市政污泥集中处置和综合利用试验中心工程可行性研究报告节能专篇.docx

1、市政污泥集中处置和综合利用试验中心工程可行性研究报告节能专篇市市政污泥集中处置和综合利用试验中心工程可行性研究报告节能专篇商业秘密 编号：市市政污泥集中处置和综合利用试验中心工程可行性研究报告节能专篇院 长：院总工程师：院主管总工：处主管总工：主要编制人员：参加编制人员：1项目概况1.1项目基本情况1）项 目 名 称：市市政污泥集中处置和综合利用试验中心2）项目建设单位：市公用事业局 市排水有限责任公司3）项目工程地点：市开福区新港镇金霞村4）设 计 单 位：中国市政工程华北设计研究总院 湖南省建筑设计院1.2 项目背景1.2.1城市概况是湖南的省会，省政治、经济、文化、科教、商贸、交通、金融

2、、信息中心。全市辖芙蓉、天心、岳麓、开福、雨花五区和、望城、宁乡三县及浏阳市，共有52个街道办事处，76个建制镇，44个乡。总面积11819.5平方公里，其中市区面积556.33平方公里，建城区面积128平方公里。总人口587.09万人，其中非农业人口191.89万人，市区人口180.77万人。位于东经111度53分至114度15分,北纬27度51分至28度40 分之间，东西长约233公里， 南北宽约90公里，从东至西依次是浏阳市、县、市、望城县和宁乡县，基本处于湘中丘陵与洞庭湖冲积平原过渡地带和湘浏盆地。市区处于湘江和浏阳河交汇的河谷台地,周围为地势较高的山丘。1.2.2 城市污泥处理处置现

3、状及存在的问题市按自然地形特征，以湘江为界，划分成两大排水系统，分别是城市主体湘江东岸排水系统和湘江西岸排水系统。其余，新区东翼及北组团的马坡岭、泉塘和捞霞地区分别按自然地形排放。湘江东岸排水系统均采用合流排水制，按地形划分形成了7个汇水区域，并依照规划形成了各自的污水收集系统。目前，上述区域已建成三座污水处理厂，总处理能力为40104m3/d（详见表1-1）。表1-1 市现状污水处理厂概况表污水处理厂名 称现状规模(万m3/d)污水处理工艺污泥处理工艺脱水污泥量(t/d)含水率(%)金霞污水厂18氧化沟浓缩-脱水981087880湘湖污水厂14氧化沟浓缩-脱水405080星沙污水厂8氧化沟浓

4、缩-脱水121680从表1-1中可以看出，目前三座污水处理厂均将产生的剩余污泥只进行浓缩-脱水处理，脱水后的污泥含水率在7580%之间，然后直接送往市垃圾处理中转站，进行机械化整装后，送至市黑糜峰垃圾填埋场进行填埋处置。但是由于污泥排放量日益增加，且脱水污泥含水率依然较高，给垃圾与污泥填埋压实带来困难，且污泥产生沼气也存在一定危险性，严重影响了填埋场正常运行，目前市黑糜峰垃圾填埋场已明确提出拒绝长期接收现状污水处理厂高含水率脱水污泥（含水率为80）的请求。另外市政污泥中含有大量有机质及矿物质，直接填埋完全忽略了污泥的资源性特征，意味着一种浪费。1.2.3 城市污泥处理处置规划首先是要实现污泥的

5、减量化、稳定化、无害化目标，提高污泥资源化程度，最终实现污泥的循环利用，形成一个完整的污泥处理处置系统。污泥浓缩-脱水以分散处理方式为主，即在各污水处理厂内进行。污泥进一步处理处置则以集中方式为主，即建立市政污泥集中处置工程。经处理处置后的污泥必须达到相应国家排放及相关资源化产品标准要求。根据市污水及污泥处理处置规划目标，现在至2020年间，市现有及规划建设污水处理厂参见表1-2。表1-2 市污水处理厂规划一览表（单位：万m3/d）处理厂名称现有2010年规划增加2020年规划增加合计金霞污水处理厂1818湘湖污水处理厂1414星沙污水处理厂8412开福污水处理厂2020长善垸污水处理厂168

6、24花桥污水处理厂161026新开铺污水处理厂1010岳麓污水处理厂303060捞霞污水处理厂1010暮云污水处理厂1616合计409278210鉴于目前市各现有污水处理厂尚无污泥处置设施，大量湿污泥的堆放与未处理填埋必然影响城市环境的可持续发展，所以市市政污泥处置设施的规划与建设工作便显得尤为重要。1.3 工程概况1.3.1 工程内容及范围本工程主要内容为：建设市市政污泥集中处置和综合利用试验中心。污泥处置和综合利用试验中心工程服务对象为：市规划的污水处理厂浓缩-脱水后污泥。工程建设年限：根据市城市总体规划说明书（2003-2020）、市市政污泥处置专项规划（2005-2020）和现实的具体

7、情况，本次工程建设期限为2005年至2020年，近期20052010年，远期20112020年。根据规划，确定城市规划年限为2020年。为使市政污泥集中处置和综合利用试验中心工程的实施既符合近期发展，又满足中长期发展战略需求，将本次工程的规划年限分为两期，远期为2020年；近期既考虑工程建设年限要求，又要使其工程建设规模与实际运行和远期处理规模很好衔接，确定其设计年限为2010年。在此基础之上，从本项目的建设周期和污水处理厂目前对污泥排放的迫切性并考虑运行初期水量不足的实际出发，将近期工程建设按一次设计，两步实施方式进行。其中近期工程一期工程为2008年；二期工程为2010年。1.3.2 工程

8、的建设规模根据批复的可研报告：近期工程市政污泥处置规模为750 t/d（按含水率80%计），折合干固体150吨。远期市政污泥集中处置工程设计规模为1250 t/d按含水率80%计），折合干污泥250 t/d。1.3.3 工程选址根据市总体规划城市发展方向和市水文地理环境，并考虑污泥集中处理的工艺要求，污泥集中处理厂址的设置最好依托于某个污水处理厂，这样利于污泥处置中心的污水排放，并可以使污水厂的出水得以利用，选择捞霞污水处理厂作为市市政污泥集中处置和综合利用试验中心备选厂址方案。捞霞污水处理厂地处开福区境内，市市区最北端，湘江城区下游，规划控制用地320亩左右。 由于又增加了污泥焚烧系统，原有

9、的征地范围用地满足不了新增的工艺要求，需要新增部分占地。新增加的占地位于原污泥处置中心的西侧，为原新港污水处理厂规划用地范围，此次项目的占地是将新港污水处理厂进行优化布局后节约出的占地，新增加的用地面积为：14647.41m2，合21.97亩。1.3.4 投资估算市市政污泥处理处置及综合利用试验中心增加污泥焚烧后工程总投资及主要经济指标：工程总投资：93373.5万元原可研投资：33758.86万元增加投资： 59614.64万元 1）技术经济指标（含财务费用）：年总生产成本：18533.74万元单位生产成本：677.03元/吨湿污泥单位生产成本：0.385元/m3污水年总经营成本：9312.

10、25万元单位经营成本：340.17元/吨湿污泥单位经营成本：0.193元/m3污水 2）技术经济指标（不含财务费用）：年总生产成本：13781.74万元单位生产成本：503.44元/吨湿污泥单位生产成本：0.286元/m3污水年总经营成本：9312.25万元单位经营成本：340.17元/吨湿污泥单位经营成本：0.193元/m3污水1.3.5 处理目标作为污水污泥处理项目，工程的总体目标是实现污泥的无害化、稳定化、减量化和资源化。但考虑在实现污泥的资源化方面目前都还没有稳妥成熟的技术、可靠的环境保护措施、辅助材料来源的勘察论证和市场运营经验，因此，一期工程的目标定为首先实现 “减量化、稳定化及无

11、害化”目标，同时进行污泥资源化生产试验等工作，为最终实现污泥资源化创造条件。另外污泥进行干化焚烧，焚烧后的灰渣用于建筑材料是本项目的最终目标。至于污泥中的可能存在的重金属等有毒有害物质，研究表明，污泥制成建材后，一部分会随灰渣进入建材而被固化其中，重金属失去游离性，因此，通常不会随浸出液渗透到环境中，从而不会对环境造成较大的危害。1.4 项目建设方案本项目的建设内容包括污泥处理系统和工程建设两个方面。1.4.1 污泥处理系统污泥处理工程主要包括以下系统：污泥接受、储存、输送和干化系统，焚烧和余热锅炉系统，烟气净化系统，水-蒸汽循环系统，灰渣处理系统以及其它辅助系统等。图1-1 市政污泥集中处理

12、及综合利用工序 污泥接受、储存、输送脱水污泥从市7个污水处理厂用卡车拉至污泥处置中心，经过地磅对进厂污泥进行计量后，卸至接料仓内，经卸料旋和污泥泵，送至干化机进行干化处理；另外在其中的两个污泥仓分别设一台柱塞泵，将接料仓满仓后的污泥输出到储料仓内，作为进厂污泥量与干化处理量之间的调节设施。本系统共设2套地磅站，每套称重范围为30吨。8套污泥接料仓，其中6套接料仓分别与6套干化机配套，其它2套接料仓分别与2套焚烧炉配套，每套容积为60m3。污泥储料仓2套，每套容积为300m3。 污泥干化系统本工程设计脱水污泥含750t/d(含水率80)，含水率较高。将污泥先干化处理后再进入焚烧炉焚烧。本工程污泥

13、干化程度采用含固率47%。由于污泥在含固率47%左右时粘性较强，不便于输送，因此本工程采用干化污泥（含固率70%）与湿污泥（含固率20%）混合混泥含固率达到47%的形式。 污泥焚烧炉的确定本工程采用鼓泡式流化床锅炉。流化床通常是一个圆柱形反应器，在反应室内无移动部件。反应器的下部设计成一个圆锥形，由带喷嘴的底盘封闭。圆锥内充满可被空气流化的砂。空气通过安装于底盘的喷嘴喷入。喷嘴盘下面的风室提供均匀的空气以流化砂和燃烧。在燃烧室内加入稍过量的空气作为二次补风。结构稳定的反应器，采用完全耐火和内衬保温材料。系统采用轻柴油作为启动燃料，达到系统所需的燃烧温度。干化后的泥饼与部分未干化污泥混合后由柱塞

14、泵送入焚烧炉，污泥投加至散布器（特殊设备）。散布器将污泥颗粒分布到流化床上，以确保焚烧安全可控。 余热回收系统 根据热量平衡计算，本工程污泥焚烧产生的热量由余热锅炉回收，产生的蒸汽主要用于三方面，一是用于对焚烧炉流化空气的预热；二是对为防止排烟口产生白烟而外加的空气进行预加热；其它剩余的热量用于污泥干化系统。但产生的余热不能完全满足干化需求的热量要求，占干化需求热量的47%左右。因此需要进行热量的补充，本工程选用天然气锅炉进行热量的补充。根据焚烧余热回收炉及干化工艺对热媒的要求，热媒介质采用蒸汽，利用蒸汽在由气态变为液态时放出大量的潜热，把热量传给干化空气，饱和蒸汽压力为0.78MPa（温度1

15、75），补热天然气锅炉系统提供相同参数的饱和蒸汽，与余热回收炉并联工作。 水-蒸汽循环系统水-蒸汽循环系统主要指热回收中的热媒介质，各热交换装置利用蒸汽进行汽-气热量交换，蒸汽放热后产生的热水回到锅炉进行重新加热这一循环系统。该系统主要包括：余热回收炉、天然气锅炉、干化装置热交换器、循环泵、软化补水装置及管路系统，天然气锅炉及焚烧炉余热回收系统为干化装置提供相同品质的蒸汽。如下图所示。图1-2 水-蒸汽循环系统图 烟气处理系统烟气处理系统的选择除了要考虑粉尘、重金属及酸性气体的有效去除外，还应充分考虑到该技术装置应用时的经济性、稳定性及耐用性。对于粉尘的去除，由于旋风除尘器在污泥烟气处理中逐渐

16、淘汰，因此本工程不再选用，而静电除尘器由于其设备较大投资高，电耗及维修量高等原因，其逐步被效果更好、成本更低的袋式过滤技术所替代了，因此本工程除尘装置主要选用袋式除尘器。为保证进入袋式除尘器中的烟气温度不致过高，在其前设有冷却塔，加水喷淋降温。由于重金属主要随粉尘在除尘器中被截留，只有Hg等易沸点较低的重金属随烟气一起，如在布袋除尘器前投加如活性炭等吸附剂时，为防止增加袋式过滤器的负荷，防止活性炭在布袋中燃烧，破坏布袋滤布，因此本工程不建议在布袋除尘器前设活性炭投加，对于Hg的去除，在后序酸性气体去除的喷淋洗涤塔中，Hg随喷淋废水排出喷淋洗涤塔，在废水排放前通过Hg吸收装置，把Hg从水中分离。

17、 粉末活性炭投加装置只作为应急装置，设在系统中，投加点在冷却塔。对于酸性气体的去除，本工程选用湿法，即通过投加NaOH，去除烟气中是HCl、HF和S02等物质，由于本工程与污水处理厂毗邻，可利用污水处理厂的出水作为喷淋洗涤用水，而经酸碱中合后的含有少量SS、BOD、COD的废水可直接排到污水处理厂进行处理。每天排水量约6700m3/d（SS、COD100mg/l，BOD50 mg/l）。 灰渣处理系统经袋式除尘器排出的灰渣，由灰渣输送装置输送至灰渣仓中，因此灰渣中可能含有重金属，因此在灰渣的处理系统中应有重金属固化稳定措施，本工程采用采用石灰（实际中可根据重金属情况选用其它固化剂）固化方法，即

18、把石灰与灰渣在加湿装置中加湿、混合反应，然后再进行建材利用。 除臭方案我们认为本工程来自湿污泥输送、干污泥输送装置及湿污泥料仓间及干化车间等区域的臭气浓度较低，直接采用生物除臭方式。而干化污泥过程中产生的臭气及湿污泥料仓产生的臭气浓度较高，较适合采用燃烧法。经过核算上述干化及湿料仓系统产生的臭气量约为40000Nm3/h，污泥焚烧炉可以直接将废气燃尽，无需增加新的设施，故而这部分浓度较高的臭气采用燃烧法。1.4.2 工程设计 电气设计电气设计的主要内容有：市市政污泥集中处置和综合利用试验中心内的高、低压供配电系统及其变配电室；厂内动力、照明等的配电及其控制；厂内道路照明及控制；厂内线路敷设及其

19、布置平面图；防雷设施与接地装置。污泥处置厂供电电源采用两路10kV供电回路，一路工作，一路备用。因全厂用电设备均为0.4kV设备，因此全厂供电电压采用10kV，配电电压采用0.4kV。市市政污泥集中处置和综合利用试验中心作为造福于市人民的环境保护工程，其重要性不言而喻。污泥处置厂担负着市全部污水处理厂的污泥处理处置任务，因此属于二类用电负荷，要求双电源回路供电。污泥处置厂的工作电源和备用电源由供电部门变电站分别引来，要求两路电源一路工作，一路100备用。10kV及0.4kV系统均采用单母线分段的接线方式，10kV电源一工作，一备用，分段开关合闸运行。厂内采用10kV和380/220V配电，变电

20、站低压380V采用三相四线制中性点直接接地系统，放射式配电。 自控仪表设计从控制系统构架上看，采用国际先进的、质量可靠的在线检测仪表和具有丰富实践运行经验的分布式计算机控制系统来完成污泥干化及污泥焚烧系统的自动化控制。计算机管理网络系统由通讯系统、数据服务器、监控上位管理操作站和高清晰度DLP无缝拼接大屏幕显示系统（显示面积3x2x67寸）组成的中央控制系统-中央控制室，对全厂实行集中管理。采用标准以太网与各个车间的控制室PLC主控制站连接，组成车计算机管理网络系统。本系统可以对控制系统进行监测、控制，具有动态画面显示功能、报警、报表输出功能、趋势预测功能、实时历史数据存储功能。控制系统还有工

21、艺单元的现场控制站及现场在线检测仪表，现场控制站由可编程序控制器（PLC）来完成。各工艺单元的工艺过程进行分散控制，各现场控制站与中央控制室之间由工业以太网进行数据通信。现场控制站下设现场远程RIO站根据工艺需要和构筑物的平面分布，设置在控制对象和信号源相对集中的建筑物中。现场远程RIO与现场控制站PLC通过PROFIBUS总线通讯。 建筑设计根据工艺设计要求，厂区建筑共分为两大区域：办公区和生产区。办公区内设计办公楼为三层的“L”型建筑物，区域内配套停车场及绿化；生产区内设计有制肥、制砖试验车间、污泥干化车间等建筑物均为单层建筑。两个区域均单独设置出入口及环形消防通道，以满足车行及消防要求需

22、要。建筑设计立意创造舒适办公及工作环境办公楼及车间隔入自然的绿化环境中，加上办公楼前布置的喷泉广场，实现办公绿色化，生产多元化。该厂区建筑等级为级，防火等级为级，屋面防水等级为级。建筑物面积及造型具体如下：办公楼建筑面积1240平方米，三层、呈“L”型布置；制肥、制砖试验车间建筑面积827平方米；变配电间建筑面积634平方米；污泥干化焚烧车间建筑面积4660平方米；传达、大门建筑面积44平方米。 结构设计结构设计应确保质量、技术先进，经济合理、安全适用；确保建（构）筑物的强度、刚度、延性及稳定性活荷载取值：一般走道板2.0KN/m2，设备走道板及工作平台按实际取值，楼梯2.0KN/m2，屋面0

23、.5KN/m2。污泥干化车间采用框架结构，0.00相当于总图高程39.30m，基础拟采用D=400mm长螺旋钻孔灌注桩，以全风花岗岩石为持力层。设备地基为深层搅拌桩处理的复合地基。生物除臭单元及进料仓采用钢筋混凝土结构。污泥焚烧车间采用钢结构。钢架采用Q345-B钢材，檩条及支撑等采用Q235-B，钢的力学性能及化学成分应符合碳素结构钢（GB/T700）和低合金高强度结构钢（GB/T1591）的规定。变配电间机修间仓库为单层框架结构(44x15m)，0.00相当于总图高程41.80m，现浇屋面板。基础拟采用D=400mm长螺旋钻孔灌注桩，以硬塑粉质粘土层为持力层。污泥制肥试验车间污泥制砖试验车

24、间为单层框架结构(5415m)，0.00相当于总图高程39.30m，现浇屋面板。基础拟采用D=400mm长螺旋钻孔灌注桩，以硬塑粉质粘土层为持力层。综合楼为三层框架结构，局部一层，0.00相当于总图高程41.80m，现浇屋面板。基础拟采用独立柱基础，以粉质粘土层为持力层。 采暖、通风设计市年平均风速2.7m/s，适宜自然通风，常年主导风向是北西风，夏季主导风向是南风，建筑物通风设计以自然通风为主，建筑设计在建筑物的朝向、开窗位置、开窗大小方面给予充分考虑与合作，为自然通风提供充分的可能。将机械通风作为自然通风的补充和最基本的保证，同时为车间的管理、操作室安装空调器，提供一个清静的空间。本工程新

25、建的建筑物有：干化焚烧车间、变配电室、机修间、仓库、制砖试验间、制肥试验间、综合楼、传达室等。它们的通风设计考虑是这样的： 1）干化车间内经常性的通风换气用安装在屋顶上的均布的自然通风器，而车间内的防爆通风则用安装在屋顶上的防爆式屋顶风机来完成，它的开启受自控的控头指挥。无论何时车间的换气次数不少于8次，防爆通风则是12次。车间外的进料室安装送风设备将地上的新风直接送到下部工人的操作区，干化间配电室的外墙要安装轴流式通风机排除室内余热。干化间中只有配电室和值班室安装分体空调。2）综合楼内某些化验室要安装通风柜，每个柜作一套独立的排风系统，将化验废气体排至屋顶，新风的补充按走道门渗入考虑。别的化

26、验室则只在外墙上安装轴流式风机。三层的小办公楼大小房间有20余个，暂不安装集中空调系统，今后如经济条件允许另议，但在施工设计时为以后安装留足所需空间。现只考虑分体空调器，空调设备性能的大小由房间体积、朝向和建筑作法确定，选择不等规格型号的设备，具体机型、牌号遵从使用者的意愿。分体空调室外机的安装有防晒、防雨措施，同时也不破坏厂区整体景观，请土建设计提供完美的场所。3）配电室的变压器室散热通风按国家标准图的标示办法实行，对高压配电室和低压配电室因电器元件的散热量过大影响正常运行，所以也都用外墙上装轴流通风机的办法保证室内气温正常。在风机相对的外墙下方设置必要的进风窗口。同时为正常运转所需还要安装

27、分体空调器。4）制砖和制肥的二个车间安装自然通风器保证全面的换气顺畅、在机修和仓库安装轴流式通风机、为传达室配备6分体式空调等都是很必要的。2 合理用能标准和节能设计规范2.1 相关法律、法规、技术和产业政策（1）中华人民共和国节约能源法（2）中华人民共和国可再生能源法（3）中华人民共和国电力法（4）中华人民共和国建筑法（5）中华人民共和国清洁生产促进法（6）清洁生产暂行办法（国家发改委、国家环保总局令第16号）（7）重点用能单位节能管理办法（原国家经贸委令第7号）（8）城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）（9）市城市总体规划（2003-2020）说明书（10）市市政污泥处置专

28、项规划（2005-2020）（11）市排水专业规划（12）节能中长期专项规划（发改环资20042505号）2.2 相关标准及规范（1）工业企业能源管理导则GB/T15587-1995（2）九种高耗电产品电耗最高限额 （国经贸资源20001256号）（3）评价企业合理用电技术导则 GB/T 3458-1998（4）节电措施经济效益计算与评价 GB/T 13471-1992（5）通风机能效限定值机节能评价值 GB 19761-2005（6）用能单位能源计量器具和管理通则 GB 17167-2006（7）污水综合排放标准 GB8978（8）环境空气质量标准GB3095（9）地表水环境质量标准GB38

29、38（10）大气污染物综合排放标准GB 16297（11）生活垃圾填埋污染控制标准GBl6889（12）生活垃圾焚烧污染控制标准GBl8485（13）危险废物焚烧污染控制标准GBl8484（14）危险废物填埋污染控制标准GBl8598（15）一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准GB 18599 （16）土壤环境质量标准GB 15618（17）工业炉窑大气污染物排放标准GB9078（18）恶臭污染物排放标准GBl4554（19）危险废物鉴别标准一浸出毒性鉴别GB5085.3（20）中华人民共和国国家标准烧结普通砖GB5101（21）环境保护图形标志一固体废物贮存(处置)场GBl5562.2（

30、22）工业企业厂界噪声标准GBl23482.3 污泥处理处置的相关标准和规范（1）城镇污水处理厂污染物排放标准 GBl8918（2）农用污泥中污染物控制标准 GB4284（3）城市污水处理厂污水污泥排放标准CJ30252.4 建筑设计类相关标准和规范（1）碳素结构钢 GB/T700（2）低合金高强度结构钢GB/T1591（3）钢结构用扭剪型高强螺栓连接副技术条件GB3632-1995（4）钢结构用扭剪型高强螺栓连接副技术条件GB3633-1995（5）合金结构钢技术条件GB3077（6）优质碳素结构钢钢号和一般技术条件GB699（7）钢结构工程施工及验收规范GB50205-95（8）涂装前钢材

31、表面锈浊等级和除锈等级GB8923-882.5 其他终端用能产品能效标准（1）过程检测和控制流程图用文字和图形符号HG/T 20505-2000（2）控制室设计规定HG/T 20508-2000（3）仪表供电设计规定HG/T 20509-2000（4）仪表系统接地设计规定HG 20508-2000（5）信号报警、联锁系统设计规定HG/T 20511-2000（6）仪表配管、配线设计规定HG/T 20512-2000（7）仪表系统接地设计规定HG/T 20513-20003项目能源利用分析3.1项目的能源消耗系统本项目作为市市政污泥集中处置和综合利用试验中心工程，建设规模大，投资多，工艺流程复杂，系统繁多，施工过程中的各个阶段以及不同的工艺流程耗能有所不同。在对项