近年來(lái)，隨著國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略的實(shí)施，水環(huán)境治理成效顯著。但是，城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥絕大部分未得到有效處理處置，嚴(yán)重制約了污水處理設(shè)施環(huán)境效益和社會(huì)效益的充分發(fā)揮。水體污染控制與治理重大科技專(zhuān)項(xiàng)在設(shè)立之初，就前瞻性地將目光投向了污泥處理處置技術(shù)，2009年啟動(dòng)了城鎮(zhèn)水污染控制與治理共性關(guān)鍵技術(shù)研究與示范項(xiàng)目“城市污水污泥減量、無(wú)害化與綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究”課題，根據(jù)各地的共性技術(shù)需求，以有效防止城市污水處理廠污泥二次污染、提高資源化利用水平為目的，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的城市污水處理廠污泥處理處置工藝技術(shù)路線和設(shè)備。
該課題由浙江大學(xué)熱能工程研究所牽頭、中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院、廈門(mén)水務(wù)中環(huán)污水處理有限公司及杭州國(guó)泰環(huán)保科技有限公司等國(guó)內(nèi)具有產(chǎn)學(xué)研結(jié)合優(yōu)勢(shì)的單位共同完成。
根據(jù)我國(guó)不同地域污泥的泥質(zhì)特點(diǎn)，課題組以無(wú)害化和資源化為目標(biāo)，重點(diǎn)開(kāi)展了污泥化學(xué)調(diào)理和深度脫水的機(jī)理、生物干化后土地利用方法、干化焚燒和二次污染控制等方面的研究，開(kāi)發(fā)了污泥深度脫水裝置、空心漿葉式干化機(jī)、異重流化床污泥焚燒鍋爐等關(guān)鍵設(shè)備。
該課題取得了如下技術(shù)突破：一是以空心漿葉式污泥干化技術(shù)和異重流化床污泥焚燒技術(shù)為核心的污泥干化焚燒集成技術(shù)。課題組采用低壓余熱蒸汽作為污泥干化熱源，通過(guò)空心漿葉式污泥干化機(jī)進(jìn)行污泥熱干化，從污泥干化過(guò)程產(chǎn)生的尾氣中分離出不可凝的臭氣，并送入污泥焚燒鍋爐焚燒。針對(duì)污泥含水率高、灰量大的特點(diǎn)，課題組開(kāi)發(fā)了異重流化床污泥焚燒技術(shù)，單爐污泥處理量可達(dá)500噸/天濕污泥以上。通過(guò)燃燒過(guò)程中污染物防治措施和尾部煙氣凈化技術(shù)，使污泥焚燒后的氣態(tài)污染物，包括二噁英、氮氧化物、硫氧化物等的排放濃度優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。二是污泥深度脫水技術(shù)。針對(duì)纖維含量較高的污泥，課題組通過(guò)自主研發(fā)的化學(xué)調(diào)理劑改變污泥中水分賦存形態(tài)，再在常溫常壓下，采用高干度板框壓濾機(jī)將含水率80%左右的濕污泥中的水分以液態(tài)的形式分離，脫水后污泥含水率可降至60%以下，其體積可減量約2/3，實(shí)現(xiàn)了污泥的減量化。三是污泥生物干化技術(shù)。針對(duì)有害物質(zhì)含量少、沒(méi)有工業(yè)污水混排的市政污泥，課題組開(kāi)發(fā)了污泥生物干化后進(jìn)行土地利用的工藝技術(shù)。在污泥生物干化能量平衡模型、污泥與輔料配比、干化翻動(dòng)與通風(fēng)控制等方面取得了突破。完成了生物干化污泥性質(zhì)的檢測(cè)、生物干化污泥在茶樹(shù)、草坪和香蕉中的應(yīng)用技術(shù)研究。四是濕污泥循環(huán)流化床一體化干化焚燒技術(shù)。課題組研究開(kāi)發(fā)了將干化與焚燒耦合成一體的干化焚燒技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)污泥最大程度的減容減量和無(wú)害化的基礎(chǔ)上，使污泥處置工藝的能耗降低、熱量利用率提高，并實(shí)現(xiàn)了集成系統(tǒng)的中試。
課題研制的污泥深度脫水技術(shù)對(duì)纖維含量較高的污泥可以脫至含水率60%以下，空心漿葉式干化機(jī)熱耗(每蒸發(fā)1噸水分所消耗的蒸汽量)小于1.25噸，異重流化床污泥焚燒鍋爐熱效率≥80%，污染物排放高于國(guó)家《生活垃圾焚燒污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485-2001)，投資成本低于進(jìn)口技術(shù)的50%，每噸污泥運(yùn)行成本節(jié)省近一半，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
該課題研究取得了豐碩成果，已申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利32項(xiàng)，其中申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利17項(xiàng)，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置工藝技術(shù)路線和設(shè)備，建成了富陽(yáng)市1500噸/日污泥焚燒發(fā)電工程、嘉興發(fā)電有限公司250噸/日污泥干化焚燒工程、杭州蕭山300噸/日污泥濃縮脫水工程、廈門(mén)同安100噸/日污泥生物干化與土地利用工程、深圳100噸/日污泥生物干化與土地利用工程和杭州市100噸/日濕污泥循環(huán)流化床一體化焚燒工程共6項(xiàng)示范工程。除示范工程外，該課題成果還推廣應(yīng)用到杭州、天津、紹興、平湖、海寧、溫州等近15個(gè)工程項(xiàng)目中。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，采用該課題技術(shù)處理的污泥量已達(dá)到7000噸/日，創(chuàng)造了新增產(chǎn)值8000萬(wàn)元以上的經(jīng)濟(jì)效益，有效改善了環(huán)境質(zhì)量，為各地所面臨的污泥無(wú)害化處理處置提供了技術(shù)選擇，具有良好的社會(huì)效益和環(huán)境效益。
2012年2月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部水專(zhuān)項(xiàng)管理辦公室對(duì)課題的實(shí)施成效進(jìn)行了檢查。專(zhuān)家組對(duì)課題示范工程的運(yùn)行情況給予了高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為課題已完成合同書(shū)規(guī)定的任務(wù)目標(biāo);示范工程建設(shè)規(guī)模和實(shí)施進(jìn)度符合合同書(shū)的規(guī)定，已投入生產(chǎn)性運(yùn)行;示范工程的考核指標(biāo)達(dá)到合同要求。示范工程之一的富陽(yáng)市1500噸/日污泥焚燒發(fā)電工程于2011年被住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)批準(zhǔn)為全國(guó)首批“污水處理廠污泥處理處置示范項(xiàng)目”，在全國(guó)進(jìn)行示范和推廣。課題主要研究成果被列入住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)聯(lián)合頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南》。課題牽頭單位浙江大學(xué)熱能工程研究所成為“城市固體廢物產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”第一副理事長(zhǎng)單位和技術(shù)委員會(huì)主任單位。
