中研院按照“一体两翼一中心”发展格局,秉承“统筹、引领、补充、提升”方针,拟探索“战役制”技术攻关模式,每年攻关1-2个重点,“十四五”期间累计实现4项核心技术突破,培育和预研10项重点技术。根据集团主业技术储备需要,大力推进在碳达峰碳中和领域的技术研发、技术集成与技术储备,有序开展健康领域技术及产品开发研究。

1.资源循环利用技术中心

(1)废线路板富氧顶吹熔池熔炼技术

废线路板含有大量的有色金属、黑色金属、高分子材料和无机非金属材料,其中铜含量为10-30%,相当于矿石铜品位的10-30倍,金、银、钯等贵金属含量远高于矿石品位。因此,废线路板是具有极高价值的可回收矿产资源。

废线路板富氧顶吹熔池熔炼技术具有独特优势,在冶炼过程中废线路板中的树脂等高热值物质可作为燃料和还原剂;废线路板中的玻璃纤维可以起到熔剂的作用,与杂质和其他熔剂形成稳定的硅酸盐炉渣;废线路板中的金属铜熔化形成粗铜,贵金属富集在粗铜中。废线路板富氧顶吹熔池熔炼技术可以实现铜、金、银、钯等有价金属高效回收,各项环保指标均优于相关标准要求,首次实现了单纯废线路板的直接熔炼,能够万吨级规模化生产。

2018年7月,在中国有色金属协会与中国再生资源产业技术创新战略联盟共同主持的技术评价会上,项目整体技术得到“国际领先”的好评。2020年10月,“废旧印刷电路板资源化处理关键技术开发与应用”获得中国技术市场协会颁发的“金桥奖”二等奖。2021年1月25日,中节能工程技术研究院有限公司废电路板富氧顶吹熔池熔炼技术,入选生态环境部发布的2020年《国家先进污染防治技术目录(固体废物和土壤污染防治领域)》。

2.工业水技术中心

(1)垃圾焚烧发电厂沥滤液处理技术

①针对渗滤液氨氮含量高、碳氮比低等难题,采用蒸汽负压脱氨快速去除渗滤液中的大部分氨氮,为后续生化工艺创造有利条件。通过小试实验完成蒸汽负压脱氨参数选取,设计并建造中试装置,已在中国环保秦皇岛公司完成脱氨中试运行优化和性能测试。该装置氨氮去除效果良好,运行稳定,能将渗滤液中的氨氮浓度从3000mg/L降至700mg/L以下,运行成本低,操作简单。

图 蒸汽负压脱氨装置照片

②利用混凝+臭氧催化氧化+曝气生物滤池工艺处理渗滤液经膜生物反应器(MBR)处理后的出水,代替现有的纳滤膜+碟管式反渗透膜(DTRO)深度处理工艺。结果表明,混凝-臭氧催化氧化-曝气生物滤池工艺处理渗滤液MBR出水COD及氨氮浓度均能满足《生活垃圾填埋场控制标准》的排放限值标准,吨水处理成本控制在10元以下。

图 工艺改造示意图

(2)低成本臭氧-活性炭滤池技术用于城镇污水厂提标改造

为解决城镇污水厂提标改造达标排放的难题,针对尾水中难降解有机物,将臭氧氧化与活性炭技术结合,开发了一套高效低成本脱除技术及成套装备。整套系统COD去除率达到70%,出水平均浓度浓度降至20 mg/L以下,处理成本0.5元/吨以下。该技术具有处理效果好,抗冲击能力强,无二次污染,处理成本低,自动化程度高等优点。

图3-1 臭氧-活性炭滤池装置照片

(3)用于高氨氮废水的厌氧氨氧化技术系统成套装备构建

针对高氨氮、低碳氮比特征废水,基于厌氧氨氧化脱氮技术构建基于移动床生物膜反应器(MBBR)的短程硝化-厌氧氨氧化反应器系统,优化关键控制参数,开发基于氨氮、溶解氧等参数实时反馈的自动控制策略。通过该系统已经富集出大量厌氧氨氧化菌,并在污水厂的中试基地内建有规模化的菌种基地,为后续厌氧氨氧化的工程应用提供菌源。

图3-2 厌氧氨氧化设备及菌种照片

(4)高粘物料的错流膜过滤系统装备研发

动态错流过滤是新型分离技术,可实现对消化液等高粘度物料的固液分离。工作时的膜片动态错流和料液促发湍流能控制低厚度滤饼层、有效清除膜面污堵,极大维持高过滤效率,过滤后清液清澈透明,悬浮物含量低。该技术从膜形态到料液驱动力都进行了变革,是一种不投加絮凝剂的高效固液分离技术。

图3-3 错流过滤后效果照片

(5)江西工业园区污水处理项目

拓展复合催化氧化技术应用,采用臭氧催化氧化+曝气生物滤池(BAF)组合工艺开展试验,协助解决江西工业园区污水处理难题。

①针对祝塘污水厂印染园区印染园区废水中难生物降解有机物的问题,集成开发了复合催化氧化废水深度处理技术。

②针对抚北某工业园区污水处理厂出水COD和色度超标次数较多的问题,采用复合催化氧化技术处理该污水厂的尾水。出水COD浓度可保持在60 mg/L以下,满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。

(6)垃圾焚烧厂渗滤液项目

①利用复合催化氧化技术对中国环保沧州公司的垃圾渗滤液尾水处理开展中试试验。

②联合中国环保开发垃圾渗滤液厌氧消化后的氨氮吹脱技术,完成中试试验,处理效果良好。

(7)城市污泥过渡期处理处置方案

合肥市城区污水厂污泥量增长而处理设施处理不足产生环境问题日益加剧的问题。经过实地调研、分析研讨,提出合肥市污泥过渡期处理处置方案。结合合肥市目前污泥处理处置的情况,采用热电厂干化焚烧、建材利用等方式多途并举,采取多元化的处理处置方式,互补互备,安全高效的实现过渡期污泥处理处置。

(8)西安污泥技术改进方案

西安污泥项目处理泥量大、来源复杂、工艺多样。通过经过实地调研、研讨论证,提出技术改进方案,帮助西安污泥项目提高产能,稳定运行。同时提出远期工艺改良优化方案,为项目长期稳定运行和降本增效保驾护航。

3.能源创新技术中心(碳达峰碳中和技术中心)

(1)农林生物质热化学催化转化制备化工品技术

图3-4  农林生物质热化学催化转化

该技术以农业及林业废弃物为研究对象,开展热化学催化转化技术攻关,重点进行脱杂质预处理、多形态热化学转化、产物分离及精制等研究,通过系列关键技术创新,形成了环保高效的技术模块化组合工艺及装备体系,支撑农林生物质从直燃发电供热的方式向更高值能源化利用方向转变。技术产品可广泛应用于绿氢、化工原料、运输燃料、化肥调配等多个领域,是实现中国节能“碳达峰碳中和”技术体系的重要组成部分。

(2)含油污泥脱水-热解耦合技术

图3-5 含油污泥脱水-热解耦合过程图

该技术以含油污泥为研究对象,开展含油污泥的脱水-热解技术攻关,重点关注探索添加剂促进含油污泥的高效脱水,同时探索脱水后含油污泥的高效热解技术耦合,最后研究添加剂对固相残渣资源化利用的有效促进。通过系列关键技术创新,形成一套高效低耗的油泥减量化-资源化处理技术,支撑含油污泥从减量到脱危然后到成为资源的处理技术提升。