近年來，隨著國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的實施，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，嚴重制約了污水處理設施環(huán)境效益和社會效益的充分發(fā)揮。水體污染控制與治理重大科技專項在設立之初，就前瞻性地將目光投向了污泥處理處置技術，2009年啟動了城鎮(zhèn)水污染控制與治理共性關鍵技術研究與示范項目“城市污水污泥減量、無害化與綜合利用關鍵技術研究”課題，根據(jù)各地的共性技術需求，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產(chǎn)權的城市污水處理廠污泥處理處置工藝技術路線和設備。
該課題由浙江大學熱能工程研究所牽頭、中國市政工程華北設計研究總院、廈門水務中環(huán)污水處理有限公司及杭州國泰環(huán)?？萍加邢薰镜葒鴥?nèi)具有產(chǎn)學研結合優(yōu)勢的單位共同完成。
根據(jù)我國不同地域污泥的泥質特點，課題組以無害化和資源化為目標，重點開展了污泥化學調(diào)理和深度脫水的機理、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，開發(fā)了污泥深度脫水裝置、空心漿葉式干化機、異重流化床污泥焚燒鍋爐等關鍵設備。
該課題取得了如下技術突破：一是以空心漿葉式污泥干化技術和異重流化床污泥焚燒技術為核心的污泥干化焚燒集成技術。課題組采用低壓余熱蒸汽作為污泥干化熱源，通過空心漿葉式污泥干化機進行污泥熱干化，從污泥干化過程產(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。針對污泥含水率高、灰量大的特點，課題組開發(fā)了異重流化床污泥焚燒技術，單爐污泥處理量可達500噸/天濕污泥以上。通過燃燒過程中污染物防治措施和尾部煙氣凈化技術，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)于國家標準。二是污泥深度脫水技術。針對纖維含量較高的污泥，課題組通過自主研發(fā)的化學調(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，實現(xiàn)了污泥的減量化。三是污泥生物干化技術。針對有害物質含量少、沒有工業(yè)污水混排的市政污泥，課題組開發(fā)了污泥生物干化后進行土地利用的工藝技術。在污泥生物干化能量平衡模型、污泥與輔料配比、干化翻動與通風控制等方面取得了突破。完成了生物干化污泥性質的檢測、生物干化污泥在茶樹、草坪和香蕉中的應用技術研究。四是濕污泥循環(huán)流化床一體化干化焚燒技術。課題組研究開發(fā)了將干化與焚燒耦合成一體的干化焚燒技術，在實現(xiàn)污泥最大程度的減容減量和無害化的基礎上，使污泥處置工藝的能耗降低、熱量利用率提高，并實現(xiàn)了集成系統(tǒng)的中試。
課題研制的污泥深度脫水技術對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%，污染物排放高于國家《生活垃圾焚燒污染物控制標準》(GB18485-2001)，投資成本低于進口技術的50%，每噸污泥運行成本節(jié)省近一半，達到國際領先水平。
該課題研究取得了豐碩成果，已申請國家專利32項，其中申請發(fā)明專利17項，形成了具有自主知識產(chǎn)權的城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置工藝技術路線和設備，建成了富陽市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項示范工程。除示范工程外，該課題成果還推廣應用到杭州、天津、紹興、平湖、海寧、溫州等近15個工程項目中。據(jù)不完全統(tǒng)計，采用該課題技術處理的污泥量已達到7000噸/日，創(chuàng)造了新增產(chǎn)值8000萬元以上的經(jīng)濟效益，有效改善了環(huán)境質量，為各地所面臨的污泥無害化處理處置提供了技術選擇，具有良好的社會效益和環(huán)境效益。
2012年2月，住房和城鄉(xiāng)建設部水專項管理辦公室對課題的實施成效進行了檢查。專家組對課題示范工程的運行情況給予了高度評價，認為課題已完成合同書規(guī)定的任務目標;示范工程建設規(guī)模和實施進度符合合同書的規(guī)定，已投入生產(chǎn)性運行;示范工程的考核指標達到合同要求。示范工程之一的富陽市1500噸/日污泥焚燒發(fā)電工程于2011年被住房和城鄉(xiāng)建設部、國家發(fā)展和改革委員會批準為全國首批“污水處理廠污泥處理處置示范項目”，在全國進行示范和推廣。課題主要研究成果被列入住房和城鄉(xiāng)建設部、國家發(fā)展和改革委員會聯(lián)合頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術指南》。課題牽頭單位浙江大學熱能工程研究所成為“城市固體廢物產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”第一副理事長單位和技術委員會主任單位。
