年处理8万吨污泥制陶粒砌块生产线建设可研报告.docx

1、年处理8万吨污泥制陶粒砌块生产线建设可研报告青岛城投环境能源有限公司青岛四产新型建材有限公司青岛市城市污水厂污泥资源化处置项目年处理8万吨污泥制陶粒砌块生产线可行性研究报告工程代号： LS921山东省建筑材料工业设计研究院山东济南二一一年十一月附图：1、厂址区域位置图2、厂区总平面布置图3、工艺设备平面布置图第一章 总论1.1 城市概况1.1.1 自然地理位置青岛市位于山东半岛西南部，黄海之滨，胶州湾畔，东经1193012100北纬35353709，东南频临黄海，与朝鲜半岛、日本隔海相望，北与烟台市，西南与日照市接壤，面积为10654km2。1.1.2 城市简介青岛市是我国沿海开放城市之一，也

2、是全国十五个经济中心城市、六个计划单列城市和十六个副省级城市之一。青岛市现下辖莱西、平度、即墨、胶州、胶南五个县级市和市南、市北、四方、李沧、崂山、城阳及黄岛七个区。青岛是一座景色秀丽的海滨城市，工业发达，兼有天然良港，是中国主要的对外贸易口岸之一，也是中国主要的海洋科研基地。其三面环海，一面依山，冬无严寒，夏无酷暑，是驰名中外的旅游避暑及疗养胜地。1.1.3 城市总体规划目前青岛市已基本完成新一轮总体规划及各专业规划的修编工作，新一轮总体规划中确定其城市性质是：中国东部沿海重要的中心城市，国家历史文化名城，国际港口城市、滨海旅游度假城市。城市发展的总目标是：实现经济、社会和环境相协调的可持续

3、发展，将青岛建设成为富强、文明、和谐的现代化国际城市。城市职能是：中国东部沿海的区域经济中心、现代化服务中心、文化中心，国家海洋科研及海洋产业开发中心，国家重要的现代化制造业及高新技术产业基地，东北亚国际航运中心，国家重要的区域性航空港，国际滨海旅游度假胜地。1.2 项目概况1.2.1 项目名称青岛市城市污水厂污泥资源化处置项目，年处理8万吨污泥制陶粒砌块生产线。1.2.2 项目单位青岛城投环境能源有限公司青岛四产新型建材有限公司1.2.3 项目地址青岛市城阳区河套街道办事处大涧村北1.3 企业概况青岛城投环境能源有限公司是青岛城投集团全资子公司，2008年初注册成立，注册资金5000万元。其

4、业务范围涵盖了水厂、污水处理、垃圾处理等市政和环保基础设施、水源热泵、地源热泵等新能源以及相关工程项目的开发投资，目前拥有员工24人，拥有投资、污水处理、财务、预决算、工民建等各方面专业人才。根据青岛市十四届人民政府第7次市长办公会有关精神，市内四区污水处理厂国有资产划归城投集团，目前拥有青岛开投双元水务有限公司、青岛城投大任水务有限公司、团岛污水处理厂、楼山河污水处理厂、青岛首创瑞海占股60%、拥有海泊河和麦岛污水处理厂国有资产股份（占股40%）。2009年底进行所辖污水处理厂的由GB18918-2002二级标准升级到一级A标准，升级改造完成后，上述市内四区、城阳区、即墨市9座污水处理厂总设

5、计规模84万吨/日，污水处理厂总资产超过20亿元，职工总人数超过360人；拥有海湾中水100%股份，正在建设小涧西垃圾渗滤液处理工程，积极探索因地制宜经济可行的污泥处置技术。青岛城投环境能源有限公司把水源热泵、生物质能等新能源作为战略投资方向之一，新能源将成为投资增长点之一。环能公司已进行了污泥厌氧消化产生的沼气发电，利用热泵技术从污水厂出水中提取赋存的冷/热量为周围建筑供热制冷；开发中水景观利用、冲厕、绿化、洗车等多种用途，取得不错的效果。青岛四产新型建材有限公司是研制开发、生产和销售建筑新技、新材料、新产品的民营企业。公司宗旨为“质量第一，诚信至上”。以创新建筑节能墙体材料为基础，以发展绿

6、色环保建材产品为目的，从而为人类住宅康居工程做出贡献。超轻海泥陶粒制造与高效节能墙体保温成套技术，是青岛四产新型建材有限公司自主开发的技术。该技术独立设计完成工艺设备制造，其烧结工艺技术已申请一项国家发明专利（专利号：00111382.8），该产品已通过省级科技成果鉴定，填补了国内空白。青岛四产新型建材有限公司对青岛胶州湾北部淤积海泥的形成与分布情况进行了调查，通过分析化学成分、矿物组成和颗粒构成情况，确定了在技术上和经济上用其烧制轻质陶粒是可行的。试验和试产结果证明，利用海湾淤积污泥烧制轻质高强陶粒是成功的，它的综合技术指标达到和超过了国家相应产品标准要求。该产品是利用淤积海泥为原料，自行研

7、制开发的新型环保节能材料。该产品开辟了青岛地区及我国沿海地区利用淤积海泥烧制超轻质陶粒的新途径。该产品其性能指标达到或超过GB/T17431国家技术标准要求。超轻质陶粒规格5-20mm，堆积密度400-500kg/m3，筒压强度为1.4MPa，氯离子含量仅为0.001%，适合于配制保温、结构保温和其他用途的轻骨料混凝土及制品。生产推广应用结果证明，用其制造的海泥陶粒混凝土及墙材产品给生产企业和国家带来了十分显著的技术经济效益和社会效益。青岛四产新型建材有限公司，法人代表：王深。于2011年6月3日，申请了发明创造专利（申请号或专利号：201110149124.2），发明创造名称：城市污水处理厂

8、污泥处置及资源化利用的方法。本发明所要解决的技术问题是，提供一种城市污水处理厂污泥处置及资源化利用的方法，该方法不仅解决了城市污泥所带来的种种问题，而且还变废为宝，将污泥资源化利用，使其转化成为产品为人们所使用。本发明的一种城市污水处理厂污泥处置及资源化利用的方法，针对城市污泥本身的组成特点，成功的解决了污泥所带来的排放问题，使不能烧制成陶粒的污泥在不添加任何辅助原料的同时，能烧制成高品质的陶粒。这也是本发明的最突出的特点，即以城市污水处理厂的污泥为原料，在不添加任何如其它组份的情况下，直接对其进行处理，使其能烧制为可以被人们继续利用的陶粒。本发明对污泥处置及资源化利用的方法是将污泥通过脱水处

9、理，使污泥中的含水量达到一定比例后，再对其匀化处理，造粒、烧结、破碎、分筛处理，使其达到陶粒的标准。关军委员提出“关于尽快制定我市“鼓励污泥无公害利用处置扶持政策”案”，青岛市政协十一届四次会议会字第515号提案，于二O一一年五月二十四日，得到了青岛市发展和改革委员会的答复。青岛四产新型建材有限公司与青岛城市建设投资（集团）有限责任公司（下属单位：青岛城投环境能源有限公司），双方积极合作，积极开展项目前期准备工作，委托山东省建筑材料工业设计研究院完成“青岛市城市污水厂污泥资源化处置项目，年处理8万吨污泥制陶粒砌块生产线”项目可行性研究报告的编制工作。山东省建筑材料工业设计研究院始建于1979年

10、，是省属重点科研设计单位。位于济南市风景秀丽的青龙山脚下，占地面积19000余平方米，建有科研设计检测用房5000余平方米，各种科研设计检测设备上百台套，已实现设计、管理计算机化、网络化，拥有坚实的设计研究技术基础、先进的装备条件和健全的质保体系。现有职工120人，专业技术人员98人，其中高级工程师47人、工程师26人，涉及的专业有水泥、墙体材料、水泥制品及混凝土砌块、化学建材、非金属矿、建筑、结构、总图、设备、环保、供配电、自动化、给排水暖通、化学分析、工程经济等，人员结构合理、专业门类齐全。山东省建筑材料工业设计研究院具有中国建筑材料工业工程设计甲级、工程咨询甲级、建筑工程设计乙级等行业资

11、质。承担水泥、新型建筑材料、非金属矿山、民用建筑等工程设计与咨询服务；建材新设备、新产品开发及推广应用；水泥及混凝土外加剂、建筑涂料的开发应用；建材工业新材料检测等业务。山东省建筑材料工业设计研究院，迄今已与国内26个省、市、自治区建材工业和社会各界的数百家企事业单位建立了良好的业务合作关系。先后完成各类工程设计咨询项目上千项，获省部级优秀工程设计一等奖、二等奖、三等奖7项。完成建材科研成果12项，有5项成果获省级新技术、新产品奖励。制定山东省地方标准4项。在水泥、新型建材、非金属矿山、资源综合利用等领域的设计研究特色突出，处于国内建材行业先进水平。通过与冶金、电力、煤炭、化工等相关行业广泛、

12、深入的合作，在钢铁渣、粉煤灰、煤矸石、磷石膏等各类工业废渣的综合利用方面取得丰硕的成果。水泥工程设计近年来走出国门，先后承担刚果、孟加拉、印度、哈萨克斯坦、尼日利亚、越南、肯尼亚、阿尔巴尼亚、匈牙利、叙利亚等一大批国外水泥工程的咨询设计任务。秉承“技术一流、服务一流”的理念，将充分发挥技术优势，与各界朋友精诚合作，共同发展。随着青岛市污水处理厂的建设和投入使用，全市污水处理率逐年提高，污泥产量持续增加，截止2010年底青岛市内四区污泥产量500吨/日。青岛市“无害化、减量化、稳定化、资源化”的污泥处置工作尚处于研究试验阶段。针对提案中对污泥资源化建材利用技术，青岛市发展与改革委员会会同市政、环

13、保和城投公司等部门和企业，联合对青岛四产新型建材有限公司利用污泥制陶粒进行实地调研，并就有关情况进行了交流，大家一致认为：利用污泥制陶粒，符合我市提出的采取多种污泥处理方式原则，是一种可以将污泥变废为宝、降低生产成本、具有较好经济效益的处理方式。提出拟建“青岛市城市污水厂污泥资源化处置项目，年处理8万吨污泥制陶粒砌块生产线”。1.4 项目提出的背景及建设的必要性随着城市规模的扩大，人口的增多，城市污泥呈现出逐年递增的状态，对于日益增长的城市污泥的处理，是人们共同关注的热点问题之一。污泥中含有大量的粗纤维、蛋白质、脂肪等有机物，还含有大量的病原菌、寄生虫/卵、铜、锌、镉、汞等重金属，盐类及多氯联

14、苯、二恶英、放射性核素等难降解的有毒有害物质，这些物质如果处理不当，将对会环境和人类及动物健康造成较大的危害。1.4.1 目前国内生活污泥处理现状目前对城市污泥处理厂所产生的居民生活污泥其采取的主要处理措施是以填埋为主，其它的处理方式有干化焚烧、堆肥处理、污泥超声波破解技术等。污泥填埋分为单独填埋和混合填埋，现大多采用的是将脱水污泥与城市垃圾混合填埋较多，该是目前污泥处理的最主要的方法，但是该方法的缺点是占地大，而且由于填埋时会产生大量的渗沥液，且其所含的重金属、病原菌等，增加了渗沥液处理的负担，造成了严重的二次污染。污泥填埋前必须经过脱水处理，一般都是先经过机械脱水，在污泥内添加部分添加剂，

15、使污泥的含水率控制在65-70%左右，而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：（1）填埋场一般是一层垃圾一层覆土，然后进行碾压，以确保更好的空间利用，污泥的高含水率、高粘度经常使得碾压机械打滑甚至是深陷其中，给填埋场操作带来困难；（2）污泥的流变性使得填埋体易变形和滑坡，成为人为的沼泽地，给填埋场带来了极大的安全隐患；（3）污泥的高含水率大大增加了填埋场渗滤液处理量，由于污泥细小，经常堵塞渗滤液收集系统和排水管，加重了垃圾坝的承载负荷，给填埋场安全和管理带来困难，清理收集系统的费用极为昂贵。随着土地利用日益紧张和污泥的产生量迅速的增加，填埋技术将不再适合污泥

16、处理的长期发展。污泥焚烧技术其突出的优势在于可以迅速和较大程度的使污泥达到减量化，且在恶劣的天气条件下不需存储设备，同时可以回收其中的热量，杀死病原菌，但是由于某种原因污泥中含水率较高，一般脱水污泥的含水率在30%左右，热值较低，如果将污泥直接的焚烧，需要消耗大量的辅助燃料，焚烧运行的成本很高；而且焚烧过程可能会产生污染，如废气、噪声、震动、热和辐射，因此，该方法也不适合污泥处理的长期发展。污泥堆肥技术实质上是利用污泥中的好氧微生物对污泥进行好氧发酵的处理过程，借助于混合微生物群落，对多种有机物进行氧化分解，使有机物转化为植物容易吸收的生物代谢作用，使污泥中有机物转化成富含植物营养物的腐殖质，

17、反应的最终产物是二氧化碳、水和热量，大量的热量使物料维持在60以上的持续高温，可有效降低物料的含水率，有效去除病原体、寄生虫卵和杂草种子，经过10-15天的堆肥发酵后物料的含水率降至25%左右，堆肥发酵后的物料的一部分作为菌种培养基循环利用，另一部分可作为营养土，在好氧菌作用下稳定熟化，易于植物吸收，可直接用于园林绿化、植被恢复、回填土等。其缺点是占地面积大，堆肥周期长，易产生臭气，很难实现无人操作等。污泥超声波破解技术是一项污泥稳定化、减量化、资源化新技术，它可以应用于污泥消化预处理以强化消化效率，将剩余污泥破解后回流再处理达到减少外排污泥的目的，破解丝状菌消除污泥膨胀、破解固体物提高废水消

18、毒效果等，超声降解污泥主要利用超声波的能量，即利用极短时间内的超声空化作用形成的局部高温、高压条件，伴随强烈的冲击波和自由微射流、轰击微生物细胞，达到污泥中微生物细胞壁破裂的目的，细胞壁破裂，细胞内含物溶出，变固体性COD为溶解性COD，大幅度加速污泥的水解速率。但是该方法由于成本较高，而且不适合大规模的处理污泥，因此也不适合于处理城市污泥。目前人们正致力于如何对污泥进行处理，既可以解决污泥的处理问题，又可以变废为宝，使污泥继续为人们所使用，转变成造福人类的产品。但是目前污水处理厂的污泥中有机质含量过高，其绝干比重占70%以上，单纯使用这种污泥焙烧陶粒在通常情况下是不可行的，如果生料球处于高温

19、之下，首先失去的是占总体积90%以上的可燃物，可燃物变成灰烬体积急剧变小，料球失去支撑而瓦解，粉末状的无机物质在高温下会形成一些微小颗粒或崩散为粉末，也有少量小颗粒会破壁相互粘连形成较大颗粒，但为数不多，可被称谓渣滓，这些渣滓具有一定的活性，理论上可作为生产水泥的填充料，但因为原料污泥本身的不稳定，这些渣滓的活性也极不稳定，所以很难被采用。CN101891361A公开了一种城市生活污泥的处理方法，该方法是在城市生活污泥50-60%配入生活垃圾筛下物30%-42%，再配入烤烟废料或锯沫或稻壳或甘蔗下脚料8-10%，然后将以上的物料均匀混合后放入滚筒烘干机中烘干，再取出，从而达到污泥处理的目的。该

20、方法所处理的城市生活污泥中添加了一定量的其它固体物质。CN101948232A公开了一种污泥处理方法，该方法在所处理的污泥中加入质量百分比为0.3-5%的纤维材料和质量百分比为0.3-3%的碱性粉末，搅拌混合，再脱水，从而完成污泥处理过程。CN101955311A披露了一种污泥处理方法，该方法在所处理的污泥中加入质量百分比为0.3-5%的纤维材料和质量百分比为0.3-5%的粉煤灰，搅拌混合，再脱水，从而完成污泥处理过程。以上的方法实现了污泥处理过程，减少了环境污染，但是以上的方法不能实现污泥的再利用。因此需要针对城市污泥的特点，找到一种能够处理城市污泥的方法，既能够处理城市污泥所带来的排放问题

21、，又能以城市污泥为原料生产出为人们所需要的产品。将污泥通过一定的方法进行处理，烧制成陶粒，不仅可以解决污泥的堆放问题，又可以使其变废为宝，为人们继续使用，该方法是一种具有良好环境效益又具有良好经济效益的处理方法。1.4.2 国外污水污泥处理现状目前国内外污水污泥处置技术主要有：农业利用、填埋、焚烧及热水解等。国外污水污泥处置相关数据见表1-1所示。 部分国家污泥处置及GNP情况 表1-1国家人均GNP（美元）土地利用（%）填埋（%）焚烧（%）其它（%）国民总GNP（亿美元）美国222402415273456200.48德国23650256010518943.65日本2693031.9062.7

22、5.433366.27法国20380275320011616.6英国165504287439532.8意大利18520345511010704.56荷兰1878053102982835.78丹麦2370056143001232.4西班牙1245061100294855.5平均203563927201416588 从1910年起各国就开始以焚烧工艺为主作为处理市政污泥的主要方法，如欧洲的德国、丹麦、瑞典、瑞士等国以及亚洲的日本，据EPA估计，1993年美国就已经拥有343座活性污泥焚烧炉，在丹麦，每年约有30%的污泥集中在32座焚烧厂集中处理；而瑞士政府已要求2003年起瑞士将禁止污水厂的污泥用

23、于农业，所有污水厂污泥要进行污泥焚烧处理，而焚烧法处置污泥在国土资源紧张的日本发展迅速，应用最广，处理量约占全国的总污泥量为62.7%。目前欧洲最大的污泥干化焚烧处理处置中心位于荷兰的Moerdijk，处理量约占荷兰全国的总污泥量的27%。污泥干化焚烧技术经过近百年的发展，已经形成了成熟的工艺理论和先进的设备。在欧洲有机物含量高于5%的污泥不得用于填埋，故污泥焚烧作为最彻底的处理处置手段，已经成为污泥处理处置发展的方向。关于焚烧后干灰的处置，对于没有工业污染的纯市政污泥，重金属不是问题。因为灰是以氧化物的形式存在，他们渗透性不强，所以可以回用作水泥，用于工业和道路建设。最后的副产品是酸步骤地清

24、除。由于重金属的污染，他们只能填埋在特殊的地方，但数量很小。1.4.3青岛市生活污泥处理现状近十几年来在市委市政府领导下，青岛市根据青岛市污水系统工程规划（19952000）在水环境治理方面取得了丰硕的成果，按照规划中的战略布局，实现了中心城区六大污水系统中五大系统的厂、站、管网的配套建设，使污水处理率得到了大幅度提高。随着国家对环境保护以及节能减排要求的不断加强，山东省环保局于2007年9月10日颁布了山东省半岛流域水污染物综合排放标准，该标准实施范围为山东半岛流域7个城市（青岛属于其中），污染物排放指标均严于国家标准，为此青岛市对现有污水厂进行了大规模的升级改造工程。为积极响应国家及省政府

25、号召，青岛市政府2009年8月27日（2009）第101号文明确规定，所有排向胶州湾的污水厂，出水水质须达到 污水综合排放标准的一级A标准，目前团岛、海泊河、李村河、娄山河污水厂等均已进行一级A标准的升级改造工程的建设，现已投入生产运行。截止到2011年8月底，青岛市区的6座已建污水处理厂，实际处理规模达到55万m3/d，其处理能力及处理水平已经位列国内先进水平，处理规模及分布见表12。 青岛市区污水处理厂污水处理规模 表1-2序号污水厂名称近期设计规模（万m3/d）远期设计规模（万m3/d）现状污水量（万m3/d）备注1团岛污水厂101071998年建成2海泊河污水厂81681993年建成3

26、麦岛污水厂1414121999年建成4李村河污水厂1717151997年建成6娄山河污水厂102092008年建成7城阳污水处理厂101072008年建成小计8412458目前青岛市区运行的污水厂中有4座污水厂（团岛、麦岛、海泊河、李村河）污泥都进行了厌氧消化稳定化处理，厌氧消化产生的沼气分别用于沼气发电或沼气鼓风机，减少了污水处理厂电能的消耗，并能对污泥消化池提供热源，达到较好的经济效益；消化后污泥经浓缩脱水后，外运至指定地点填埋。由于污水处理总量的不断增加以及处理深度的不断加强，伴随着污水处理而带来的污泥处理处置问题日益突出，青岛市污泥量已经多达1000t/d，而且随着污水处理厂的不断建设

27、，污泥的产量还会进一步增长，如不加以妥善处理处置，将会造成二次污染，对环境带来严重影响。目前污水厂污泥均采用脱水后外运填埋，随着污泥量不断增加，青岛可用于污泥填埋的垃圾填埋场越来越少，青岛市小涧西垃圾综合处理厂一期填埋场已开始封场，二期填埋场设计规模为1500m3/d正在启动，由于容量有限，且污水厂污泥由于含水率高等因素，填埋场已拒绝接收；而简单的填埋，由于填埋场大多为露天，也无覆盖土，夏季蚊蝇孳生，恶臭难挡，经过雨水淋滤后，没有稳定和无害化的污泥很快恢复原形，对填埋场地的安全构成严重的危害，严重污染附近的地下水，对周边环境造成恶劣影响，也带来很坏的社会影响。特别是未经过稳定的污泥，污泥含有大

28、量的重金属和病原菌等有毒有害物质，对地下水及土壤的污染相当严重。污泥产生的环境污染问题日益突出，造成极大的安全隐患、环境压力和经济负担，已成为青岛市迫在眉睫需要解决的问题。1.5 可行性研究报告编制的依据1.5.1城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质CJ/T249-20071.5.2城镇污水处理厂污泥泥质CJ247-20071.5.3城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-20021.5.4城镇污水处理厂污泥处置分类CJ/T239-20071.5.5城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质CJ/T289-20081.5.6城镇污水处理厂污泥处置 单独焚烧用泥质CJ/T290-20081.5.7城镇污

29、水处理厂污染物排放标准GB18918-20021.5.8城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）1.5.9青岛市城镇污水处理及再生利用设施建设“十二五”规划草案1.5.10山东省半岛流域水污染物综合排放标准山东省环保局于2007年9月10日1.5.11青岛市污水系统工程规划（19952000）1.5.12 青岛市政府2009年8月27日（2009）第101号1.5.13 青岛市发展和改革委员会关于市政协十一届四次会议第515号提案的答复1.5.14青岛城投环境能源有限公司与青岛四产新型建材有限公司提供的基础资料。1.5.15 编制项目可行性研究报告的合同书。1.6 生产纲领1.6.1 生产规

30、模青岛市城市污水厂污泥资源化处置项目，年处理8万吨污泥，产生3.2万m3陶粒，可生产轻质保温陶粒砌块4万m3。1.6.2 产品技术要求根据GB/T17431.11998轻集料及其试验方法第1部分：轻集料和GB/T17431.21998轻集料及其试验方法第2部分：轻集料试验方法，对陶粒产品进行质量控制。根据GB152292002轻集料混凝土小型空心砌块，对轻质保温陶粒砌块产品进行质量控制。1.7 可行性研究的范围1.7.1 从工厂实际出发，研究新建青岛市城市污水厂污泥资源化处置项目新技术的可行性。1.7.2 通过方案比较，结合建设单位的具体条件，确定建设项目所采用的技术方案。1.7.3 通过项目

31、的投资估算，技术经济效益分析和财务评价，从而研究项目的可行性。1.7.4 研究采取积极有效的措施，防止粉尘污染、烟气污染，降低嗓音，使主要环保指标满足国家有关规定。1.8 设计原则与主导思想1.8.1 贯彻执行国家、山东省及青岛市有关基本建设项目的有关规定、方针、政策。1.8.2 对城镇污水厂产生的污泥进行深度处理，既是相应国家节能减排号召，也是促进青岛市可持续发展的需要。1.8.3 应综合考虑污泥泥质特征、地理位置、环境条件和经济社会发展水平等因素，因地制宜地确定污泥处置方式。1.8.4 坚持生产可靠、技术先进、节约投资、提高经济效益的原则。1.8.5 优化工艺方案、紧凑布置、选用节能和先进的机电设备、降低能耗和经营费用，提高项目经济效益。1.8.6 采用先进、适用的自动化控制技术、减少劳动定员，提高劳动生产率。1.8.7 严格执行国家的环保政策，以防为主，防治结合，搞好环境粉尘、烟气、噪音、污水的治理，使之符合国家的环保要求。