【文章內容簡介】 、環(huán)境、經濟三方面效益的同步增長。本項目研究現(xiàn)有起點科技水平及已存在的知識產權情況(1) 項目申請者已經就降低污泥的固化/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，目前正在進行污泥固化/穩(wěn)定化材料的產業(yè)化工作。(2) 目前項目申請單位已經生產出了一系列的污泥固化/穩(wěn)定化設備，已經基本解決了定量輸送與混合均勻攪拌等關鍵技術難題，設備方面的專利已經申請。(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，項目申請者在實驗室初步開展了酸雨對固化/穩(wěn)定化污泥長期強度的影響研究，關于該方面的理論研究成果國內外尚未見報道。(4) 關于垃圾衛(wèi)生填埋中的產液、產氣問題的研究已經較為成熟，也已經能夠指導填埋場的設計施工。但是關于固化/穩(wěn)定化污泥填埋中的產液、產氣問題目前尚未見公開報道的研究成果，在實際工程中仍然沿用垃圾填埋場的設計和計算方法。本項目研究國內外競爭情況及產業(yè)化前景污泥固化/穩(wěn)定化技術是根據(jù)我國目前國情及經濟發(fā)展狀況提出的污泥處理技術。國外目前根據(jù)本國實際情況和經濟發(fā)展水平不同采用的方式也不盡相同，現(xiàn)階段該項技術主要是立足國內，開發(fā)在我國能夠推廣應用的新技術。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，污泥的產生量將越來越大。據(jù)統(tǒng)計，2004年我國的污泥產量達到1220萬噸，到2015年將達到3560萬噸。但是與如此巨大的污泥產量相比，我國目前污泥處理技術單一、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。從技術上而言，目前申請企業(yè)已經完成了污泥固化/穩(wěn)定化設備的設計和產品定型工作，并且形成了系列產品，企業(yè)具有的年產20套污泥固化/穩(wěn)定化設備的生產能力；另外也已經建立了多個污泥固化/穩(wěn)定化材料的生產基地，生產規(guī)模達到了1000噸/天，能夠同時滿足多個污泥處理項目的需要，在國內污泥固化/穩(wěn)定化處理市場占有超過30%的市場份額。目前項目申請單位與高校科研機構開展合作，已經較好的解決了固化/穩(wěn)定化污泥的物理力學性質、污染控制、施工工藝等關鍵技術難題，在技術上一直處于業(yè)界領先水平。從經濟上來說，本項技術無論是在設備投資還是在運行成本上較常規(guī)技術都低。例如以一個中型污水廠為例，本項目的設備投入在150~200萬元，根據(jù)污泥的性質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行成本。因此具有較強的市場競爭能力。另外，本項目所需要的污泥固化/穩(wěn)定化處理設備投資較小，一般的污水廠都是能夠接受的，設備的設計工藝簡單、操作便利，一般的加工企業(yè)即可生產。另外根據(jù)污泥的特點開發(fā)的復合型固化材料也能夠在企業(yè)進行生產，便于實現(xiàn)產業(yè)化的目標。通過本項目能夠進一步解決技術推廣中所遇到的長期穩(wěn)定性、產液、產氣等問題，一方面為該技術的大規(guī)模產業(yè)化推廣提供有力的技術支撐，另一方面也能夠提升企業(yè)的技術水平，進一步增強市場競爭能力，最終培育形成我國在污泥處理領域具有自主知識產權的核心競爭力。二、研究內容具體研究開發(fā)內容和要重點解決的關鍵技術問題；(1) 研究開發(fā)內容本項目所研究開發(fā)的內容圍繞產業(yè)化中將會遇到的問題，在示范工程的尺度上進行研究。其內容包括產業(yè)化過程中遇到的固化/穩(wěn)定化污泥材料性質的長期穩(wěn)定性問題、對環(huán)境的影響問題、關鍵設備和工藝的設計問題。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，引起材料性質的惡化。一方面造成固化/穩(wěn)定化污泥強度的降低；另一方面增強了與外界的水力聯(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)的室內試驗和現(xiàn)場監(jiān)測是難以對這種長期行為給出準確的預測。在實際研究和工程中發(fā)現(xiàn)固化/穩(wěn)定化污泥由于酸雨作用造成穩(wěn)定性問題主要是因為酸雨中的H+和堿性水化產物之間發(fā)生反應，以及其它酸根、離子與水化產物發(fā)生交換、吸附等反映，將水化產物逐步溶解。因此可以考慮通過研究水化產物中關鍵元素的損失量來表征酸雨對固化/穩(wěn)定化污泥溶蝕，同時建立水化產物溶解量和強度以及透水性的關系，進而對固化/穩(wěn)定化污泥在酸雨的長期作用下長期穩(wěn)定性進行評價。② 固化/穩(wěn)定化污泥填埋中滲濾液產量的計算及滲濾液處理方案固化/穩(wěn)定化污泥產液問題包含兩個問題，一方面是滲濾液的產量；另一方面是滲濾液的質量。污泥經過固化/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，目前關于這部分的研究僅有垃圾填埋過程中的滲濾液產量計算方法作為參考。但是由于兩者的性質差異較大，計算的結果難以指導填埋場滲濾液收集系統(tǒng)的設計。另一方面污泥經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行處理以及采取什么工藝進行處理關系到填埋場的工藝設計。關于固化/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，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，測定其產量和水質。同時結合正在進行的固化/穩(wěn)定化污泥填埋工程，在填埋場收集滲濾液并分析其產量和水質，與大型填埋柱結果相結合，提供固化/穩(wěn)定化污泥填埋中滲濾液產量預測方法，并提出相應的滲濾液處理方案和工藝。③ 固化/穩(wěn)定化污泥填埋中產氣量及氣體性質研究污泥含有大量的有機物，未經處理的污泥生化條件十分適合微生物的活動，微生物分解有機物將產生大量的氣體。污泥經過固化/穩(wěn)定化處理后，生化條件已經發(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)定化污泥是否會因為有機物降解而產生填埋氣體，目前尚無相關的結論，因此在填埋場的設計當中是否要鋪設氣體收集系統(tǒng)、氣體收集系統(tǒng)的規(guī)模、產生氣體是否要處理等問題都難以解決。研究中通過室內試驗強化固化/穩(wěn)定化污泥中微生物的活性，在較短時間內獲得固化/穩(wěn)定化污泥產氣規(guī)律，并對產生氣體的性質進行分析，獲得填埋各個階段的產氣性質以及產氣量。另外結合正在開展的固化/穩(wěn)定化污泥填埋工程，在現(xiàn)場開展大型填埋柱、填埋體的產氣規(guī)律監(jiān)測，提出固化/穩(wěn)定化污泥填埋中導、排氣系統(tǒng)設計方法。項目的特色和創(chuàng)新之處(1) 污泥固化/穩(wěn)定化處理技術是目前符合我國國情的污泥處理處置技術之一，具有廣闊的市場前景。本項目所提出的固化/穩(wěn)定化污泥長期穩(wěn)定性、產液、產氣問題是制約該技術推