环境技术发展以及重点领域2009

经过 30 多年的研究开发 我国环境保护技术与国外先进水平差距不断缩小 部分技术 已达到国际先进水平 总体而言 对常规污染物的治理技术 装备 材料等基本能够满足 环境保护要求 但自主创新能力不强 一些重点领域的关键技术长期没有取得突破 制约 行业发展的关键设备和材料仍依赖进口 1 水污染治理技术 1 1 技术发展水平评价 技术发展较快 总体水平有了显著提升 但与发达国家仍有较大差距 城市污水处理 已基本满足环境保护需求 但缺乏经济 有效的污泥处理处置技术 部分工业行业的高含 盐 高氨氮 高含硫等高浓度废水难降解的处理技术还难以达到稳定达标的基本要求 配 套设备和材料的质量普遍较差 部分仍依赖进口 Pops 等特殊污染物的控制技术仍处于起 步阶段 1 2 重点领域技术现状 1 2 1 城镇污水治理 目前我国已经基本形成了以氧化沟 序批式活性污泥法 SBR 和厌氧 缺氧 好氧法 AAO 为代表的城镇污水处理三大主流工艺技术 全面掌握了各种规模城镇污水处理厂 的工程设计 施工安装 调试运行等技术 积累了比较丰富的工程经验和运行管理经验 提高了城镇污水处理机械设备的制造水平 完成了上千座城镇污水处理厂的建设 同时 城镇污水处理成套技术和成套装备已开始向第三世界国家出口 存在的主要问题 目前处理效果好 效率高的工艺 普遍存在投资大 运行费用高 占地大 能耗高等问题 缺少具有自主知识产权的 投资小 运行省 占地少的先进实用的技术 生物脱氮除磷工艺技术复杂 去除率较低 稳定性较差 污泥处理处置技术已成为污水处理的瓶颈 1 2 2 农村水污染治理 近几年来 农村生活污水 养殖业废水治理以及农村饮用水安全得到了充分重视 以自然 处理和生物处理为基础的人工湿地 土地处理 小型污水处理成套装置 沼气池等技术和 装置 已经在一些地区的农村生活污水处理上得到了因地制宜的示范应用 但是这些技术 的应用还存在投资较高 维护较复杂等问题 很难在广大农村推广 因此亟待开发一批经 济实用 操作管理简便的农村生活污水处理技术 畜禽养殖废水治理工艺较成熟 通常以 厌氧发酵技术为核心 根据养殖规模 粪污收集方式 当地的自然地理环境条件以及排水 去向等因素 选择 综合利用 或 达标排放 的工艺路线 农村饮用水安全主要存在高砷 高氟 苦咸和水质污染四类问题 前三类问题基本可以通 过混凝 沉淀 吸附 纳滤等物化技术解决 水质污染则主要采用生物接触氧化 活性炭 吸附和臭氧 活性炭吸附等技术 1 2 3 重污染行业废水治理 造纸 纺织等重污染行业的废水产量大 浓度高 难降解 处理难度高 常规处理技术难 以确保稳定达标 清洁生产与末端治理相结合的污染综合控制技术 已成为工业废水治理 的主导技术路线 末端治理方面 主要采取生物处理工艺 厌氧 好氧生物处理工艺 或 单独的好氧生物处理工艺 并配合使用高级氧化 高效分离等物化法深度处理技术 1 2 4 水体污染修复 河 湖富营养化修复技术主要是在人工辅助条件下重建以大型水生植物为主导的水生态系 统 恢复水体自净功能 修复受污染的水体 除此之外 在水华监控 去除藻类 改善底 泥等方面尚存在技术空白 城市景观水体污染修复主要以截污 清淤 疏通 引入新水等 工程措施为主 配合种植水生植物和定期喷洒高效药剂达到改善水质的目的 1 3 研究开发热点 1 3 1 膜生物反应器 膜生物反应器技术由于具有传统活性污泥法工艺无法比拟的优点 近几年来 其研究与应 用已成为广泛关注的热点 下一步的研发重点有 寿命长 强度高 抗污染 价格低的 膜材料和处理能力大 能耗低的膜组件 针对成分复杂的工业废水 探索更为有效和简 便的方法控制和减缓膜污染 进一步降低膜生物反应器的运行能耗 优化整体工艺 保证处理效果和稳定运行 1 3 2 生物脱氮 除磷技术 城镇污水处理厂排放标准的提高 要求大量污水处理厂进行升级改造 从而引发了对生物 脱氮 除磷技术的强烈需求 近年来 研究开发了短程硝化反硝化 厌氧氨氧化 同步硝 化反硝化等生物脱氮新技术和具有 一碳两用 优点的反硝化除磷技术 但都较少用于生产 实践 基于好氧颗粒污泥的污水脱氮除磷新技术也仅处于实验室研究阶段 生物脱氮除磷 技术的发展方向主要体现为 节省曝气量 节约运行成本 降低温室气体释放 减少剩余 污泥排放以及实现氮磷回收等 1 3 3 好氧与兼氧生物膜反应器 由于工业废水处理的难度和对污水脱氮要求的提高 新型好氧与兼氧生物膜反应器得到了 迅速的发展 新型反应器利用缺氧区的反硝化和水解功能来强化反应器的脱氮和分解水中 难降解有机物的效果 其中比较突出的是内循环三相生物流化床 移动床生物膜反应器和 膨胀床生物膜反应器 目前的研究重点是 微生物在载体表面的固定机理 有利于微生 物生长和附着 相对密度接近于水的载体材料 1 3 4 高级氧化 为满足有毒 难降解工业废水的处理要求 湿式催化氧化 臭氧氧化等高级氧化技术的研 发一直比较活跃 湿式催化氧化的研发热点主要集中在 常温常压下的湿式催化氧化技术 高效 廉价 稳定催化剂的制备 筛选和评价 臭氧氧化的电耗是其实际应用的技术瓶 颈 研发的重点是降低能耗 1 3 5 污泥处理处置 焚烧技术研究已近 30 年 相继开发出回转窑式和循环流化床式专用焚烧炉 但依然存在 工艺研究设计与设备开发制造严重脱节的问题 在设计和制造 自动控制 尾气净化等方 面与国外先进水平尚有不小的差距 热干化技术与设备的研发在我国刚刚起步 仅有不足 1 的污泥采用进口的流化床干燥器和带式干燥器等进行干化处理 干馏是当前国际上一 种处于发展中的能量回收型污泥热处理技术 国内尚处于技术机理探索和实验室小试阶段 生物质能回收利用主要是利用污泥厌氧消化产生的沼气 目前的研发方向是提高消化池的 混合程度 消化池容积利用率 产气率与能源回收率 尽量减少污泥体积 污泥运输量 大型污水处理厂利用厌氧消化沼气发电或用作干化焚烧厂热源将会有良好的经济和环境效 益 2 大气污染治理技术 2 1 技术发展水平评价 电除尘器的装备水平已达国际先进水平 产品出口到包括西方发达国家在内的 30 多个国 家和地区 袋式除尘方面 已开发出满足不同需要的工艺 大型脉冲袋式除尘器及滤袋缝制技术等已 达国际先进水平 但耐高温滤料仍依赖进口 我国已拥有 30 万千瓦火电机组的自主知识产权烟气脱硫技术 石灰石 石膏湿法烟气脱 硫工艺中的主要设备国产化率已达 90 以上 在工业挥发性有机污染物控制方面 吸附回收技术 催化氧化技术取得到了一定的应用 技术水平与国外先进水平尚有一定差距 在机动车污染治理技术领域 汽油车 柴油车 技术已基本实现国产化 但技术水平与 发达国家基本相差一个标准等级或 4 年时间 我国在脱硝技术开发应用 有毒有害气体控制 柴油车污染物控制 高温滤料生产等技术 设备领域 还处于发展应用前期 在重金属污染 二恶英和其它持久性污染物控制技术方 面还处于研究开发起步阶段 2 2 重点领域技术现状 2 2 1 电除尘 在本体技术方面 对电极配置 气流分布 振打方式等进行了研究和改进 开发应用了移动电极电除尘器 转炉干法圆筒型电除尘器等新型电除尘产品 此外 对微细粉尘效果明显的电凝聚电除尘 器也已进入应用性试验阶段 采用实验与数值模拟相结合的方法针对电极结构和极配 气 流分布 振打清灰方式及系统截荷能力等进行了整体优化 开发了 电除尘模拟 仿真设计 软件 电除尘器本体技术开发软件 等与电除尘技术相关的应用软件 为提高电除尘的技 术水平打下了坚实基础 在电源方面 研究开发了高频开关电源 高压脉冲供电电源 三 相晶闸管控制高压硅整流直流电源等新型高效电源 结合先进的自动监控系统 在保证除 尘效率的同时 还达到了节能控制的目的 此外 大功率开关电源 SMPS 技术正逐步 成熟 部分已在工程应用 效果良好 2 2 2 袋式除尘 规模和应用 脉冲除尘器和反吹风除尘器的大型化趋势明显 水泥行业袋式除尘器处理风量已达到 2 106m3 h 钢铁行业 1 106 2 106m3 h 的袋式除尘器也越来越多 燃煤电厂 300MW 机组的锅炉也开始采用袋式除尘器或电 袋除尘器 烟尘排放浓度达到 30mg m3 以下 长 袋低压脉冲袋式除尘技术已成功用于煤磨系统的收粉工艺 滤料和纤维 在低端滤料中 玻纤连续布 玻纤膨体纱 涤纶针刺毡 聚脂 729 机织布等实现了国产化 在高端滤料中 钢铁工业除尘应用的氟美斯复合滤料 水泥工业磨机除尘应用的玻纤覆膜 滤料等以国产产品为主导 而水泥窑窑尾 燃煤锅炉 垃圾焚烧等应用的玻纤覆膜滤料 聚酰亚胺纤维 P84 针刺毡 聚苯硫醚纤维 PPS 聚四氯乙烯 PTFE 等仍以进口 产品为主 总体而言 玻纤滤料的发展落后于合成纤维滤料的发展水平 脉冲阀 脉冲阀与国外同类产品相比仍有差距 部分依赖进口 但随着研发的深入 国产脉冲阀产 品质量大幅提升 8 14 吋大口径脉冲阀已开发出样品 即将批量生产 自控技术 袋式除尘器的自动控制已经普遍采用 PLC 或工控机 不仅实现对除尘器的运行参数 如压 差 温度 的实时控制 而且还可作为集散系统的终端设备与主机进行数据通讯 接受远 程控制 2 2 3 燃煤烟气脱硫和氮氧化物控制 脱硫 主要工艺是石灰石 石膏法 其次是烟气循环流化床法 石灰石 石膏法已具备了承接 1000MW 大型火电机组脱硫工程设计 设备制造及总承包能 力 除 600MW 及以上机组配套的大型除雾器 脱硫喷嘴 部分泵 阀以外 其它设备均 可国产化 烟气循环流化床法在引进的基础上已经实现了国产化应用 包括 10 多套当今世界上最大 容量 300MW 机组 目前该技术已应用于 600MW 机组 此外 我已开始尝试在烧结 机脱硫领域应用该技术 氮氧化物控制 我国燃煤氮氧化物控制技术的研发和应用尚处于起步阶段 投运的脱硝装置还不多 投运 的机组还未经过长期稳定连续运行的考验 此外 SCR 工艺使用的催化剂目前仍主要依赖 进口 是限制进一步工程化应用的关键所在 随着国家对氮氧化物控制的日趋严格 对脱 硝技术的需求将会大大增加 燃煤氮氧化物控制技术分为低氮技术和烟气脱硝技术两类 低氮技术是我国燃煤氮氧化物 控制的基本技术 烟气脱硝是对低氮技术的补充 适合于环境敏感 对排放要求较严的地 区 2 2 4 工业挥发性有机物治理 我国对工业有机污染物 VOCs 排放的控制与治理起步比较晚 排放标准的制订滞后 治理技术水平较低 与发达国家相比存在较大的差距 目前在我国工程化应用较好的 VOCs 治理技术有吸附回收 催化燃烧 蓄热燃烧 RCO 生物净化 以及吸附和催化集成的吸附浓缩 催化燃烧技术等 2 2 5 机动车污染防治 从污染防治技术来看 对机动车污染的控制仍然主要体现在对新车的排放控制技术方面 目前汽油车的主要核心技术仍然是电喷发动机配置三元催化转化器 随着排放标准的不断 加严 这种基本配置的控制水平得到了 50 以上的提升 同时 车载诊断系统 OBD 技 术对车辆排放控制装置达标使用的监测也起到一定的作用 相对而言 柴油车辆的问题较 为严重 氮氧化物和颗粒物污染大 特别是在用车辆 基本上没有有效的防治方法 2 3 研究开发热点 2 3 1 电 袋复合除尘技术 该技术将电除尘和袋式除尘的优点相结合 利用电除尘器的第一个电场将烟气中 80 以上 的粉尘收集下来 然后进入袋式除尘器 大大减轻了粉尘对滤袋的磨损 提高了过滤风速 延长清灰周期 电 袋复合除尘技术的除尘效率不受煤种 烟气工况 飞灰特性影响 排 放浓度可以长期高效稳定在 30mg m3 以下 该技术特别适合于对老机组或其它现有除尘器的技术改造 国家 十一五 863 计划课题已 安排了项目开展其大型化开发研究 2 3 2 滤料和纤维生产技术 重点开发 PTFE 和 PPS 特种纤维 提高其性能和品质 并降低生产成本和销售价格 努 力开拓适应电力 水泥 垃圾焚烧领域的高端滤料市场 促进高端滤料国产化 进一步降 低袋式除尘初始投资和更换滤袋的费用 重点开发玻纤膨体纱和玻纤覆膜滤料 提高拉丝 织布 后处理技术和覆膜技术水平 重 点开拓燃煤锅炉 水泥回转窑窑头 窑尾和垃圾焚烧炉的市场 2 3 3 适用于钢铁等工业行业的烟气脱硫技术 十一五 期间 国家非火电脱硫重点在钢铁行业 尤其是占钢铁行业总排放量 60 以上的 烧结机烟气脱硫 由于烧结机烟气与火电厂烟气相比具有烟气量大 二氧化硫排放不稳定 等特点 目前针对烧结机脱硫的成套技术还处于示范阶段 按照二氧化硫减排目标责任书 的规定 十一五 期间有 12 家钢铁企业 14 台烧结机要实施脱硫治理示范工程 2 3 4 烟气脱硝工艺及配套催化剂生产技术 开展燃煤电厂和大中型工业锅炉烟气脱硝工艺系统的研究 研发具有自主知识产权的烟气 脱硝技术 实现工程化应用 开展与 SCR 配套的高效催化剂生产工艺 载体成型工艺研究 实现国产化 降低生产成 本 2 3 5 新型 VOCs 净化材料生产技术 对于 VOCs 治理而言 高效的净化材料是其技术核心 在吸附材料方面 研发热点是 安全 高的着火点 高效 高的吸附容量 低的床层 气流阻力和疏水性 的颗粒状和成型状活性炭 溶剂回收专用活性炭和具有中孔结构的 油气回收用活性炭 对有机化合物具有选择性吸附能力的疏水性分子筛 在催化材料方面 研发热点是 对大多数有机化合物具有广谱催化氧化能力 对含氯 硫 等杂原子化合物具有抗中毒能力 对某些高温气体的净化具有抗烧结能力的系列催化剂 在生物材料方面 研发热点主要集中在微生物群落 复合菌剂和生物填料等方面 2 3 6 国 IV 国 V 标准下的重型车排放控制技术 重型柴油车排放标准 IV V 的实行时间表分别为 2010 年和 2012 年 个别城市会提前 1 2 年 需重点发展的技术主要为 由单体泵 泵喷嘴以及共轨式燃油喷射系统组成的燃油 喷射技术 氮氧化物选择性催化还原技术 颗粒捕集 排气再循环技术等后处理技术 研发使燃油中的硫含量降低至 100ppm 以下 甚至 50ppm 以下 的新技术 车载诊 断系统 OBD 3 固体废物处理处置技术 3 1 技术发展水平评价 生活垃圾处理技术发展迅速 形成了以填埋为主 焚烧比例稳步上升 堆肥不断萎缩的格 局 但各处理工艺的技术水平与国际先进水平以及实际需求都有一定的差距 工艺装备已 基本实现国产化 少数关键设备和材料依赖进口 我国常用的危险废物处理处置技术主要包括综合利用技术 固化 稳定化技术 焚烧技术 安全卫生填埋技术等 其中占主导地位的仍是焚烧技术和安全卫生填埋技术 医疗废物处 理处置技术主要是焚烧处理 非焚烧处理方法也有一定的工程应用 危险废物处理处置技 术水平与国际先进水平差距较大 3 2 重点领域技术现状 3 2 1 生活垃圾卫生填埋 生活垃圾处理量的 80 以上是采用填埋工艺 填埋技术在我国生活垃圾处理领域的主导地 位 在今后相当长的一段时间内不会改变 但生活垃圾填埋处理的比例将稳步下降 填埋 场中卫生填埋场的比例将明显上升 通过 十五 期间的科技消化和攻关 国内已具备填埋作业机械和防渗材料的生产能力 填 埋气体发电 制取汽车燃料等利用技术也有了突破性进展 但填埋场渗滤液仍旧是填埋工 艺中的薄弱环节 其处理工艺复杂 投资大 运行成本高 且关键材料反渗透膜需要进口 3 2 2 生活垃圾焚烧 近年来 生活垃圾焚烧处理增长显著 截止到 2006 年底 建成并投入运行的焚烧处理厂 有 68 座 其中焚烧发电厂有 53 座 已建成的 53 座焚烧厂中采用炉排炉和流化床炉的占 主要部分 但炉排炉的实际焚烧处理量明显多于流化床炉处理量 其它焚烧炉主要为链条 炉和立式炉 还有少量的热解炉和回转窑炉 中小规模的垃圾焚烧成套设备基本能够过关 但大型垃圾焚烧成套设备的国产化 大型炉排生产技术及焚烧工艺控制技术还有待研究 3 2 3 危险废物焚烧 国内已有各类危险废物集中焚烧装置 180 余座 主要焚烧一些稳定的有毒有害 化学解毒 效率不高 很难或不能生物降解的物质 焚烧炉多采用国内研究开发制造的旋转窑焚烧炉 和液体喷射焚烧炉 一般设置有烟气净化系统 多采用湿式除尘 虽然总体性能比早期 进口的焚烧炉好 但进料系统 烟气和监控系统一般较为简单 安全性也需进一步改进 3 2 4 医疗废物焚烧 用于医疗废物的焚烧技术主要是回转窑焚烧炉和 AB 间隙热解炉 近年来的新进展主要有 开发了能实现 24h 连续运行的热解炉 系统运行状态稳定 处理效率较高 适用于处理 10t d 以下的医疗废物 开发了层燃式连续热解医疗废物焚烧炉 该焚烧炉的特点是辊道 式炉排 悬浮燃烧方式 火焰总是处于医疗废物的下方 对医疗废物进行全方位包络式焚 烧 使焚烧更均匀 更彻底 同时降低燃烧消耗 3 2 5 医疗废物非焚烧 我国医疗废物处理方法仍以焚烧为主 为了满足医疗废物产生量较少的城市和地区以及县 级以下城镇的需要 我国引进 开发了医疗废物非焚烧处理技术 与焚烧技术相比 非焚 烧技术处理医疗废物具有投资低 运行费用低 可间隙运行 易操作管理 二次污染小等 特点 非焚烧医疗废物处理设备适用于 10t d 以下规模的医疗废物处理中心 非焚烧医疗 废物处理技术主要有 化学消毒集中处理技术 高温蒸汽集中处理技术 微波消毒集中处 理技术 3 3 研究开发热点 城市生活垃圾填埋气体减排技术 国产化单台装机容量为 800 1500kW 的填埋气体发电 机组 研发单套处理能力达到 500 1000m3 h 的填埋场气体制汽车燃料成套设备 生活垃圾填埋场渗滤液控制技术 经济 可靠的渗滤液膜处理工艺 实现关键设备和膜材 料的国产化 生物反应器型填埋场技术 探索可循环利用的填埋工艺 加快有机垃圾降解速度 降低温 室气体排放 从而实现对渗滤液 填埋气体和填埋空间有效控制和利用 大型生活垃圾集中焚烧系统工艺技术及设备 开发单台处理能力为 300 600t d 的焚烧炉 和焚烧烟气污染控制系统 在处理规模和整体技术水平上达到国际先进水平 危险废物安全填埋技术 利用国内丰富的膨润土资源优势 研制开发高效人工合成薄型膨 润土防渗卷材 建成膨润土防渗卷材产业化生产线 危险废物焚烧技术 按照危险废物集中处置原则 开发处置规模大于日处理 30t d 的旋转 窑焚烧炉 热解焚烧炉和熔渣式焚烧炉 在同等处理规模和整体技术水平上达到国外先进 水平 危险废物稳定化技术 研究开发有效 实用 成本低 便于推广应用的新型化学稳定药剂 4 噪声与振动控制技术 我国在吸声材料和吸声结构 隔声材料和隔声结构 消声器 隔振器及阻尼材料等常 规噪声与振动污染控制技术与产品方面发展得比较成熟 已经能够较好地解决环境保护和 劳动保护中遇到的噪声与振动污染控制问题 新技术 新材料的研究开发 应用也基本与国际接轨 在微穿孔板吸声材料和吸声结构 微穿孔板消声器 小孔喷注高压排气消声器的研究方面处于国际领先地位 4 1 技术发展水平评价 我国在吸声材料和吸声结构 隔声材料和隔声结构 消声器 隔振器及阻尼材料等常规噪 声与振动污染控制技术与产品方面发展得比较成熟 已经能够较好地解决环境保护和劳动 保护中遇到的噪声与振动污染控制问题 新技术 新材料的研究开发 应用也基本与国际接轨 在微穿孔板吸声材料和吸声结构 微穿孔板消声器 小孔喷注高压排气消声器的研究方面处于国际领先地位 4 2 重点领域技术现状 4 2 1 隔声 轻型隔声材料方面取得了较大进展 纤维水泥加压板 FC 板 聚碳酸酯板 PC 板 等 板材已完全国产化 且价格便宜 隔声罩 隔声门 隔声窗等隔声构件改进成拼装形式 拆装灵活 通用性强 便于设备的 维护和保养 随着交通建设的飞速发扎 开发了土建式隔声屏障 土建式和钢结构相结合的隔声屏障 轻型钢结构隔声屏障以及其他轻型结构隔声屏障等 具有隔声和阻尼等多功能的轻型复合 隔声材料陆续开发成功 并在噪声振动控制工程中得到日益广泛的应用 具有隔声和吸声 功能同时具有景观效果的声学材料已在研究开发之中 4 2 2 消声 从各类消声器的消声原理 消声结构 消声性能 测试方法等方面的发展来看 我国与发 达国家相比处于同等水平 个别领域如微穿孔板消声器 处于国际领先水平 我国自行设计制造的小孔喷注高压排气放空消声器产品 消声量高 体积小 安全性能好 居世界领先水平 产品主要应用于发电厂 化工厂 制药厂 炼油厂 钢铁厂 纺织厂等 并有部分产品出口 4 2 3 隔振 国产金属弹簧隔振器 橡胶隔振器和复合隔振器 阻尼弹簧隔振器 基本可满足国内市 场的需要 机床专用的橡胶隔振垫铁还出口到发达国家 特大型隔振器目前国内只能解决 一部分 仍有部分工程建设依赖进口 大载荷阻尼弹簧隔振器的研究开发已经取得了突破性进展 研制成功载荷范围 100 1000kN 固有频率 2 3 5Hz 阻尼比 0 06 0 30 的大载荷阻尼弹簧隔振器 可应 用于大型压力机群 球磨机 锻锤等强振设备 主要性能指标已达到国际先进水平 此外 用于轨道交通减振降噪的钢弹簧浮置板道床正在研究开发之中 国产橡胶挠性接管 俗称橡胶软接头 直径最大可做到 1600mm 工作压力最高到 16MPa 一般使用温度为 15 115oC 特殊情况可高达 180oC 技术性能已达到国际先 进水平 产品出口 4 3 研究开发热点 交通噪声振动污染控制技术 如低噪声路面技术的研究与应用 道路隔声屏障的建设以及 敏感建筑物的建筑隔声处理 隔声门窗 等 轨道交通隔振技术 如钢弹簧浮置道床隔振 技术 高隔声性能的轻质墙体与楼板隔声材料