污泥处理方案2.docx

1、污泥处理方案2120吨污泥高温好氧发酵处理项目建议书机械科学研究总院ACADEMY OF MECHINERY SCIENCE & TECHNOLOGY机科发展科技股份有限公司MACHINERY TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co. ,Ltd二零一一年四月一、污泥处理规模及处理标准.污泥处理量本项目设计规模120t/d。根据物料衡算图计算：每日处理污泥120t （80%含水率），产出营养土约35吨（40%含水率）。 按360工作日计算，年处理43200t脱水污泥，产出营养土 12600吨。.污泥处理标准本工程的污泥无害化处理要求满足中华人民共和国国家标准城镇污 水处理厂污染物排放

2、标准（GB18919-2002）中有关如下条文：城镇污水处理厂的污泥应进行稳定化处理，稳定化处理后应达到表1-1 的规定。表1-1污泥稳定化控制指标稳定化方法控制项目控制指标厌氧消化有机物降解率（）40好氧消化有机物降解率（）40好氧堆肥含水率（%）50蠕虫卵死亡率（）95粪大肠菌群菌值考虑到处理后物料的综合利用途径，本项目设定:生物干化后熟料含水率不大于40%o处理后物料的综合利用途径分析L3.1园林绿化基本指标应满足城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质 (CJ248-2007) o经过生物干化后的物料，仍保持着较多的有机质和N、P、K等有效营 养成分，在重金属等有害物质达到相关标准要求的前

3、提下，可以应用于园 林绿化领域，城市苗圃基地用肥等，也可以应用于城市周边荒地、山坡土 壤改良、速生林地、果树种植等领域。该途径可以产生一定经济效益，市场开发有针对性，主要针对园林绿 化行政主管部门、林场、林纸一体化项目等，推广较容易。L3.2制建材基本指标应满足城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质 (CJ/T289-2008)。经过生物干化后的物料，熟料含水率降到30%左右，通过与粉煤灰、 粘合剂等混合压制成型，作为混凝土砌块、便道砖的替代品，可以广泛应 用于建筑领域。该途径可以产生一定经济效益，市场开发有普遍性，主要针对建材生 产商和用户，推广中竞争较激烈，需要相关政策扶持。133制复混肥料基本

4、指标应满足农用污泥中污染物控制标准(GB 4284-84)。成品质量应满足有机一无机复混肥料(GB18877-2002)o经过生物干化后的物料，仍保持着较多的有机质和N、P、K等有效营 养成分，在重金属等有害物质达到相关标准要求的前提下，可以与化肥经过精混造粒，制成各种用途的有机无机复混肥料，应用于农业或者花卉养 植、草坪养护等专业领域。该途径产生经济效益最为明显，市场开发有针对性，主要针对复混肥 料生产商和经销商，推广较容易。表1-2污泥农用时污染物控制标准限值序 号控制项目最高允许含量（以干污泥计，mg/kg）酸性土壤（pH=）1总锦5202总汞5153总铅30010004总格600100

5、05总珅75756总银1002007总锌200030008总铜80015009硼15015010石油类3000300011苯并（a）花3312多氯代二苯并二恶英/多氯代二苯并 吠喃（PCDD/PCDF 单位i ng/kg）10010013可吸咐有机卤化物（AOX）（以CI计）50050014多氯联苯（PCB）L3.4辅助燃料经过生物干化后的物料，仍保持着较多的有机质，虽然与生料相比较 有机质含量和热值均有所降低，但由于含水率大幅降低，因此可以作为辅 助燃料与高热值垃圾混合焚烧。该途径效益主要体现在节能减排方面，直接经济效益不突出，推广必 须与垃圾焚烧或者电厂相结合。135填埋场覆盖土以上用途均

6、无法实现时，成品熟料可以作为垃圾填埋场覆盖土使用， 因为成品熟料的含水率满足城镇污水处理厂污泥处置混合性填埋泥质 （Q249-2007）要求。二、污泥无害化处理处置技术分析及工艺方案论证污泥处理、处置技术分析与比较2.1.1污泥填埋污泥填埋分为单独填埋和混合填埋。单独填埋的基本方式是污泥经过简单的灭菌处理，直接倾倒于低地或 谷地后加以封固。污泥的卫生填埋始于1960年，技术比较成熟，但是填埋 需占用大量土地、耗费可观，污泥中含有的各种有毒有害物质易污染地下 水。随着人口增加，土地资源匮乏，可供填埋的场地已十分有限。如美国 环保局估计今后20年内，美国现有的80%的填埋场将关闭。在我国，混合填埋

7、是大部分采用填埋技术处置脱水污泥的出路。但在 管理方面：由于垃圾和污泥分属环卫和市政两个不同的行政部门管理，在 体制上还需进一步理顺；在技术方面：机械脱水污泥（在我国通常是 20%DS）,剪切强度低，不容易使用机械设备来运输和处置，同时由于安全 问题（病原体、臭味、污泥消化导致的气体爆炸等等），通常不能满足填埋 场的要求，垃圾填埋厂不愿意接受污水处理厂的污泥。该技术在国内应用较多，但目前填埋技术无论从技术上还是政策上总 体处于濒临淘汰状况。示范工程：上海老港垃圾填埋场污泥单独填埋项目。图2-1上海老港垃圾填埋场污泥单独填埋项目图片资料2.L2污泥热干化常见的工艺有自然干化和加热人工干化。自然干

8、化主要利用太阳能，蒸发水分，因而投资低、成本低、干化效 果好，但占地面积大，容易兹生蚊蝇、散发臭气。加热干化，主要是采用热量对污泥进行干燥处理。热量来源：化石类 燃料、工业余热；热量形式：烟气、蒸汽。污泥热干化技术种类较多，如直接加热转鼓式干化器、气体循环、间 接加热回转室、流化床等等，目前国内应用经验不足，只能根据热干化的 实际需要和国外经验确定。污泥热干化在国内属于新兴的技术，经验不足。 污泥的含水量等性质，对热干化的污泥负荷量有显著影响。1995年以前国 外应用直接加热转鼓式干化器较多，干化后得到稳定的球形颗粒产品，但 尾气量大，处理费用昂贵。1995-1999年间出现了间接加热系统，尾

9、气量要 小得多，但干化器内部磨损严重且难以生产出颗粒状产品。气体循环技术 使转鼓中的氧气含量保持在10%以下，提高了安全性。间接加热回转室适 用于中小型污水处理厂。此外还出现了将机械脱水和热干化一体化的技术, 即真空过滤带式干化系统和离心脱水干化系统。2000年以后的美国热干化 设备，出现了以蒸汽为热源的流化床干化设备，带有产品过筛返混系统， 其产品的性状良好，与转鼓式干化器是相似的。蒸汽锅炉（或废热蒸汽） 和流化床有逐渐取代热风锅炉和转鼓之势。转鼓式干化器仍将继续扮演重 要角色，同时也向设备精、处理量大的方向发展。利用热能将污泥烘干至需要的含水率，热干化过程的高温（大于90 ） 灭菌效果彻底

10、，产品可完全达到杀菌卫生指标。含水率10%以下，微生物 活性完全受到抑制，运输与储存过程中不会产生臭味等有机物腐化现象， 即达到稳定化，有利于长时间储臧和运输。污泥干化后呈颗粒或粉末状， 保持了原有的营养成份，做农用肥料的市场可行性大，基本不受运输条件、 季节性需求变化的影响。污泥加热干化配有除臭设施，对周围环境影响小。 先进的干化车间布置紧凑，占地面积小。其缺点在于：1）能耗很大。蒸发1吨水需消耗lOOOkW电能或90lOOrr?天然气。2）干化过程中物料燃烧、爆炸等安全问题需要特别关注。污水污泥产 生的粉尘是Stl级的爆炸粉尘，其粉尘爆炸常数范围为。200。主干燥器、 粉尘收集和处理装置、

11、造粒和最终处理装置均有潜在的粉尘爆炸的危险。 干燥后，干燥设施内的干燥产品也可因自热导致燃烧或因另有空气加入导 致燃烧的加剧。储料仓的干燥产品也可能自燃。在欧美己经发生了很多起 干燥器爆炸/着火和附属设施着火的事件。3）污泥热干化产品遇水将再次成为含水污泥，污泥焚烧灰含有较多的 重金属和放射性物质，故皆须妥善保存、利用或最终处置。4）污泥热干化的尾气，含有臭气和其它污染物质。污泥焚烧的烟气， 含有危害人体健康的污染物质。二者如不处理或处理不当，可能对大气产 生严重污染，故要求必须达标排放。示范工程：北京清河污水处理厂污泥热干化项目。2.L3污泥焚烧污泥焚烧相对于热干化需要建设专门处置污泥的焚烧

12、炉（循环流化床 锅炉）和配套的污泥全干化设施，热能不足部分直接在焚烧炉中添加燃煤 或其它燃料补充。焚烧将污泥矿物化并释放出一定的能量，使污泥达到最大程度的减容。 焚烧过程中，所有的病菌病原体被彻底杀灭，有毒有害的有机残余物被热 氧化分解。污泥既可以单独焚烧，也可以和其它废液、废气和固体废弃物 混烧。污泥焚烧是否需要外加燃料，取决于污泥本身的热值（有机物含量） 和污泥的含水率。机械脱水污泥焚烧前往往要进行干化处理，以便使污泥 能够燃烧，从而减少辅助燃料的消耗量，降低运行成本；并需要对尾气进 行处理，以便达到规定的排放标准；应考虑对废热进行回收利用等。污泥焚烧的优点是处理时间短、占地面积小、残渣量

13、少、达到了完全 灭菌的目的，减量化效果最为明显。该法的缺点是工艺复杂，一次性投资 大；设备数量多，操作管理复杂；由于污泥的热值偏低，仅为标准煤的30% 60%,单独焚烧具有一定难度，故应与热值较高的垃圾或燃料煤同时焚烧, 能耗高，运行管理费亦高；焚烧过程存在“二嗯英”污染的潜在危险。此 外，干化污泥、未干化污泥与燃煤混合焚烧，物料性质存在较大差异，燃 点不同，易造成未充分燃烧的有机质颗粒在烟道熔融或半熔融黏结。干化 用导热油的换热面设置在高温炉膛内，导热油裂解严重，更换成本较高。 由于混烧需用燃煤助燃，又要防止床温过高造成死床（已发生多起），必须 增加助燃空气，烟气量增加，运行费用增加。表2-

14、3污泥及燃料的热值材料热值(kJ/kg)脱水后干化后无水燃料标准煤29300木材19000泥煤18000煤砰石W12550污泥初沉污泥1071518920二沉活性污泥1329515215混合污泥1200516957上海石 洞口污 水厂混合污泥11078158182002 年 北乐 高碑店生污泥983014360消化污泥11120消化污泥与浓缩污泥混合1098011910天津 纪庄子鲜污泥559（75%水分）12603 （水分）13823陈污泥1346 （75%水分）13873 （水分）15257天津 东郊鲜污泥1672 （75%水分）12895 （水分）14187陈污泥1718 （75%水分）

15、13134 （水分）14375示范工程：上海石洞口污水处理厂污泥焚烧项目。图2-3上海石洞口污水处理厂污泥焚烧项目图片资料2.1.4污泥堆肥（生物干化）堆肥，又称堆肥化、生物干化。起源于早期农业堆肥技术，包括厌氧 和好氧两种类型，工业化堆肥主要采用高温好氧堆肥技术0污泥高温好氧堆肥技术是利用生物能，将污泥彻底熟化降解的高效生 化反应过程。既可以充分利用资源，同时又节约了最终处置费用。国外己 经把满足土地利用要求的污水污泥改称为“生物固体(biosolids)”。机械化 好氧堆肥的主要技术特点有：节约能耗，化害为利，无二次污染。污泥中有机物在氧化作用下与好 氧菌充分反应，放出热量，使堆肥物料自然

16、产生高温，无论室外温度如何, 均能保持60以上的高温。这种生化反应过程不需施加任何燃料。生物能 使小分子有机物分解，大分子有机物降解稳定化。好氧发酵过程不产生甲 烷等厌氧气体，产生较小的臭味，由于持续高温，杀死病原体和杂草种子, 彻底使污泥无害化。高温好氧堆肥法与污泥中温厌氧消化比较，具有节约投资、节约运转 费，无二次污染的优点。污泥中温厌氧消化投资高于好氧堆肥2倍，运转 中需要使庞大体积的液态污泥维护中温过程，消耗能量，且中温消化不能 达到彻底灭菌，消除病原体的目的。因此中温消化污泥仍需进行污泥最终 处置。高温发酵生物过程可以生产出高品质的有机肥料，由于污泥中富含N、 P、K等营养物质，在好

17、氧菌作用下稳定熟化，易于被植物和作物吸收。高 温好氧发酵过程所产生的生物有机肥料，易于深加工，有益于微生物的繁 殖，可加工成菌肥，也可与营养素混合制成复混肥及各种土壤改良剂。目前采用的主要工艺形式分为静态和动态两种，又可根据物料堆放形 式分为条垛式和仓式两种，其它还有一些反应器堆肥一般应用于小型项目 中。该技术在国内相对较多，目前保持正常运行的包括唐山西郊污水处理 厂污泥堆肥项目、唐山西郊污水处理二厂污泥堆肥项目、太原河西北中部 污水处理厂污泥堆肥项目、洛阳渡东污水处理厂污泥无害化项目、北京大兴庞各庄污泥消纳厂项目等等O示范工程：唐山西郊污水处理二厂污泥堆肥项目。图2-4唐山西郊污水处理二厂污

18、泥堆肥项目图片资料2.1.5污泥电厂混烧该技术将脱水污泥或半干化后的污泥以较低比例掺混在电厂锅炉的燃 煤中混烧。主要优点是可以利用现有设备，投资低，运行费用较低。主要 缺点是由于污泥燃点低，飞灰比例高，混烧易造成飞灰在烟道内熔融黏结 阻塞，影响换热器效率。由于某些污染物（如重金属）无法采用加高烟囱 实现远播稀释，这些物质会飘落到方圆数公里内的近地而，对周边环境影 响较为严重。此外这种方法被认为是一些地方小火电死灰复燃和环保不达 标电厂“戴环保绿帽子”的典型做法。有关混烧立法的缺失，使得选择该 方法进行污泥处置的投资面临较高的政策风险。示范工程：常州广源热电公司污泥处置项目。图2-6常州广源热电

19、公司污泥处置项目图片资料2.1.6碱性物理稳定化碱性物理稳定化是在污泥中加入石灰或水泥窑灰等碱性物质，使污泥 pH12并保持一段时间，利用碱性和石灰放出的大量热能杀灭病原体、降 低恶臭和钝化重金属。但碱性物理稳定后的污泥含碱性，再利用困难，并 且处理过程中放出大量臭气。主要应用于小型临时无害化处理项目。2.1.7海洋投弃污泥中含有大量的有机物、重金属等有害物质，海洋投弃在某种程度 上是一种污染由陆地转移到海洋的消极的方法，随着人们对海洋环境的逐 渐重视，对污泥投海弊端的逐渐认识，污泥投海的处置方式正越来越被大 多数国家所禁止。欧共体在1991年5月颁布，自1998年12月31日起， 不得在水体

20、中处置污泥。1988年美国已禁止向大海倾投污泥。2.1.8污泥造粉工艺该工艺就是将污水处理厂内脱水后的污泥（含水率80%）进行二次脱 水处理，使污泥含水率降至40%以下，形成稳定的半干化污泥，并由污泥 造粒机破碎成颗粒后再进行自然干化，将含水率降至30%左右，最终由污 泥造粉机将污泥颗粒粉碎并继续干化，制成含水率15%左右的污泥干粉。该工艺的不足之处在于：1）由于污水的种类及污水处理工艺的多样性，产生污泥的溶胀性、假 塑性也大不相同。加入催化剂后，污泥造粉技术对不同污泥的胶态结构破 坏、泥与水的表面张力的改变，以及对亲水性有机胶体物质的分解程度相 差较大，脱水效果具有较大的不确定性。2）由于该

21、工艺需要添加污泥改性脱水剂，因此需要在脱水后的污泥中 添加水分以对药剂进行溶解。药剂的添加量为3%,添加水量为5%,无形 当中，该工艺增加污泥处理中心的运行成本；3）污泥造粉工艺对于污泥的脱水采用两步，第一步是将污泥的含水率 由80%降到40%以下，第二步是将污泥的含水率由40%降至IJ 5%15%。第二 步处理1吨含水率40%的污泥仅减少吨水。4）污泥造粉工艺只是一种纯物理的方法，并没有对污泥中的一些有毒 有害物质进行去除和降解，因此该工艺没有达到对污泥的减量化和稳定化 要求；热干化焚烧电厂混烧碱（石灰）稳定生物干化（堆肥）优点占地面积节省，自 动化程度高。适用 于占地要求苛刻的占地面积节省

22、,减 埼化、无害化效果 最好。适用于无害利用原有设备，建 设周期短，在不考 虑尾气达标前提下工艺简单，无害化 效果好，适用于临 时应急处理项目。工艺成熟稳定。利 用生物质能源，节 省投资和运行费项目。化要求高且用地紧 张的项目。投资较节省,适用 于临时处理项目，用。适用于各种规 模项目。问题投资、运行费用高。 需要外加燃料，运 行成本存在不可控 风险。存在潜在爆炸风险 （殴美已发生多起 类似事故）。投资、运行费用高。 需要外加燃料，运 行成本存在不可控 风险,技术存在不成熟因 素O二恶英问题难以彻 底解决污泥与燃料燃点不 同，影响机组正常 运行。重金属物质会飘落 于周围几公里范围 内并持续富积

23、。“小火电”混烧逃 避“关停”存在较 大政策风险。需要消耗大量生石 灰资源。减量化效率低。产生的物质具有强 碱性，销售无市场, 处置有难度。重金属物质制约着 堆肥产品的应用推 广，占地面积较大.臭气污染控制也是 推广制约之一。投资33万元/ （吨/日）55万元/ （吨/日）10万元/（吨/日）1020万元/（吨/日）15-25万元/（吨/日）运行 成本300元/吨（天然气）270元/吨（煤）150元/吨100元/吨90元/吨成品 出路作为大型堆肥干物 料外运填埋作为基肥销售100-200 元/吨示范 工程北京清河热干化项 目 300t/d上海石洞口焚烧项 目 200t/d常州广源热电混烧 项目

24、 100t/d （2006 年）北京方庄碱稳定项 目 30t/d （2006 年）北京大兴堆肥项目520t/d （2001 年）通过比较可以看出污泥堆肥技术作为投资节省、运行成本最低，成熟 可靠的技术，是目前比较适合于中国国情的污泥处置技术。污泥堆肥技术比较选择污泥堆肥技术在市政行业应用主要分为以SACT工艺为代表的动态堆 肥仓工艺和静态堆肥仓工艺两种，下表针对各自技术经济特征进行比较：动态堆肥仓工艺静态堆肥仓工艺工艺特点通过堆肥专用翻堆机将物料从仓的一端向另 一端移动，实现物料总体流动状态，翻堆过 程中使物料空隙率增加，仓底曝气效率提高Q物料始终处于相对静止状态，需要添加大量 干物料以增加空

25、隙率，较长间隔时间翻堆仅 一定程度上缓解物料塌落密实、空隙率降低 的问题，仓底曝气效率较低。停留时间10-14 天18-24 天仓型翻堆+曝气曝气（主）+翻堆（辅）布料深度最大2m最大1.5m占地面积较小较大车间高度小，满足机械安装高度即可。大，需要满足有人驾驶机械操作空间。是否封闭可以做到完全封闭。为保障人员安全，无法全封闭。物料进仓方式自动机械布料，或装载机布料自动机械布料，或装载机布料物料出仓方式自动机械出仓，或装载机出仓仅能装载机出仓翻堆机配备，每日翻堆一次配备，每周翻堆一次外加干物料量可以不加或者少量添加必须大量添加以维持物料空隙率干物料储运基本没有必须考虑场地、防火等问题臭气污染通

26、过封闭仓体配合主动除臭系统完成，安全 可靠，完全可控。通过调行物料性质，减少翻堆过程实现，仍 有臭气外溢，且控制水平低。示范工程唐山西郊污水处理二厂污泥堆肥项目（两座 动态发酵仓，2005年建成）烟台莱山污水处理厂污泥堆肥项目 （两座静态发酵仓，2004年建成）设计、总承包 单位机科发展科技股份有限公司机科发展科技股份有限公司通过比较可以看出，动态仓从技术和经济等方面都比较占优势，但需 要实施者具备较强的机械设计能力和系统集成能力。SACT工艺流程及工艺特点制约污泥堆肥技术工业化应用的主要瓶颈问题包括占地面积问题、臭 气外排造成二次污染问题和操作员工职业健康安全问题。SACT工艺在经济可靠的前

27、提下，很好地解决了上述问题。SACT工艺流程如下：30t/d成品营养土（熟料）SACT系统七个特点：节省占地、免干物料、模块化、无人操作、高效 除臭、节省投资、节省成本。具体体现在以下方面：（1）堆肥发酵仓模块化，方便远期扩建。（2）堆肥模块物料深度最大可达2.2m：节省占地。（3）堆肥模块之间可以实现翻抛机水平垂直二维转仓：成倍节省占地 面积（本项目考虑水平转仓）。（4）堆肥模块内部容积效率高达45%；每个模块自由空间容积仅675 R?（传统工艺相同处理能力系统自由空间容积约2000m3）；除臭换气量较传 统工艺减少60%以上：高效除臭，节省成本。（5）隧道式发酵仓替代臭气收集管道，且效率提

28、高：节省投资。（6）针对主要臭气源NH3、WS、VOC,终端除臭有针对性分段考虑：高效除臭。循环水终端除臭系统除臭原理示意图（7）系统集成与优化改进相结合，使操作员工与污泥彻底隔离：无人 操作。注意:物料粘性和含水率不同，对于输送储存设备设施提出苛刻要求， 需要大量非标机械设计辅助完成。（8）免干物料，且节省成本。原因如下：秸杆等干物料来源和价格不稳定；秸杆等干物料储运占地面积很大，切存在火灾隐患；秸杆等干物料中C元素多以纤维素等大分子形式存在，调节C/N效 果有限；市政污泥C/N比一般较低，不妨碍好氧发酵过程的展开,多余的N将 以NH4+或者NH3形式存在；动态发酵翻堆次数多，通过机械作用改

29、善物料孔隙结构。三、污泥处理工艺方案.工艺流程说明干料由载重车运入厂内，由气力输送系统送入干料料仓储存，料仓容 积不足时运入临时堆场暂存。生料由污泥专用车运入生产车间倒入生料地 坑储存，地坑容积不足时运入临时堆场暂存。生料由位于地坑底部的螺旋输送机收集并输送到设置在地坑一端的垂 直螺旋输送机；再经过变速螺旋按照预定量进入混料机料斗；干料由干料 料仓底部变速螺旋按照预定量进入混料机料斗；熟料由熟料料仓底部变速 螺旋按照预定量进入混料机料斗；混料机将三种物料充分混合搅拌，完成 混料过程。含水率控制在55-60%的混合物料由混料机出口经过上料螺旋输送机， 落到布料皮带输送机上；在指定仓位上方的卸料器

30、落下，混合物料随之落 入指定仓位，完成自动进仓过程。翻堆机由仓尾（出料端）向仓首（进料端）行走，物料向出料端移动, 最靠近仓尾的熟料落入到位于仓尾边上的出料皮带输送机上，完成自动出 仓过程。出料皮带输送机最远端搭接回流皮带输送机，将熟料输送到熟料料仓 内，在熟料料仓满仓后，熟料通过设置在回流皮带上的卸料装置落到等待 在皮带下方的载重车内，运送至成品库。熟料在成品库内按照顺序由装载机堆置成堆垛，经过14天左右的后 熟，成品可以根据品质作为肥料基质、土壤改良剂、生物燃料、建材辅料 或者垃圾填埋场覆盖土外运综合利用。封闭堆肥仓的臭气由收集系统收集送到生物除臭系统处理，堆肥仓与 混料区连接处、门窗等位置设置植物液喷淋除臭装置，在夏季开启喷淋除臭。图3-1工艺流程图,厂区平面布置工程拟占用土地约为85