【文章內(nèi)容簡介】 、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)三方面效益的同步增長。本項(xiàng)目研究現(xiàn)有起點(diǎn)科技水平及已存在的知識產(chǎn)權(quán)情況(1) 項(xiàng)目申請者已經(jīng)就降低污泥的固化/穩(wěn)定化處理成本提出了固化/穩(wěn)定化材料方面的專利申請，目前正在進(jìn)行污泥固化/穩(wěn)定化材料的產(chǎn)業(yè)化工作。(2) 目前項(xiàng)目申請單位已經(jīng)生產(chǎn)出了一系列的污泥固化/穩(wěn)定化設(shè)備，已經(jīng)基本解決了定量輸送與混合均勻攪拌等關(guān)鍵技術(shù)難題，設(shè)備方面的專利已經(jīng)申請。(3) 固化/穩(wěn)定化處理污泥的材料長期穩(wěn)定性問題研究成果較少，項(xiàng)目申請者在實(shí)驗(yàn)室初步開展了酸雨對固化/穩(wěn)定化污泥長期強(qiáng)度的影響研究，關(guān)于該方面的理論研究成果國內(nèi)外尚未見報道。(4) 關(guān)于垃圾衛(wèi)生填埋中的產(chǎn)液、產(chǎn)氣問題的研究已經(jīng)較為成熟，也已經(jīng)能夠指導(dǎo)填埋場的設(shè)計(jì)施工。但是關(guān)于固化/穩(wěn)定化污泥填埋中的產(chǎn)液、產(chǎn)氣問題目前尚未見公開報道的研究成果，在實(shí)際工程中仍然沿用垃圾填埋場的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法。本項(xiàng)目研究國內(nèi)外競爭情況及產(chǎn)業(yè)化前景污泥固化/穩(wěn)定化技術(shù)是根據(jù)我國目前國情及經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r提出的污泥處理技術(shù)。國外目前根據(jù)本國實(shí)際情況和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同采用的方式也不盡相同，現(xiàn)階段該項(xiàng)技術(shù)主要是立足國內(nèi)，開發(fā)在我國能夠推廣應(yīng)用的新技術(shù)。污泥的處理問題一直是世界性難題,隨著我國污水處理率的提高，污泥的產(chǎn)生量將越來越大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2004年我國的污泥產(chǎn)量達(dá)到1220萬噸，到2015年將達(dá)到3560萬噸。但是與如此巨大的污泥產(chǎn)量相比，我國目前污泥處理技術(shù)單一、裝備水平落后，處置率低，一半以上的污泥沒有得到安全處置。隨著我國環(huán)保政策與法規(guī)的逐漸健全，污泥的安全處理處置必將提上日程。從技術(shù)上而言，目前申請企業(yè)已經(jīng)完成了污泥固化/穩(wěn)定化設(shè)備的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品定型工作，并且形成了系列產(chǎn)品，企業(yè)具有的年產(chǎn)20套污泥固化/穩(wěn)定化設(shè)備的生產(chǎn)能力；另外也已經(jīng)建立了多個污泥固化/穩(wěn)定化材料的生產(chǎn)基地，生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到了1000噸/天，能夠同時滿足多個污泥處理項(xiàng)目的需要，在國內(nèi)污泥固化/穩(wěn)定化處理市場占有超過30%的市場份額。目前項(xiàng)目申請單位與高校科研機(jī)構(gòu)開展合作，已經(jīng)較好的解決了固化/穩(wěn)定化污泥的物理力學(xué)性質(zhì)、污染控制、施工工藝等關(guān)鍵技術(shù)難題，在技術(shù)上一直處于業(yè)界領(lǐng)先水平。從經(jīng)濟(jì)上來說，本項(xiàng)技術(shù)無論是在設(shè)備投資還是在運(yùn)行成本上較常規(guī)技術(shù)都低。例如以一個中型污水廠為例，本項(xiàng)目的設(shè)備投入在150~200萬元，根據(jù)污泥的性質(zhì)每噸污泥處理成本約為90~150元，處理成本小于堆肥、焚燒以及干化的投入及運(yùn)行成本。因此具有較強(qiáng)的市場競爭能力。另外，本項(xiàng)目所需要的污泥固化/穩(wěn)定化處理設(shè)備投資較小，一般的污水廠都是能夠接受的，設(shè)備的設(shè)計(jì)工藝簡單、操作便利，一般的加工企業(yè)即可生產(chǎn)。另外根據(jù)污泥的特點(diǎn)開發(fā)的復(fù)合型固化材料也能夠在企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)，便于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)。通過本項(xiàng)目能夠進(jìn)一步解決技術(shù)推廣中所遇到的長期穩(wěn)定性、產(chǎn)液、產(chǎn)氣等問題，一方面為該技術(shù)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣提供有力的技術(shù)支撐，另一方面也能夠提升企業(yè)的技術(shù)水平，進(jìn)一步增強(qiáng)市場競爭能力，最終培育形成我國在污泥處理領(lǐng)域具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心競爭力。二、研究內(nèi)容具體研究開發(fā)內(nèi)容和要重點(diǎn)解決的關(guān)鍵技術(shù)問題；(1) 研究開發(fā)內(nèi)容本項(xiàng)目所研究開發(fā)的內(nèi)容圍繞產(chǎn)業(yè)化中將會遇到的問題，在示范工程的尺度上進(jìn)行研究。其內(nèi)容包括產(chǎn)業(yè)化過程中遇到的固化/穩(wěn)定化污泥材料性質(zhì)的長期穩(wěn)定性問題、對環(huán)境的影響問題、關(guān)鍵設(shè)備和工藝的設(shè)計(jì)問題。① 酸雨條件下固化/穩(wěn)定化污泥的長期穩(wěn)定性評價隨著環(huán)境的惡化，酸雨現(xiàn)象也越來越普遍，固化/穩(wěn)定化污泥填埋也存在受到填埋場酸性滲濾液腐蝕的可能性。由于固化/穩(wěn)定化處理后所形成的礦物成分大多以堿性礦物為主，這些堿性礦物在酸性溶液的長期侵蝕下會發(fā)生溶解造成固化體中出現(xiàn)空洞，引起材料性質(zhì)的惡化。一方面造成固化/穩(wěn)定化污泥強(qiáng)度的降低；另一方面增強(qiáng)了與外界的水力聯(lián)系，改變了固化/穩(wěn)定化污泥滲透系數(shù)的增加，同時也造成包裹在固化體內(nèi)污染物的釋放。但是酸雨的作用是一個長期而且緩慢的過程，常規(guī)的室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場監(jiān)測是難以對這種長期行為給出準(zhǔn)確的預(yù)測。在實(shí)際研究和工程中發(fā)現(xiàn)固化/穩(wěn)定化污泥由于酸雨作用造成穩(wěn)定性問題主要是因?yàn)樗嵊曛械腍+和堿性水化產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，以及其它酸根、離子與水化產(chǎn)物發(fā)生交換、吸附等反映，將水化產(chǎn)物逐步溶解。因此可以考慮通過研究水化產(chǎn)物中關(guān)鍵元素的損失量來表征酸雨對固化/穩(wěn)定化污泥溶蝕，同時建立水化產(chǎn)物溶解量和強(qiáng)度以及透水性的關(guān)系，進(jìn)而對固化/穩(wěn)定化污泥在酸雨的長期作用下長期穩(wěn)定性進(jìn)行評價。② 固化/穩(wěn)定化污泥填埋中滲濾液產(chǎn)量的計(jì)算及滲濾液處理方案固化/穩(wěn)定化污泥產(chǎn)液問題包含兩個問題，一方面是滲濾液的產(chǎn)量；另一方面是滲濾液的質(zhì)量。污泥經(jīng)過固化/穩(wěn)定化處理后雖然滲透性較低，但是在降雨條件下仍然會有一定的雨水滲入其中，目前關(guān)于這部分的研究僅有垃圾填埋過程中的滲濾液產(chǎn)量計(jì)算方法作為參考。但是由于兩者的性質(zhì)差異較大，計(jì)算的結(jié)果難以指導(dǎo)填埋場滲濾液收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另一方面污泥經(jīng)過處理后雖然污染物穩(wěn)定性得到了提高，但是其滲濾液仍然含有污染物，是否需要對滲濾液進(jìn)行處理以及采取什么工藝進(jìn)行處理關(guān)系到填埋場的工藝設(shè)計(jì)。關(guān)于固化/穩(wěn)定化污泥填埋過程中滲濾液問題的研究可以采取現(xiàn)場大型填埋柱試驗(yàn)，考慮自然條件、表面積水條件、覆蓋條件等工況，定期收集填埋柱的滲濾液，測定其產(chǎn)量和水質(zhì)。同時結(jié)合正在進(jìn)行的固化/穩(wěn)定化污泥填埋工程，在填埋場收集滲濾液并分析其產(chǎn)量和水質(zhì)，與大型填埋柱結(jié)果相結(jié)合，提供固化/穩(wěn)定化污泥填埋中滲濾液產(chǎn)量預(yù)測方法，并提出相應(yīng)的滲濾液處理方案和工藝。③ 固化/穩(wěn)定化污泥填埋中產(chǎn)氣量及氣體性質(zhì)研究污泥含有大量的有機(jī)物，未經(jīng)處理的污泥生化條件十分適合微生物的活動，微生物分解有機(jī)物將產(chǎn)生大量的氣體。污泥經(jīng)過固化/穩(wěn)定化處理后，生化條件已經(jīng)發(fā)生了極大的變化，微生物的活性得到了抑制，但是這并不意味著微生物完全失去了活性。因此固化/穩(wěn)定化污泥是否會因?yàn)橛袡C(jī)物降解而產(chǎn)生填埋氣體，目前尚無相關(guān)的結(jié)論，因此在填埋場的設(shè)計(jì)當(dāng)中是否要鋪設(shè)氣體收集系統(tǒng)、氣體收集系統(tǒng)的規(guī)模、產(chǎn)生氣體是否要處理等問題都難以解決。研究中通過室內(nèi)試驗(yàn)強(qiáng)化固化/穩(wěn)定化污泥中微生物的活性，在較短時間內(nèi)獲得固化/穩(wěn)定化污泥產(chǎn)氣規(guī)律，并對產(chǎn)生氣體的性質(zhì)進(jìn)行分析，獲得填埋各個階段的產(chǎn)氣性質(zhì)以及產(chǎn)氣量。另外結(jié)合正在開展的固化/穩(wěn)定化污泥填埋工程，在現(xiàn)場開展大型填埋柱、填埋體的產(chǎn)氣規(guī)律監(jiān)測，提出固化/穩(wěn)定化污泥填埋中導(dǎo)、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。項(xiàng)目的特色和創(chuàng)新之處(1) 污泥固化/穩(wěn)定化處理技術(shù)是目前符合我國國情的污泥處理處置技術(shù)之一，具有廣闊的市場前景。本項(xiàng)目所提出的固化/穩(wěn)定化污泥長期穩(wěn)定性、產(chǎn)液、產(chǎn)氣問題是制約該技術(shù)推