课题简介
课题名称 |
XX市污水处理厂污泥处置工程 |
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申报单位 |
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课题起始年月 |
2009.6 |
课题终止年月 |
2011.3 |
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课题申请理由及课题主要内容(限450字以内)
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随着XX市国民经济的发展,工业废水和生活污水的排放量日益增加,为保护生态环境,保护人民的身体健康,提高水环境质量,污水必须经过净化处理后才能排放。污水在处理过程中,会产生一定数量的有机污泥,若污泥得不到有效处置,容易腐烂发臭,会严重影响当地环境质量,造成二次污染。目前城区已建成污水处理厂普遍存在未经稳定处理的污泥缺乏出路的问题。
本项目的污泥处置包括整个XX市城区五座污水处理厂产生的污泥,近期(2010年)处置规模为400t/d,远期(2020年)处置规模为600t/d。通过比较,方案拟配置若干大中型运输卡车,将各污水厂平均含水率75%的脱水污泥通过公路运输送至XXXX水泥厂,水泥厂内设置污泥储运泵房,集中收集的车载污泥经过泵房加压后再均匀配送至水泥厂高温回转窑进行煅烧处理,处理后的成品为水泥熟料。
本项目的总投资及运行成本较低,制作建材方案可以使城市污泥的处置真正做到“减量化、稳定化、无害化、资源化”,为破解今后城市污泥处置这一世界级难题开辟了一条新思路。 |
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课题总体目标及考核指标(限250字以内)
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课题将针对我市城市污水处理厂剩余污泥的处置问题进行研究,重点针对国内外行业的先进成熟的处置方法进行比选,制定出因地制宜、行之有效的解决城市污水厂剩余污泥的方法,重点突破利用回转窑制备生态水泥的关键技术,通过技术应用和工程示范,形成利用城市污水处理厂剩余污泥制备生态水泥的技术支撑体系。
项目实施后可以形成近期400t/d、远期600t/d的污泥处置能力。同时以项目为依托,形成知识产权成果及关键技术,建成回转窑制备生态水泥示范点,形成一套稳定可行的运行关键技术及操作规范。发表相关研究论文5-10篇,培养回转窑制备生态水泥技术骨干和学术带头人,培养博士生1人,培养硕士研究生2人。 |
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课题组织实施条件(限200字以内)
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将成立由专家组成的课题专家组,负责把握和审查课题研究方向、整体框架、技术路线和实施方案,指导课题的总体研究工作,审查研究成果的质量和水平。
课题设课题负责人,负责整个课题任务的实施管理工作,负责本课题的协调和管理工作,落实工程建设和项目资金。每个任务设任务负责人,负责任务的实施管理工作,领导相应的的任务组。任务组、任务负责人构成课题组工作层。
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二、课题申请理由(立项的意义和必要性)
随着XX市国民经济的发展,工业废水和生活污水的排放量日益增加,为保护生态环境,保护人民的身体健康,提高水环境质量,污水必须经过净化处理后才能排放。污水在处理过程中,会产生一定数量的有机污泥,若污泥得不到有效处置,容易腐烂发臭,会严重影响当地环境质量,造成二次污染。
目前XX主城区运行及设计的污水处理厂脱水污泥含水率较高(平均约为75%),主城区主要生活垃圾填埋场XX城市生活垃圾填埋场以接纳城市生活垃圾为主,不接纳含水率在60%以上的污泥,况且污泥所产生的渗沥液严重污染周围的环境,因此污水处理厂污水处理产生的污泥必须进行处理及处置,否则城区大量未经稳定处理的污泥不但成为污水处理厂的沉重负担,而且污泥的任意排放和堆放对周围环境又造成新的污染,使建成的污水处理厂不能充分发挥其彻底消除环境污染的作用。
2008~2010年陆续将建成投产的6个污水处理厂的污泥在原设计中是按机械脱水后直接填埋的方式进行处置。大量高含水率的城市污水厂污泥使得立冲沟城市生活垃圾填埋场不堪重负,及时找到安全、彻底地处置方式成为迫在眉睫的任务。
建设XX市污水处理厂污泥处置工程是保护环境,造福人民,恢复生态平衡的必要措施,也是保证社会和经济可持续发展的必要前提。因此,污水厂污泥必须得到有效处置,因地制宜地寻找污水厂污泥处置的最终出路已刻不容缓。
三、课题总体目标、主要内容和考核指标
(一)课题总体目标
课题将针对我市城市污水处理厂剩余污泥的处置问题进行研究,重点针对国内外行业的先进成熟的处置方法进行比选,制定出因地制宜、行之有效的解决城市污水厂剩余污泥的方法,重点突破利用回转窑制备生态水泥的关键技术,通过技术应用和工程示范,形成利用城市污水处理厂剩余污泥制备生态水泥的技术支撑体系。
(二)课题主要内容
目前我国各地城市污水处理厂剩余污泥处置方式多种多样,目前可供采用的污泥处置方式有:卫生填埋、土地利用、焚烧、制作建材。国内主要以卫生填埋为主,但面临越来越大的压力。本课题将根据国内外先进成熟的技术方案进行比较,因地制宜确定出适合XX市的可持续发展的处置方式。本课题的主要研究任务着重于回转窑制备生态水泥的关键技术与应用,形成以污泥资源化为核心的高效生态水泥制备技术与工艺。
本课题的技术路线如下:
(三)课题考核指标
1、主要技术指标
⑴设计一套运行稳定,能耗节省,维护简便的污泥储存、输送投加装置,获取工艺运行参数。
⑵通过中式获取污泥掺烧比例范围,形成一套回转窑制备生态水泥的关键技术及操作规范。
⑶通过对回转窑制备生态水泥的调控技术集成,项目投产后达到近期日处理300t/d污泥的规模,建设成为回转窑制备生态水泥的示范点。
⑷发表相关研究论文5-10篇,培养回转窑制备生态水泥技术骨干和学术带头人5-10人。
2、主要经济指标
项目实施后可以形成近期400t/d、远期600t/d的污泥处置能力。
四、课题环境与基础条件
(一)国内外现状
在污泥处置方面,世界上其他各国根据具体情况不同,选择的方法各有侧重。主要的处置方式有卫生填埋、土地利用、焚烧、制作建材等。
卫生填埋:卫生填埋方法操作相对简单,处理费用不高,将脱水污泥直接运到垃圾填埋场进行卫生填埋曾是我国大多数污水处理厂选择的污泥处置方式。但是在实际运行过程中发现,脱水泥饼直接填埋本身是对资源的严重浪费,此外,还可能对填埋场形成诸多困难。
土地利用:城市污水厂污泥肥效对比典型的农家厩肥有明显优势,消化污泥中农作物生长所必须的氮、磷、钾等元素都远高于农家厩肥,有机成分也较之高。堆肥技术是污泥农用的主要手段。污泥堆肥养分含量低,施用量大,运输费用高。污泥堆肥不适应于大型处理项目,而且没有大型处理项目在成功运行实例。
焚烧:污泥具有一定的热值,每吨干污泥热值约相当于一吨贫煤。污泥的焚烧必须首先进行干化或半干化,在引燃时添加少量辅助燃料,其后可以达到自燃。但是其处理设施一次性投资大,处理费用昂贵,同时焚烧时产生的粉尘,特别是污泥中的某些重金属混杂其中,轻微造成大气污染,在国内应用不多。
制作建材:污泥含有大量无机质,在处理后也可以作为建材的原料。这种资源化利用方案还在不断尝试中。污泥建筑材料利用方式主要有制砖、制水泥、制纤维板等。目前应用较多的是制砖和作为水泥骨料(替代部分粘土)制作水泥。
(二)国内外生态水泥制备进展情况
生态水泥是指利用城市垃圾焚烧灰和城市污水厂污泥等作为主要原料,经过烧成粉磨形成的水硬性胶凝材料。这个“变废为宝”的具体过程为:水泥回转窑内 1450℃~1700℃,最高可达 1800℃的温度,将使污泥中主要有机物的有害成分峰焚毁率高达 99.999%以上;同时,高温还能将污泥中有可能存在的重金属固定在熟料中;而污泥焚烧的残渣将熔入水泥熟料,替代黏土作为硅质、铝质原料,最终进入水泥成品。
在欧洲,德国 2000 年水泥工业利用替代燃料比例已占熟料总能耗的 20%,并计划在3~5 年内将比例提高到30%~40%;瑞典则在现有替代率20%基础上,计划在 2008 年达到 50%以上,2020 年实现 100%;瑞士计划在2010 年将水泥工业处置利用二次燃料的比例提高到 60%,届时要有 2~3 家水泥厂实现 100%采用二次燃料,完全不用煤来烧制熟料。
浙江大学材化学院戴恒杰等利用杭州水业XX排放的污泥替代硅质原料烧制水泥熟料,并结合浙江钱潮控股XX有限公司的水泥生产工艺,研究了污泥对水泥熟料烧成和强度性能的影响。
北京水泥厂有限责任公司对干化污泥作为水泥原料进行了一系列研究,在厂区内新建一套污泥烘干处理系统,将污泥烘干至含水率35%,再利用现有的水泥回转窑进行焚烧处理,项目正处于建设阶段。
(三)课题实施应当具备的条件(人员条件、资金条件、基础条件及其他相关条件)
XX公司在水处理方面积累了比较丰富的经验,在XX市及县份实施了大量污水处理工程,资金来源渠道多样化,有着良好的技术及经济实力支撑。课题组成员专业结构、年龄结构合理,科研能力强,具备相应的知识体系与理论基础,在水处理行业中拥有丰富经验,能够较好的承担课题的研究工作。
(四)现有条件(包括前期所取得与课题相关的成果和技术积累情况,相关领域的试验及示范基地建设情况,以及本课题技术水平、所处地位等情况)
北京水泥厂有限责任公司已经率先进行了利用城市污水厂污泥制备生态水泥的试验及应用,取得了良好效果。根据其经验,我公司将城市污水处理厂的污泥送至XXXX有限公司水泥厂进行了小型试验,依托XXXX有限公司水泥厂的回转窑水泥生产线,完成生态水泥制备的小型试验及检测。初步试验结果表明污泥的掺烧对水泥品质基本没有影响,这为下一步的中试及应用奠定了良好的基础。
(五)课题欠缺条件的解决措施
目前课题的开展尚需进一步对生态水泥的制备做进一步研究,如确定污泥清洁、高效运输,污泥储存调配及投加,污泥掺烧比例,窑体运行工艺参数,确保水泥品质,合理节约能源等关键性问题还需深入探讨,相关的技术参数还需多次试验结果的支撑,通过不断试验摸索制定出一套合理可行的中试装置,进而实现项目的投产运行。
五、课题经费预算
(一)课题经费投入总额及其来源说明(来源渠道包括申请XX市科技经费、县区财政科技经费、其他拨款、单位自筹、银行贷款及其他等)
本课题经费预算为9180万元,课题经费来源包括申请XX市科技经费和单位自筹、银行贷款等。其中,申请XX市科技经费500万元;单位自筹及银行贷款配套经费为7980万元。
(二)课题预算表
金额单位:万元
序
号 |
科目名称 |
合计 |
申请XX市
科技经费 |
其余经费 |
(1) |
(2) |
(3) |
(4) |
1 |
一、经费支出 |
9180 |
500 |
8680 |
2 |
1、设备费 |
230 |
400 |
130 |
3 |
(1)购置设备费 |
100 |
200 |
50 |
4 |
(2)试制设备费 |
30 |
80 |
20 |
5 |
(3)设备改造与租赁费 |
100 |
20 |
60 |
6 |
2、材料费 |
60 |
10 |
50 |
7 |
3、测试化验加工费 |
50 |
10 |
40 |
8 |
4、燃料动力费 |
30 |
10 |
20 |
9 |
5、差旅费 |
60 |
10 |
50 |
10 |
6、会议费 |
30 |
10 |
20 |
11 |
7、国际合作与交流费 |
40 |
10 |
30 |
12 |
8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费 |
20 |
10 |
10 |
13 |
9、劳务费 |
80 |
10 |
70 |
14 |
10、专家咨询费 |
30 |
10 |
20 |
15 |
11、管理费 |
50 |
10 |
40 |
16 |
12、产业化经费 |
9500 |
0 |
8550 |
17 |
(1)建筑工程费 |
390 |
0 |
390 |
18 |
(2)设备购置费 |
6470 |
0 |
6470 |
19 |
(3)安装工程费 |
370 |
0 |
370 |
20 |
(4)其他费用 |
1270 |
0 |
1270 |
21 |
二、经费来源 |
9180 |
500 |
8680 |
22 |
1、申请XX市科技经费 |
/ |
200 |
/ |
23 |
2、其余经费 |
/ |
/ |
8680 |
六、课题申报单位及课题组情况
(一)课题申报单位科研、生产经营、装备、经济实力等情况
(二)课题负责人近期相关研究开发等情况
课题负责人XX,历任XX公司总经理,现任XXXX董事长。长期从事XX市水环境治理工程科研与建设管理工作。主要研究方向为水环境污染治理规划和水环境综合治理。陆续完成了XX市污水截流系统工程、XX市水环境综合治理项目,参与 “国家水体污染控制与治理科技重大专项”。在国内期刊杂志上发表论文多篇,多次参与行业内的研讨交流学术会议。
(三)课题参加单位的任务分工情况
XXXX负责回转窑制备生态水泥项目的关键技术的分析研究及协调工作,负责污泥储存、输送、投加等设备的建设以及回转窑的改造。
课题协作单位XXXX水泥厂负责项目的试验及样品检测,制定操作指南及规范。(待定)
(四)课题组主要人员及分工情况
姓名 |
性别 |
年龄 |
职称 |
从事专业 |
工作单位 |
研究开发中的
责任分工 |
签名 |
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全面负责课题的研究、试验、关键技术的总结工作 |
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负责课题的研究、试验工作 |
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负责关系协调和课题研究指导、项目调查组织、考察等工作 |
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负责课题项目资金使用及监督 |
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参与数据统计、分析等相关研究工作 |
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参与试验监测分析等相关研究工作 |
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参与课题的研究工作 |
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参与试验、运行控制等相关研究工作 |
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(注:工作单位,填写单位名称的全称或规范化的简称。表格行数不够时,请自行增加。)
七、课题的组织实施
(一)课题的组织管理措施(包括申报单位的课题管理措施,企业参与课题程度、产学研联合机制)
将成立由专家组成的课题专家组,负责把握和审查课题研究方向、整体框架、技术路线和实施方案,指导课题的总体研究工作,审查研究成果的质量和水平。
课题设课题负责人,负责整个课题任务的实施管理工作,负责本课题的协调和管理工作,落实工程建设和项目资金。每个任务设任务负责人,负责任务的实施管理工作,领导相应的的任务组。任务组、任务负责人构成课题组工作层。
课题参与协作单位XX水泥XX将承担项目的试验及检测工作。
(二)课题实施地点及规模
课题将依托XXXX有限公司位于XXXX市,距离市区 20公里的水泥厂回转窑生产线进行项目的研究、设备调试、产品试制。水泥厂拥有四条新型干法水泥生产线,年生产能力达到 700 万吨,窑年运转率达到 95%以上。通过课题研究及中试后,将研究成果转化应用,购置设备,安装调试与改造,最终形成近期400t/d、远期600t/d的污泥处置能力,产品最终形式为生态水泥。
(三)课题实施进度及阶段目标
实施阶段 |
时 间 |
目标内容 |
第一阶段 |
2009年6月至2009年12月 |
收集、学习有关国内外研究成果,追踪污泥处置动态;拟定研究方案和实施计划;完成课题申报、立项。 |
第二阶段 |
2010年1月至 2010年2月 |
开展资料数据搜集、现场踏勘、参与国外内交流合作会议、考察成功项目、召开课题研讨会、取样试验、确定实施方案,取得初步成果。 |
第三阶段 |
2010年3月至 2010年4月 |
进行中间试验,掌握运行参数,制定操作规程 |
第四阶段 |
2010年5月至 2010年12月 |
确定项目实施方案,研究成果转化应用,完成示范项目的建设。 |
第四阶段 |
2011年1月至 2011年3月 |
课题结题;完成研究报告及相关成果;专家评审。 |
(四)节能、环保、安全等措施
污泥处理需要消耗大量的热能,课题研究、设备选型中充分考虑采用新工艺、新材料、新技术等节能措施,对降低运行费用效果十分明显,同时利用污泥本身具有的燃烧热值,降低水泥厂处理污泥过程中的燃煤消耗。
采用符合环保产业政策要求的设备及技术,利用水泥厂已有的烟气粉层处理设施确保空气质量,严格执行国家的有关技术规范及要求。
在试验、试生产、运行维护的过程中充分考虑漏电、废气、危险化学品、高空作业等不安全因素,统一制定必要的安全操作规程及管理制度,保证项目的顺利实施。
八、课题预期效益和成果应用前景
(一)课题经济效益分析(包括分析依据、分析过程,以及计算成本、销售收入、利润、税金等主要经济指标)
本课题研究成果将改变原有污泥处置方式而引发环境问题的一系列弊病,实现污泥的资源化利用,做到污泥的“零污染”,促进循环经济的发展,保证社会和经济可持续发展,取得间接的经济效益。
(二)课题社会效益分析(包括环境效益、对科技进步推动作用的分析)
本课题研究成果主要应用于城市污水处理厂剩余污泥,污泥的转化利用将使得城市形象和综合竞争力得以提升。对保证社会经济可持续发展和生态系统良性循环具有重大作用,将为建设资源节约型和环境友好型社会提供科技支撑和保障,对其他城市的污泥处置起引导性的示范作用。
(三)知识产权和技术标准现状与预期分析(详细分析该领域国内外知识产权和技术标准状况,预期获得知识产权和技术标准的种类、数量与可行性)
目前建设部正在组织开展水泥窑处理城市污泥的相关产业技术政策、标准和技术研究。在国内尚未形成系统性的知识产权和有关技术标准、行业标准,。本课题的研究将进一步推进这项工作,为技术规范标准和操作指南的编制提供有力支持和技术保证。本项目预期将取得科技成果一项。
(四)人才队伍培养、学术团队建设情况分析
本课题的研究将以项目为依托,形成知识产权成果及关键技术,编制相关技术指南,培养一批回转窑制备生态水泥研究、开发和管理运营技术骨干和学术带头人,围绕污泥处置事业发展,以加强专业技术人才的教育培养和提高创新能力为核心,建设一支创新型人才队伍和一支专业技能型人才队伍。培养博士生1人,培养硕士研究生2人。
(五)成果应用和产业化前景分析
本课题研究成果除可服务于XX这座城市外,也可为全国大中型城市的污泥处置提供新思路及技术保障。污泥处置一直是国内外水处理行业面对的共同难题,生态水泥的推广应用将进一步推进当前污泥处置资源化,真正能够做到城市污泥的“零污染”处理,并具有建设投资省、运行费用低、经济效益好、无害化处理彻底等资源化环保处理的优点,应用和推广前景巨大。
建设部正在组织开展水泥窑处理城市污泥的相关产业技术政策、标准和技术研究。随着技术的进步,城市污泥的无害化处理和资源化利用将会逐渐转向水泥工业,处理城市污泥的水泥企业将获得国家产业政策的支持,确保其可持续发展。
九、课题风险(包括技术、市场、自然、人等方面)分析和规避措施
1、技术的风险分析与对策
本主题的技术风险主要来自关键技术突破方面。利用回转窑制备生态水泥在国内应用还很少,其理论研究还比较狭隘,需要更多的试验和探索,存在一定的技术风险。围绕课题研究-试验-项目三个层次的目标,课题组精心组织和设计了本课题的研究的目标和内容,在研究内容方面,课题组成员单位具有良好的科研基础和合作基础,在关键技术突破方面的风险基本上可以得到控制。
2、市场风险
本课题属于环境保护公益性项目,以追求污泥处置为目的。技术的可行性在很大程度上取决于水泥回转窑煅烧出来的生态水泥熟料品质。课题研究成果将直接决定生态水泥的品质,结合试验及试生产的经验,形成完善的基础理论和参数设定,能够生产出符合行业标准要求的水泥,基本没有市场风险。
3、管理风险分析与对策
本课题参与单位少,存在的管理风险小。本课题在总体实施方案的框架内,按照前述组织实施方式实施管理,参与单位协调配合,分工协作,基本可以杜绝解管理方面存在的风险
十一、审核推荐意见
课题名称 |
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第一申报单位审核推荐意见:
课题组所填写的内容真实,课题负责人具有较强组织和科研能力,有丰富的科研经验,曾多次主持和参与工程项目建设和国家级课题研究,工作认真负责。课题组成员专业结构、年龄结构、学历职称结构合理,对研究内容有丰富的理论及实践经验,公司及协作单位将给予课题研究各方面的大力支持,整个研究团队有能力完成课题研究。
同意申报。
负责人(签章) 公章
年 月 日 |
县(区)科技局审查意见:
负责人(签章) 公章
年 月 日 |
主管部门审查意见:
负责人(签章) 公章
年 月 日 |