作品所处阶段
- 本发明目前正在南京化学工业园建设100t/d规模的化工剩余污泥减量化与资源化示范工程
技术转让方式
- 技术转让或技术入股
作品可展示的形式
- 图片和样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 将化工污泥通过螺杆泵泵入污泥干燥机，通过控制模块的操控，通入烟气，直接干燥，出泥含水率降至约20%。干燥出泥通过热解活化制备活性炭或通过配料、成型、烧结制备生态砖和陶粒。 技术特点和优势： 1、开发的化工污泥减量化技术，能使污泥含水率降至20%，工艺安全、经济、环保。2、发明的化工污泥资源化制备活性炭、生态砖和陶粒技术，具有原料来源广、制备成本低、易于工业化等优点。 适用范围及推广前景的技术性说明： 本发明适用于农药、医药、染料等化工污泥的减量化与资源化。 本发明减量化采用废烟气做干燥热源，资源化的原料中掺入了其他工业废料。整个工艺运行成本低、易于工业化，符合我国大力发展循环经济的产业政策导向，因而具有广阔的推广前景。 市场分析和经济效益预测： 现行化工污泥的平均处理费约2000元/吨，本发明减量化工艺成本约147元/吨，大幅节约处理费用。资源化产品活性炭、生态砖和陶粒的销售可带来更多的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 化工是我国的重要支柱产业，为我国经济的腾飞发挥了重要的作用，但化工行业污染多，尤其是化工废水处理过程中产生的剩余污泥，不仅量大，而且毒性高，易腐烂，成分复杂。化工剩余污泥的治理问题已成为我国乃至世界污染物控制领域的技术难题和研究热点。 传统的污泥处理通常采用焚烧、填埋或堆肥等方法，但焚烧处理费用高，许多化工企业转而采用填埋或堆肥处理化工剩余污泥。由于污泥中含有大量有机毒物，填埋或堆肥易产生严重的二次污染，危害生态环境，且堆肥占用了大量的农田。根据所查专利情况，目前涉及到污泥脱水减量方面的专利主要有：胡杭虎等申请并公布的一种污泥强力脱水机；葛仕福等申请并公布的污泥的过热蒸汽干燥方法及其干燥装置、Sinisterra 等人对超声强化污泥脱水方法及机理展开了研究。研究采用低温烟气作为热源干燥属于危险固废的化工剩余污泥及其中试设备的研究较少有报道。K.M. Smith等综述了污泥制备活性炭的研究进展；Kung-Yuh Chiang等研究了利用自来水厂絮凝、过滤产生的污泥制砖；Joan A. Cusidó等研究了采用市政污水处理厂的污泥制备陶粒。目前，国内外采用污泥资源化制备活性炭、生态砖和陶粒的研究多采用生活污水处理厂的剩余污泥、河道底泥、市政污泥等为原料，未涉及属于危险固废的化工污泥。 本研究小组首先通过采用烟气废热直接干燥污泥，优化干燥机的结构，对污泥进行减量化处理研究，处理后的污泥含水率可降至约20%，并创制了污泥减量化成套中试装置。在此基础上，本研究小组进一步研究了减量后污泥的资源化利用技术：1、研发集热解、活化为一体的成套技术，成功研制出可广泛用于废水、废气净化处理的环境功能材料——活性炭；2、通过掺加其它工业废料制备出可广泛用于生态修复的新型环境功能材料——生态砖；3、采用混料、成型、烧结工艺成功研制出可广泛用于废水深度处理的生物填料、净水滤料——陶粒。 本作品的研究成果具有高效、经济、易于工业化等技术优势，拥有自主知识产权，具有极大的应用价值和广阔的推广前景，将为我国化工行业剩余污泥有效治理发挥重要的引领和示范作用，对保护生态环境、保障饮用水安全、促进社会的和谐稳定具有重大意义。 本创新研究小组已申请国家专利9件，本研究成果目前正在南京化学工业园建设100t/d规模的化工剩余污泥减量化与资源化示范工程。
