常風(fēng)民 劉秋琳

隨著城市化進(jìn)程加快，我國(guó)城市污水處理量不斷提高，污泥產(chǎn)量也逐年增長(zhǎng)，但“重水輕泥”現(xiàn)象一直存在，污泥無(wú)害化處置率依然很低。

據(jù)“水十條”目標(biāo)，我國(guó)現(xiàn)有污泥處理處置設(shè)施應(yīng)于2017年底前基本完成達(dá)標(biāo)改造，地級(jí)及以上城市污泥無(wú)害化處理處置率應(yīng)于2020年底前達(dá)到90%以上。然而，面對(duì)年產(chǎn)5000多萬(wàn)噸的污水污泥（以含水率80%計(jì)），我國(guó)污泥安全處理處置率卻只有20%。

當(dāng)前，污泥處理干化一焚燒處置市場(chǎng)幾乎一直被美日歐大公司壟斷，中國(guó)污泥處理行業(yè)亟需自己的處理技術(shù)與裝備。

清華大學(xué)聯(lián)合浙江環(huán)興機(jī)械有限公司經(jīng)過(guò)十年探索實(shí)踐，創(chuàng)造性地將噴霧干化技術(shù)引入污泥處理領(lǐng)域，即污泥噴霧干化一焚燒技術(shù)，并在我國(guó)建立了十余個(gè)大型污泥噴霧干化一焚燒工程，日總處理量超過(guò)5000噸。這也是曰前國(guó)內(nèi)大型焚燒廠單一技術(shù)應(yīng)用實(shí)例最多、工程體量最大（處理量1200噸/天）的污泥處理技術(shù)。同時(shí)，還通過(guò)技術(shù)集成創(chuàng)新，在煙氣凈化，設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、系列化等方面取得突破。2017年，在“一帶一路”建設(shè)引領(lǐng)下，該技術(shù)還被成功推廣到孟加拉同等地。

噴霧干化技術(shù)在污泥處理中的成功應(yīng)用，不僅為解決污泥等半流態(tài)化廢物處置難題提供了全新思路，也是環(huán)保技術(shù)裝備系統(tǒng)集成應(yīng)用的成功嘗試，更是環(huán)保領(lǐng)域從單一技術(shù)到重大裝備的集成創(chuàng)新典范，為更多“中國(guó)制造”向“中國(guó)創(chuàng)造”升級(jí)，為更多“中國(guó)技術(shù)”走出國(guó)門提供了經(jīng)驗(yàn)。

跨界創(chuàng)新

噴霧干化技術(shù)由工業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)向污泥處理

所謂噴霧干化，是指通過(guò)霧化器將原料液分散成極細(xì)霧滴后，與干燥介質(zhì)接觸干燥而得到同體產(chǎn)品的過(guò)程，具有干燥時(shí)問(wèn)短、操作靈活性大、流程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

據(jù)清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院王凱軍教授介紹，在污泥干燥和焚燒設(shè)備方面，國(guó)際常用流化床、轉(zhuǎn)盤干燥等，而在噴霧干燥工業(yè)行業(yè)早已成為主流技術(shù)，在化工、食品、醫(yī)藥、冶金等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如染料、奶粉、農(nóng)藥、洗衣粉、化肥等。王凱軍說(shuō)，當(dāng)時(shí)將噴霧干燥技術(shù)引入污泥處理領(lǐng)域，靈感就源自于與工業(yè)界的合作。

污泥噴霧干燥技術(shù)的誕生，緣起于王凱軍教授和環(huán)興董事長(zhǎng)俞其林長(zhǎng)達(dá)十年的交往。

在進(jìn)行污泥噴霧干燥技術(shù)合作前，王凱軍教授團(tuán)隊(duì)已與環(huán)興公司有過(guò)成功合作。1997年，針對(duì)難降解染料廢水的處理，王凱軍團(tuán)隊(duì)在浙汀各個(gè)染料廠推出十余個(gè)大型裝備，負(fù)責(zé)設(shè)備制造安裝的便是環(huán)興公司。十年之后，俞其林對(duì)于環(huán)興的未來(lái)發(fā)展心存困惑，再次與王凱軍進(jìn)行深入交流。王凱軍教授說(shuō)了一句話：“你們的噴霧干燥技術(shù)應(yīng)用于污泥干燥有天然優(yōu)勢(shì)?！?/p>

就是這句話，給俞其林點(diǎn)撥了迷津，也給了兩個(gè)團(tuán)隊(duì)啟發(fā)，不久清華大學(xué)便與環(huán)興公司成立了聯(lián)合研發(fā)小組，開(kāi)肩了污泥噴霧干化技術(shù)的探索和研發(fā)之旅。

從無(wú)到有

第一臺(tái)污泥噴霧干化處理設(shè)備的誕生

1989年，浙汀環(huán)興機(jī)械公司成立，主營(yíng)業(yè)務(wù)是精細(xì)化工行業(yè)所需的噴霧干化塔、反應(yīng)釜等化工裝備的研發(fā)制造，是染料行業(yè)重要的設(shè)備供應(yīng)商，噴霧干化等設(shè)備占有相當(dāng)市場(chǎng)份額。作為一家有30年歷史的老牌化工企業(yè)，環(huán)興對(duì)染料的噴霧干化輕車熟路，而要將該技術(shù)應(yīng)用在污泥處理上，俞其林心里還真沒(méi)底，然而，社會(huì)責(zé)任感讓他義無(wú)反顧地投身于環(huán)保事業(yè)中。2006年他便著手肩動(dòng)污泥噴霧干化的可行性研究。完成基本驗(yàn)證后，2007年8月，籌建了日處理規(guī)模600噸/天的污泥噴霧干化設(shè)備示范工程，為了親自參與攻克技術(shù)難關(guān)，建在了公司辦公大院，并調(diào)試運(yùn)行成功，標(biāo)志著第一臺(tái)流態(tài)化污泥噴霧干化工程設(shè)備的誕生，也初步印證了王凱軍教授當(dāng)初的觀點(diǎn)一一噴霧技術(shù)應(yīng)用于污泥干化是可行的。

回憶當(dāng)初的研發(fā)過(guò)程，俞其林感慨萬(wàn)千。與染料等相比，由于物料特性、運(yùn)行目的、行業(yè)要求等的不同，將噴霧干化技術(shù)用于污泥處理，其艱巨性、復(fù)雜性并不比重新研發(fā)技術(shù)來(lái)得簡(jiǎn)單。

憑借20多年設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)不懈的堅(jiān)持，終于解決了污泥噴霧干化存在的儲(chǔ)存、輸送、堵塞、磨損、凈化等一系列問(wèn)題，成功研制出可用于污泥干化的設(shè)備與技術(shù)。

中國(guó)制造

中國(guó)的環(huán)保問(wèn)題用中國(guó)人自己的裝備解決

“中國(guó)的環(huán)保一定要用中國(guó)人自己的裝備來(lái)解決?！庇崞淞终f(shuō)，污泥噴霧干化焚燒集成設(shè)備具有徹底解決問(wèn)題、超清排放、價(jià)格便宜、可操作性強(qiáng)、安全性高等特點(diǎn)。

第一臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備誕生后，清華大學(xué)便和環(huán)興一起開(kāi)始了污泥噴霧干化焚燒集成設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化工程推廣。

錢汀污水處理廠是最早引入污泥噴霧干化技術(shù)的污水處理廠。2007年引進(jìn)技術(shù)，2008年項(xiàng)目運(yùn)行，設(shè)計(jì)規(guī)模為日處理污泥360噸/天。廠長(zhǎng)施仁汀說(shuō)，1997年至2007年十年問(wèn)，工廠一直采用衛(wèi)生填埋進(jìn)行污泥處置，由于填埋土地成本高，加上環(huán)保要求逐年提高，讓他們大傷腦筋。引入污泥噴霧干化技術(shù)以后，不僅減少了污泥外運(yùn)處置的麻煩，還消除了運(yùn)輸途中的二次污染。施仁江算了一筆賬，以平均年處理污泥量8萬(wàn)噸計(jì)，每年可節(jié)省處置費(fèi)約1000萬(wàn)元。2017年設(shè)備經(jīng)技術(shù)改造后，還實(shí)現(xiàn)了全程無(wú)臭、無(wú)煙，社會(huì)效應(yīng)明顯。

位于浙江紹興市的污水處理廠，承擔(dān)著紹興市縣兩級(jí)工業(yè)廢水和生活污水處理任務(wù)。2013年引入污泥噴霧干化技術(shù)，日處理規(guī)模1200噸/天，已穩(wěn)定運(yùn)行5年。這是曰前國(guó)內(nèi)最大的污泥噴霧干化處理工程，也是世界范圍內(nèi)屈指可數(shù)的污泥處置項(xiàng)目。

國(guó)產(chǎn)化的污泥噴霧干化裝備投資成本僅為進(jìn)口裝備的1/3，運(yùn)行費(fèi)用僅為其他干化焚燒工藝的1/2。俞其林說(shuō)，目前環(huán)興已經(jīng)構(gòu)建了先進(jìn)的管理與安全運(yùn)營(yíng)技術(shù)體系，形成了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系列污泥噴霧干化技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)，建成十余項(xiàng)污泥噴霧干化工程，污泥處理工程規(guī)模達(dá)5000噸/天，預(yù)計(jì)不久的將來(lái)日處理污泥量及濃縮液將突破萬(wàn)噸。

科技引領(lǐng)

噴霧干燥技術(shù)在廢水、零排放等領(lǐng)域的應(yīng)用

王凱軍教授一直倡導(dǎo)中國(guó)企業(yè)要注重自主創(chuàng)新，在其引導(dǎo)下.聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)主動(dòng)給自己加碼，在除塵、除臭、脫白等方面進(jìn)行污泥噴霧干化技術(shù)的集成升級(jí)。

技術(shù)發(fā)展離不開(kāi)科技引領(lǐng)。為了擴(kuò)展噴霧干燥技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，在清華大學(xué)帶領(lǐng)下，環(huán)興通過(guò)承擔(dān)國(guó)家重大專項(xiàng)課題，不斷進(jìn)行污泥噴霧干化技術(shù)的驗(yàn)證與推廣，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的集成創(chuàng)新與升級(jí)。“十二五”期問(wèn)，清華大學(xué)聯(lián)合環(huán)興參與并承擔(dān)了“城市污水處理廠污泥資源化新技術(shù)開(kāi)發(fā)集成與工程化”與“精細(xì)化工等行業(yè)濃縮廢水（液）干化設(shè)備產(chǎn)業(yè)化課題”兩項(xiàng)國(guó)家重大水專項(xiàng)課題。依托水專項(xiàng)建立了500噸/天的示范工程，并根據(jù)工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，分別形成了日處理100噸、200噸、300噸和500噸的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化國(guó)產(chǎn)污泥噴霧干化設(shè)備，大大提升了技術(shù)裝備水平。

接著，他們又承擔(dān)了“十三五”水專項(xiàng)廢水零排放集成化的相關(guān)研究，使得噴霧干化技術(shù)在污泥之外的高濃高鹽廢水（液）、廢水的零排放等領(lǐng)域都得到了較好的產(chǎn)業(yè)化推廣和工程應(yīng)用，為污水、污泥治理提供了科技支撐。

向“中國(guó)創(chuàng)造”升級(jí)

污泥噴霧干化國(guó)產(chǎn)化裝備的集成創(chuàng)新

制造業(yè)是立圍之本、興圍之器、強(qiáng)國(guó)之基。在從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)型的“中國(guó)制造2025”背景下，環(huán)保裝備制造業(yè)也正處于從“引入和中國(guó)制造”到“中國(guó)創(chuàng)造”轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期。

作為污泥噴霧干化集成技術(shù)的主要推行者，王凱軍說(shuō)，當(dāng)前中國(guó)作為第二大經(jīng)濟(jì)體，在制造業(yè)的很多方面均處于國(guó)際領(lǐng)先地位，環(huán)保行業(yè)應(yīng)綜合集成其他行業(yè)先進(jìn)成果促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。而環(huán)保行業(yè)作為一個(gè)綜合性行業(yè)，涉及行業(yè)范圍廣，更需要在發(fā)展中從各行業(yè)汲取營(yíng)養(yǎng)。

污泥噴霧干化正是汲取了其在染料、奶粉等領(lǐng)域成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。然而，技術(shù)借鑒不是簡(jiǎn)單的復(fù)制與粘貼，如何轉(zhuǎn)化移植？

污泥并不同于普通的染料、奶粉，其粘度較大，夾雜的石英類物質(zhì)較多，霧化噴嘴及附屬系統(tǒng)易堵塞、易磨損。聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出“多噴嘴氣流式霧化噴嘴”，并將最初的“精密膠體磨”創(chuàng)造性改為“高剪切分散器”，經(jīng)過(guò)對(duì)干化一焚燒參數(shù)上百次運(yùn)行優(yōu)化，終于成功實(shí)現(xiàn)污泥噴霧干化技術(shù)與裝備的“中國(guó)創(chuàng)造”。

技術(shù)集成也不是簡(jiǎn)單的堆積與組合，如何創(chuàng)新？

污泥噴霧干化作為一個(gè)復(fù)雜的集成系統(tǒng)，干化尾氣凈化技術(shù)裝備的創(chuàng)新是工程裝備成功運(yùn)行的關(guān)鍵。在煙氣除塵系統(tǒng)方面，聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)打破了傳統(tǒng)箱式布袋除塵模式，開(kāi)發(fā)高效圓柱式布袋除塵裝備，并通過(guò)布袋除塵設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、進(jìn)風(fēng)方式等的創(chuàng)新升級(jí)，解決了常規(guī)布袋除塵器易產(chǎn)生死角、結(jié)露、腐蝕、堆積板結(jié)、壽命短等問(wèn)題。

由于污泥中富含氮、硫等元素，易產(chǎn)生惡臭氣體及污染物。聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)改變傳統(tǒng)脫硝、脫硫方式，通過(guò)光化學(xué)離子紫外/臭氧高級(jí)氧化法，結(jié)合洗滌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)除臭、脫硫、脫硝，解決了常規(guī)系統(tǒng)復(fù)雜、占地面積大、效率低、投資運(yùn)行成本高等問(wèn)題。

“白煙”問(wèn)題是困擾污泥焚燒廠的另一大難題。環(huán)興公司研發(fā)了新型高效余熱“脫白”裝置，利用煙氣中的余熱將尾氣與環(huán)境空氣進(jìn)行氣一氣交換，將煙氣中的蒸汽與污染物去除，降低煙氣露點(diǎn)溫度，不僅有效消除了“白煙”，還可減少煙氣濕度，去除煙氣中的污染物，降低污染。

走出國(guó)門

污泥噴霧干化技術(shù)助力“一帶一路”

伴隨國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略，污泥噴霧干化一焚燒技術(shù)走出國(guó)門，被成功應(yīng)用在了孟加拉達(dá)卡污水處理項(xiàng)目。

該項(xiàng)目位于孟加拉圍首都達(dá)卡，這里地處孟中印緬經(jīng)濟(jì)定廊。2017年1月，浙汀環(huán)興與北京圍環(huán)清華環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院一起，與中國(guó)電建集團(tuán)簽署了污泥焚燒系統(tǒng)EPC合同。其中，污泥處置規(guī)模為500噸/天，項(xiàng)目總投資過(guò)億元，包括50萬(wàn)噸/天的污水處理廠及配套污水管網(wǎng)建設(shè)。這也是迄今為止我國(guó)在東南亞承接的最大國(guó)際EPc污水處理廠項(xiàng)目，標(biāo)志著環(huán)保重大裝備在海外新興市場(chǎng)的重大突破。

北京圍環(huán)清華環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和建設(shè)主體污水處理廠標(biāo)志性建筑一一污泥干化一焚燒車問(wèn)，采用的就是噴霧干化回轉(zhuǎn)窯焚燒技術(shù)。

“技術(shù)轉(zhuǎn)化為工程，就要解決工程的實(shí)際問(wèn)題?！弊鳛樵擁?xiàng)目的主要負(fù)責(zé)人，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授、北京國(guó)環(huán)清華環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院有限公司副院長(zhǎng)張鴻濤說(shuō)，清華大學(xué)在設(shè)計(jì)方面一直敢為天下先，勇于開(kāi)拓與創(chuàng)新，在新技術(shù)的應(yīng)用上做了很多卓有成效的嘗試。與此同時(shí)，清華大學(xué)與很多國(guó)內(nèi)大型央企也都有良好的合作關(guān)系。

上世紀(jì)90年代，中國(guó)主要依靠國(guó)外的環(huán)保設(shè)備，而現(xiàn)在中國(guó)環(huán)保無(wú)論從技術(shù)、制造到工程經(jīng)驗(yàn)上，都具備了走出去的條件。

張鴻濤說(shuō)，伴隨我國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)品的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，我國(guó)環(huán)保技術(shù)在國(guó)際市場(chǎng)上將越來(lái)越具有競(jìng)爭(zhēng)力。“一帶一路”沿線大多是新興經(jīng)濟(jì)體和發(fā)展中國(guó)家，蘊(yùn)藏著巨大的節(jié)能環(huán)保市場(chǎng)需求，我國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)具有成本低、效果好、技術(shù)適用性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)?！耙粩嚅_(kāi)拓‘一帶一路國(guó)家的潛在市場(chǎng)，讓中國(guó)技術(shù)走向全球?！彪S著水專項(xiàng)成果的不斷轉(zhuǎn)化，中國(guó)有很多的環(huán)保技術(shù)可以推出去，中國(guó)在“一帶一路”建設(shè)上大有可為。