高碑店污水廠污泥消化總投資

㈠ 高碑店污水處理廠的介紹

高碑店污水處理廠位於北京市朝陽區高碑店鄉境內。是北京市最大的污水處理廠，也是目前我國第三大的污水處理廠。

㈡ 高碑店污水處理廠的流程工藝

1．一期污水工藝選擇
針對出水要求，通過試驗研究，一期選用前置缺氧段推流式活性污泥法，延長曝氣時間，使出水完全硝化。污泥處理採用兩級中溫消化工藝。沼氣用以發電。以補充能源。發電機的冷卻水、尾氣余熱、供消化池加熱。提高熱能回收率。回用水的深度處理考慮在二級處理基礎上，增加混凝、沉澱和砂濾兩種簡單工藝，使出水水質進一步提高。
2．二期污水處理工藝選擇
污水處理工藝採用傳統活性污泥法二級處理工藝，分為兩個系列，每個系列為25萬m3/d。其中一個系列採用前置缺氧段活性污泥法工藝，即在推流式曝氣池前設缺氧段（占生物處理池總容積的1/12）其目的是改善污泥性質，防止污泥膨脹。另一個系列採用缺氧好氧脫氮活性污泥法工藝，即在曝氣池進口段設置1/6池長作為脫氮池，後續1/6池長作為可變段，並採用內迴流泵進行曝氣池混合液內循環，內迴流比為200％。本系列出水自成系統NH4+-N≤3mg/L，可直接作為工業冷卻水使用。
3．一期（二期）污泥處理工藝選擇
污泥處理工藝採用重力濃縮、中溫兩級消化後機械脫水工藝。消化過程產生的沼氣用於發電。
二期消化池由原沼氣攪拌改為一級消化池攪拌以生熟污泥混合為主，二級消化池攪拌以破浮渣為主；污泥加熱由原蒸汽間歇直接加熱改為熱交換器連續加熱；消化池上清夜用泵回送作為污泥管反沖洗用水，以防污泥管堵塞；沼氣發電機改為低氣壓進氣方式，取消沼氣壓縮機層和球層中壓貯氣罐。改進後的二期污泥消化工程更加完善，操作簡單，管理方便，安全可靠。

㈢ 高碑店污水處理廠的工程

高碑店來污水處理廠一期自工程於1993年10月24日竣工投產，處理能力50萬立方米/d。二期工程於1999年年底竣工投產，目前處理能力為100萬立方米/d。北京市每天產生污水 250 多萬噸，近一半的污水在這里進行處理。高碑店污水處理廠污水系統流域面積96平方公里，服務人口240萬人，佔地68公頃，匯集北京市南部地區的大部分生活污水、東郊工業區、使館區和化工路的全部污水。
目前高碑店污水處理廠二級出水直接排入通惠河下游，主要潛在用戶有工業、第一發電廠、市政雜用和農業灌溉等。
高碑店污水處理廠在奧運期間還成為了景點，為綠色奧運加分。
申辦奧運會成功之後，北京市就將水污染治理列為了市政府奧運工作的重要目標。北京是一個超大型國際化都市，水資源缺乏始終是城市發展面臨的嚴峻挑戰。目前，高碑店污水處理廠日污水處理回用率達到了50%，平均每天回用量近40萬噸，基本達到了奧運會時的城市用水需求，也為一些大型工業園區提供了充足工業用水，這個過程中，還為北京節約了大量優質飲用水。

㈣ 300噸/d污泥厭氧消化大概投資多少錢

消化時間大概20d，所以需要6000方的罐子
大概投個1000～1500w就夠了

㈤ 高碑店污水處理廠的工藝方法

該廠采抄用傳統活性污襲泥法二級處理工藝：一級處理包括格柵、泵房、曝氣沉砂池和矩形平流式沉澱池；二級處理採用空氣曝氣活性污泥法。污泥處理採用中溫兩級消化技術，消化後經脫水的泥餅外運作為農業和綠化的肥源。消化過程中產生的沼氣用於發電可解決廠內部分用電。該廠還有約1萬立方米/日的深度處理設施，處理後的水用於廠內生產及綠化，不僅有效地節約了水資源，還將為大規模的污水回用積累有益的經驗。

㈥ 准備投資一個十萬噸生活污水處理廠，大約需要多少資金

污水廠一般噸水投資在 2500元左右——大中型污水廠。小型的貴些，噸水在3000元以內上。要是新容疆或者東北等嚴寒地區估計要4000元/噸水——因為要全封閉的。

你這10萬污水廠，估計投資在2.5億左右。當然污水廠投資除了考慮本身污水廠處理部分和部分必要的建築物投資外。有的污水廠還要蓋很多管理大樓，停車場，養魚糖，生態景觀，停車場，大型綠化等那就是無底洞了。

還要就是2500噸水投資一般針對 污水廠出水要求一級B標準的，要是處理到一級A標準的，那估計要貴些。要上很多深度處理裝置。那至少噸水投資增加500元以上。一般3000-3200噸水投資

㈦ 一個城鎮污水處理廠每天處理5萬噸的城市污水，每天處理後會產生多少的污泥

相信樓主需要的不是一大堆工具書上的公式，以下是對你問題的回答，希望對您有所幫助:
1、關於污泥產量。污泥的產生量一般工具書上分物化和生化兩階段進行計算，因為已經有人詳述了，這里不再羅列公式。提供一組設計常用經驗數據供樓主參考：按每人每日產生污泥50克或者污水處理量的萬分之2來估算，這個數值是按歐共體14國的經驗數據推算得到的，具有一定的指導意義。

2、關於污泥的處理。目前，國內大部分的污水處理廠污泥都交由垃圾處理場進行處理。處理的方式有堆肥、焚燒和填埋等，因為二次污染和處理成本控制等原因，其中以填埋的方式採用頻率最高。

3、關於污泥的填埋價格。因為污水處理廠和垃圾填埋場一般由不同公司運作，所以一般情況下，填埋場處理污水廠的污泥都收取一定費用（一般為50-200元每立方），費用的高低主要取決於以下幾個方面：
a、項目所在位置。一般經濟發達地區的費用要高於欠發達地區。
b、污泥性質。填埋場一般對填埋對象有嚴格的含水率要求，含水率過高的污泥具有流動性不利於分層壓實而且可能留下填場的塌陷隱患。對於樓主而言，過高的含水率會增加填埋量即污泥的處置成本，還可能遭到填埋場的拒絕。因此，建議樓主所在的污水廠綜合考慮技術和經濟可行性來選擇污泥的脫水方式，有條件的大污水廠建議採用離心脫水。
c、政府幹預。因為垃圾填埋場和污水處理廠都和政府有著緊密聯系，如果有政府出面干預污泥填埋的問題，那麼填埋價格很可能不會按照市場規律來操作。

從以上分析可知：樓主所提的5萬立方米處理能力的污水廠每天產生的干泥約為10噸，考慮70%的含水率（填場的實際要求為含水率低於60%，按有機類污泥考慮僅靠機械脫水較難達到），那麼每日需填埋的污泥量為33.3噸。若按50元每立方的處理成本考慮，每日需繳納的填埋費為1665元。（供參考）

㈧ 誰有污泥消化產生沼氣的應用實例，請求幫助！最好有具體分析，產氣規律等等。

轉了一篇文章，下面有出處

——高碑店消化發電項目數據解讀

北京高碑店污水廠直到幾年前還一直是我國污水界最有代表性的工程之一，其厭氧消化更是繼天津的幾個厭氧消化項目之後，國內建設最早、規模最大、設計配套最完整、運行時間較長的項目之一。但2008年奧運會前，消化部分停止了運行，至今尚未恢復生產，時間已過去了三年多，甚至還有傳聞說消化罐等要徹底拆除，為計劃中的帶式干化項目讓地。
關於高碑店的消化項目，有多篇已發表的論文可供參考。如張韻等《高碑店污泥消化發電項目》、張韻等《高碑店污水處理廠污泥處理系統及設計中應注意的一些問題》、劉達克《高碑店污泥消化的啟動》、李維、楊向平等《高碑店污水處理廠沼氣熱電聯供情況介紹》、王立國《高碑店厭氧消化與沼氣發電》、宋曉雅等《高碑店污水處理廠污泥處理系統工藝介紹及運行分析》等。本文擬採用這些論文所提供的數據，建立一個厭氧消化的分析計算模型，以了解厭氧消化項目的設計思想，並結合所報道的實際運行數據，分析技術經濟特徵，進而探討項目消化停運的原因。

一、項目設計條件與模型的建立
資料顯示，一、二期項目在泥區物流、厭氧消化工藝方面的設計參數是基本一致的，所不同的地方僅在於消化器的攪拌形式、沼氣發電機的選型和配置、脫硫工藝類型等。這里按每期項目數據單獨分析。
「設計水量50萬m3/d，初沉泥和二沉池的混合污泥量為4417m3／d，污泥含水率97％」，則濃縮污泥的干固體量為132.5噸/日。
項目採用中溫兩級消化，溫度35度，一級消化的固體停留時間21天，二級7天，一級消化器12個，二級4個，則單體消化器的有效容積為7800立方米。
入消化器濃縮污泥量2208立方米/日，則含固率的設計值為6%（實際4-5%）；
設計消化參數取值為干基有機質含量60%，消化降解率50%。則每日有機質降解量為39.75噸/日。
設計日產氣量設計值為26500立方米。假設甲烷含量在60-65%之間，取中值63%，則日產甲烷量約16695立方米/日。由此可知，設計時可能採用了有機質降解產甲烷系數0.42 Nm3/kg.VSSr。
消化器的設計直徑20米，總高28.8米，其中地下5米。據此可得到消化器的表面積。
二期項目設計時，給出了項目「消化池冬季所需最大加熱量為226.8萬Kcal／h。夏季最小加熱量為138.3萬Kcal／h」的數據，據此，可採用北京地區氣溫、土溫數據，建立適合此類消化池的加熱部分計算模型。
為使模型完整，根據進出水數據，反推得到污水處理工藝的設計數據如下：入水BOD5 200 mg/l，出水20 mg/l，TSS進水200 mg/l，初沉池固體去除率50%，剩餘污泥產率系數0.60 kg/kg，MLVSS濃度1.6 kg/m3，MLVSS分解系數0.05，MLVSS/MLSS比0.60。
在沼氣使用方面，一、二期項目裝機量均為2000 kW；以二期的設計發電效率38.3%考慮，需要耗用沼氣19955立方米/日；根據二期項目發電機余熱量50.3%，發電機滿負荷時所產余熱應能滿足冬季最大加熱量需求。
這里為分析方便起見，不採用全部余熱生成熱水的方法，而是考慮部分高溫余熱（相當於發電沼氣輸入熱量的19.5%）生成蒸汽或導熱油用於干化，以此來考察厭氧消化的多餘能量結合干化實現污泥減量的潛力。僅採用缸套冷卻水和潤滑油冷卻水進行熱水回收，這相當於沼氣發電輸入熱量的28.5%。熱水不足部分，在專設的沼氣鍋爐中燃燒沼氣替代。滿足發電同時滿足消化供熱最大需求的沼氣剩餘部分用於干化。
干化數據採用動態取值，升水蒸發量凈熱耗在660-720 kcal/kg之間，干化後含固率越高，凈熱耗越低。

二、運行效果與技術問題
從日產污泥的干固體量看，此項目如果不進行消化，採用帶機假設可機械脫水至含固率20%的話，每日應產生濕泥量663噸。
按照設計，厭氧消化可實現干固體減量30%，經脫水後，獲得含固率25%的濕泥約371噸，相當於總體濕泥減量44%。
在沼氣產量為26500立方米/日時，維持設計發電量2000 kWh，需要將沼氣的75.3%需要用於發電，21.7%用於沼氣鍋爐生產蒸汽或熱水用於滿足最大熱能消耗下的保溫加熱，剩餘的3%與來自沼氣發電機的余熱（回收為導熱油或蒸汽），可供蒸發1428 kg/h的水分，能將脫水至含固率25%的污泥乾燥到大約27.5%。
從本項目的設計參數看，厭氧消化產生的能量用於發電後，剩餘熱量僅能滿足干化提升2.5個百分點，能量產出有限。發電同時進行熱干化的可能性較低，除非干化有大量廢熱可供利用，不佔沼氣份額、
從污泥減量看，厭氧消化在理論上十分有意義，消化後污泥的脫水性質改善，可望實現污泥減量（以未消化濕泥的脫水後含固率20%計）的幅度較大。
然而，實際運行下來，結果與設計值有較大的偏差。根據李維、楊向平等《高碑店污水處理廠沼氣熱電聯供情況介紹》（載《給水排水》2003年第12期），2003年初兩期項目均實現穩定運行後的實際總產氣量僅為25000立方米/日，日均發電量55000千瓦，發電量約為設計值4000 kWh（實際3836 kWh）的57%，產氣量相當於設計值53000立方米的47%。
該文分析，高碑店項目的實際來水量為80多萬立方米/日， 相當於設計值100萬立方米的80%，因此厭氧項目的產氣能力可望達到40000立方米/日，也就是設計值的75%以上。此時設施還應有較好的經濟效益。
然而，幾年運行下來，產氣量遠遠達不到設計規模，經濟效益不佳，其間又出現過兩次重大安全事故，技術、管理、安全等多方面的原因，最終造成了項目的停運。張韻等《高碑店污水處理廠污泥處理系統及設計中應注意的一些問題》（2005年首屆中國城鎮水務發展戰略國際研討會論文集）、宋曉雅等《高碑店污水處理廠污泥處理系統工藝介紹及運行分析》（載《給水排水》2004年第12期）對高碑店厭氧發電項目的技術問題進行了較為全面的總結，這里不做引述，僅提出幾個比較關鍵的問題討論如下：

1、 進泥含固率低的問題
原設計濃縮池出泥含水率為94%，而實際運行的濃縮池出泥含水率95~96%。固體迴流給污水處理、脫水都帶來了問題，但核心問題是單位池容的產氣率降低。
筆者以為，4-6%的含固率是目前國內厭氧消化項目的典型取值范圍，如果僅提高進泥含固率就可以保證實現設計產氣率，這一問題其實不難解決。由於水量減少了20%，這意味著干固體量也應減少20%，但進泥濃度下降為5%，仍可保持同樣的水力停留時間，消化率應不受到什麼影響。如果濃縮只能達到4%含固率的話，也可考慮將少量濃縮污泥進行預脫水，然後將這部分脫水污泥打入消化罐混合而成5%，由此可徹底避免文章所提到的「固體迴流現象」。
含固率低一定會造成加熱量提高，有機質負荷降低，池容產氣量減少，因此在池容一定的條件下，4%含固率的進泥一定不如6%。含固率是對項目效益產生影響的因素之一，但還不是最主要的問題。相反，低固體濃度，對於降低攪拌的電力消耗、減少換熱器結垢只會有好處。

2、脫硫系統設計選型問題
來水變化對沼氣的構成產生了重大影響，硫化氫濃度高於設計值10倍，導致沼氣脫硫效果不理想，引起後續處理設備的腐蝕（如球罐出現漏點、發電機系統內的汽水熱交換器發生腐蝕穿透等現象）以及堵塞等，影響了發電機的發電效率及余熱利用效率。設備腐蝕直接導致了運行成本升高。
沼氣的硫化氫濃度值是一般厭氧項目日常必測的項目，一旦發現硫化氫濃度超標10倍，就應採取措施，及時改造，如增加一級洗滌、增加化學品用量等。事實上，二期在一期干法脫硫不佳的影響下，已經改為濕法，但效果仍然不好。業主其實已得出了「單獨的乾式脫硫和濕式脫硫均不能解決脫硫問題，必須考慮硫從系統中去除和回收的問題」（宋曉雅等《高碑店污水處理廠污泥處理系統工藝介紹及運行分析》）。
實際沼氣產量低於設計值50%，實際脫硫負荷相對減低，但設備仍腐蝕嚴重，業主甚至為了降低備件成本還在2004年初就試用了兩台國產發電機，而未能採用治本方法解決硫的出路，這不能不說是個遺憾。

3、消化工藝問題
浮渣導致上清液管路易堵塞，沉砂在消化器底部堆積影響溢流排泥。
浮渣是污泥厭氧消化的主要問題之一，對採用氣體攪拌的來說尤為典型。高碑店一期採用沼氣攪拌為主，循環攪拌為輔的方式。理論上不難理解，攪拌強度大，則有機質降解率高，反之則低。攪拌本身會造成浮渣，加大攪拌強度，將使浮渣增多。宋曉雅等《厭氧消化系統攪拌強度的探討》一文提供的數據顯示，一期採用低強度攪拌的方式運行，有機質降解率只有15~30%，遠低於設計值的50%。以2003年的運行數據來看，全年有機質降解率在20-60%之間，平均36%，也低於設計值。
二期採用了連續機械攪拌，並設有頂部破浮渣攪拌器，但根據報道，浮渣問題也還是未能徹底解決（宋曉雅等《高碑店污水處理廠污泥處理系統工藝介紹及運行分析》）。二期採用的靜壓溢流排泥方式還因沉砂導致了排泥問題。
砂含量已造成了濃縮環節輸送泵的磨損，已說明高碑店污泥存在含砂量高的特點。大量砂礫進入沒有底部連續排渣的消化池，可能擠占庫容，造成水力短流，阻礙排泥，影響攪拌效果，進而影響產氣率。
上述三個技術難題其實都是消化工藝常見的問題，國外實踐均已有解決方法。高碑店項目上未能徹底解決，並不能說明這些就是導致無法運行的技術瓶頸。

三、投入產出與運行成本問題
高碑店一、二期厭氧消化採用了不同工藝，進行了大量艱苦的摸索實踐，暴露出了國內厭氧消化所存在的一些典型問題，這些問題在吳靜等《我國城市污水廠污泥厭氧消化系統的運行現狀》（載《中國給水排水》2008年22期）一文中被總結為三個主要方面：①污泥厭氧消化工藝操作比較復雜，運行有難度；②運行費用不足；③存在消防隱患。上面討論的三個技術層面的問題應該均屬於第一類「污泥厭氧消化工藝操作復雜運行難度高」。筆者認為，造成厭氧設施停運的更主要原因其實應該是第二類，即經濟層面的因素。
由於缺乏高碑店污水廠泥區建設投資的完整數據，且年代已比較久遠，建設成本數據可能已缺乏可比性，這里採用上海白龍港消化項目（2008年6月）的數據進行測算。白龍港項目投資4.96億元，進消化器干泥量204噸/日，摺合含固率20%的脫水污泥1020噸。該項目含干化設施，最大蒸發量約7200 kg/h，相當於220-240噸/日的濕泥全乾化項目，按照流化床干化工藝在國內幾個項目上的報價水平（20-30萬/噸·日），干化項目的設備工程費投資約7200萬元，則厭氧部分（含土建安裝）的投資為42400萬，摺合含固率20%濕泥的噸厭氧消化成本為41.5萬元。
按照100萬噸來水量設計，北京高碑店項目的消化對象為663噸含固率20%的濕泥，以2008年價格考慮，厭氧部分的投資應在2.75億元左右。高碑店兩期發電設備（含沼氣儲存和處理）的投資為1.1億元，這樣一個完整的高碑店泥區厭氧消化項目總投資應在3.85億元左右，噸濕泥的厭氧發電項目聯合投資可達58萬元/噸·日。考慮採用國內發電系統，並扣除蛋形消化器的額外高成本，本文經濟評估以40萬元/噸·日，即泥區總投資2億元來進行估算。
在電能消耗方面，由於沼氣攪拌復雜，耗電量高，這里考慮僅採用機械攪拌形式進行設計，一個完整的項目（厭氧消化、沼氣處理和壓縮、發電、加熱）裝機量大約為760 kW，耗電量約570 kW，自用電率為28.6%。
以電能上網價格0.65元/千瓦考慮，厭氧項目可實現產值約37元/噸濕泥（均以入消化濕泥含固率20%折算）。
按照項目的設計值，厭氧消化後的脫水污泥含固率25%，干基減量率30%（有機質60%，降解率30%），設全年有效運行時數8000小時、大修提存2.5%、定員15人、人均年薪3萬元、葯劑費15元/噸濕泥、消化後污泥填埋處置費0元/噸，則直接成本為76元/噸濕泥。這就是說，污泥厭氧消化和發電項目從立項開始，本就是一個「賠本」的項目（37-76=-39元），需要靠補貼來維持運行。
如果還要考慮折舊和財務成本的話，取還款期20年、銀行長期貸款利率5.94%，則每噸財務成本需增加84元。這就是說，在不考慮填埋成本的情況下，厭氧發電項目的真正綜合運營成本至少在每噸濕泥160元以上（84+76=160）。
如此之高的運行成本，如果再因為產氣率低、發電量少，消化後污泥也根本實現不了25%的含固率而減量不大的話，那麼國內污泥厭氧消化技術「叫好不叫座」的真正原因也就不難明白了。
將來水量改為80萬立方米，進口含固率為5%（池容、SRT不變），消化降解率改為36%，則沼氣產氣量將降為30528立方米/日（前文已引述資料，實際尚不及此），此沼氣量的62.3%可用於發電，其餘需要用於加熱，方能保證冬季消化加熱的需求。此時兩期總共可發電1908 kW，自用電比例達59.9%。上網售電的產值降為15元/噸濕泥（就80萬噸水產生530噸含固率20%污泥而言），直接運行成本增為93元，項目「賠本」78元（15-93=-78元）。不考慮填埋處置成本，財務成本上升為106元/噸，這樣綜合運營成本就達到了199元（93+106=199）。
顯然，如此昂貴的厭氧消化發電，在目前的處理費劃撥體系下，確實很難生存。那些能夠生存的項目（如青島麥島、大連夏家河）一定有其特殊的原因（另文討論）。

四、結語
關於第三個原因，所謂厭氧系統存在安全隱患的問題，筆者以為其實不然。高碑店兩次出現惡性事故，其實都是操作人員素質和不遵守安全操作規范等管理方面的問題所造成的，但這兩次事故無疑給北京排水集團的管理者帶來了巨大的心理陰影。消化停運（高碑店和小紅門）是技術、成本和管理方面諸多問題交匯所造成的結果。
一個顯而易見的問題是，為什麼在歐美大量污水廠均採用厭氧消化，且視之為一個有效的污泥減量工具？為什麼國外污泥消化能夠良好運行？筆者以為，國內外污泥處置差異的一個關鍵因素在於，國外的污泥作為污水處理必備的一環，是將最終處置成本一起考慮的，其終端的高額填埋處置費，作為一種限制性處置資源，起到了自然選擇和調節的作用。直白一點說，由於污泥填埋費太高，因此各種減量處理設施才有生存和發展的必要。
仍以北京高碑店為例，在原設計條件下，如果將污泥填埋處置費規定為175元，那麼每日處置20%含固率污泥663噸的總費用，就會超過厭氧加上處置含固率25%的消化污泥371噸的總額，因此厭氧處理也就會有原動力。
在一些發達國家，噸污泥的填埋處置費在70~150歐元，摺合人民幣600-1300元，無論厭氧消化還是干化、焚燒，均能大幅度低於填埋，這也就是國外厭氧技術成熟和發達的根本原因。而在我國，填埋費僅有幾十元，不規范、超廉價的「填埋」，除了大量耗費稀缺的土地資源，成為大面積地下水污染的潛在威脅外，它事實上阻礙了各種污泥處理處置技術的發展，這其中也包括被業內專家普遍看好的厭氧消化。
污泥厭氧消化是一種中間處理過程，雖然有能源產出，但自身熱量需求、有機質比例、降解率、硫化氫濃度、投資都會大幅度影響項目運行的經濟效果，其產出不一定是正的。在這個意義上，對厭氧項目進行合理設計，如提高進泥含固率、聯合消化以提高可降解有機質比例、水解或超聲波預處理等，消除或減少因工藝原因導致的運行不良（含砂量、浮渣、脫硫高等），是今後厭氧項目努力的方向。這方面可討論的內容實在太多了，從國內外各種類型的項目中汲取成功和失敗的經驗與教訓，無論如何是值得深入做下去的第一步。
筆者以為，高碑店消化項目停運，技術、運行費著落、對安全的擔心等三個方面的原因均有，其中技術方面如果與一些成功項目進行比較，就可發現需要改進的內容所在；對安全的擔心，有過度的傾向，只能靠提高企業管理水平來解決；運行費無著落，則是業內目前面臨的最普遍難題。如果這個問題在政府的政策層面不解決，各種嚴肅的污泥處理處置，包括厭氧消化本身，恐怕都很難進行。一些號稱「運行良好」的污泥處置項目（如嘉興的兩大鍋爐摻燒污泥項目），靠的是打政策擦邊球，上大火電、大熱電，以火電、熱電的利潤割肉補瘡，自我補貼，本質上是置環境於不顧，如此污泥處置恐怕永遠也走不上正軌。

泥客莊主
2011年6月12-23日

㈨ 污水處理廠的污泥處置費用問題

城市污泥不同處理處置方式的成本和效益分析
——以北京市為例
張義安，高 定，陳同斌*，鄭國砥，李艷霞
中國科學院地理科學與資源研究所環境修復中心，北京 100101

摘要：以北京市為例，估算不同電價及運輸距離下填埋、焚燒及堆肥等方式的城市污泥處理處置成本，在此基礎上討論各種處理處置方案的前景，展望北京市污泥處理處置出路。污泥填埋在一定時期內還將是主要處理處置方式，但所佔比例將逐漸下降；堆肥是經濟上較為可行的處理處置方式，適合大力推廣；隨著經濟實力與技術水平提高，焚燒法可以適用於個別特殊地點。同時，分析了政府補貼對污泥處理處置效益的影響。
關鍵詞：城市污泥；處理處置成本；填埋；焚燒；堆肥
中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1672-2175（2006）02-0234-05
城市污泥是污水處理的副產物，以含水率97%計算，體積占處理污水的0.3%~0.5%[1]，深度處理產泥量還將增加50%~100%。目前我國每年排放的干污泥大約1.3×106 t，並以大約10%的速率在增加。
北京市全區域規劃污水排放量為330×104 m3/d，其中2003年市區污水排放量約為230×104 m3/d[2]。規劃建設14座污水處理廠，2015年污水處理能力預計將超過320×104 m3/d，處理率將超過90%。到2008年，北京市將新增9座中水處理廠，深度處理能力將由目前的1×104 m3/d提高到47.6×104 m3/d，屆時每年產生含水率 80% 城市污泥超過80×104 m3。北京市最大的污水處理廠——高碑店污水處理廠污泥外運運輸費用佔到全廠運行費用的1/3[3]。
城市污泥的大量產生，已引起日益嚴峻的二次污染，並成為城市污水處理行業瓶頸。污泥處理處置率低，其中非常重要的一個原因就是投資和運行成本方面的限制。但到目前為止，還未見關於不同污泥處理處置方案的經濟分析，導致不同單位和設計人員在方案的選擇上存在較大的盲目性。本文以北京為例，對幾種典型的城市污泥處理處置方式進行經濟分析，以便為城市污泥處理處置技術的選擇提供參考依據。
1 城市污泥處理處置成本估算
1.1 估算方法
以1 t干污泥（DS）為計算基準，綜合成本＝運行成本+設備折價成本。運行成本以目前較為成熟的處理處置方式進行估算。
北京市污泥機械脫水效果通常在80%左右。各方案中的成本估算涉及或包括焚燒、運輸、填埋等3個流程；設備折價成本取15 a使用年限，年折舊7%，社會利率10%，即年折價17%，設備年工作時數以8000 h計。因此，設備折價＝設備價格×指數×0.17/8000。
1.2 估算細則
（1）單位成本
填埋：生活垃圾衛生填埋的成本約60~70 ￥/t，污泥填埋時按照壓實生活垃圾∶土∶污泥容重比為0.8∶1∶1，污泥填埋成本為48~56 ￥/t，取52￥/t。
干化：乾燥能耗與脫水量成正比。燃氣加熱效率85%、鍋爐熱效率70%、過程熱損失5%時，水的蒸發能耗為150 (kW•h)/t，每小時去除1 t水的設備投資為180×104￥[4]。
焚燒：目前多採用流化床技術，每h焚燒1 t干化污泥的設備成本為528×104￥，污泥按干質量減量60%。焚燒的運行費用24￥/t，煙氣處理消耗NaOH量約為37 kg/t，折價約128￥/t [5]。
電價：北京市工業電價高峰期、平段區、低谷期分別為0.278、0.488、0.725￥/(kW•h)。按不同補貼方案，將電價設定為0.30、0.60￥/(kW•h)。
運費：北京市運輸價格在0.45~0.65￥/(t•km)之間，污泥為特殊固體廢物，需特殊箱式貨車運送，價格處於高端。另外，近年運輸價格有上漲趨勢。因此，運費取0.65 ￥/(t•km)。
此外，干化及焚燒均按設備成本添加30%物耗人工管理費及土建配套費。
（2）污泥含水率
污泥的有機質和水分含量較高，填埋存在一系列問題，當前主要關心的是土力學性能，當含水率高於68% 時需按m(土)∶m(污泥)＝0.4~0.6的比例混入土 [6-8]。含水率降低時污泥性狀存在突變，因此填埋脫水目標設定為80%、30%。
含水率是污泥焚燒處理中的一個關鍵因素。有機質含量高、含水率低利於維持自燃，降低污泥含水率對降低污泥焚燒設備及處理費用至關重要。一般將污泥含水率降至與揮發物含量之比小於3.5時，可形成自燃[9]。北京市污泥有機物含量在45% 以下，因此使污泥維持自燃焚燒的水分含量應小於61.2%。朱南文總結了幾種國外污泥熱乾燥技術，可以將污泥乾燥至10%含水率[10]。污泥焚燒綜合成本隨乾燥程度動態變化，干化程度越高，干化能耗升高，焚燒設備及運行費用隨之下降。簡化起見，本文以污泥保持熱量平衡燃燒為估算前提，不再進行高水分下加入重油的成本估算。因此污泥焚燒的干化目標定為：60%和10%。
表1 北京市填埋場概況[11]及離污水處理廠的最近距離
Table 1 Description of landfill sites and wastewater treatment plants
填埋場 填埋場位置 處理規模/(t•d-1) 預計關閉時間 最近的污水處理廠 最近直線距離/km 1)
北神樹 通縣次渠鄉 980 2006 高碑店 20
安定 大興區安定鄉 700 2006 小紅門 36
六里屯 海淀區永豐屯鄉 1500 2017 清河 15
高安屯 朝陽區樓梓庄鄉 1000 2018 高碑店 15
阿蘇衛 昌平區小湯山鄉 2000 2012 清河、北小河 40
焦家坡 門頭溝區永定鎮 600 2011 盧溝橋 15
1) 最近距離數據為作者實測

綜上所述，污泥的處理處置方式計有：堆肥，分別乾燥至含水80%、30% 時填埋，乾燥至含水

60%、10%時焚燒。
1.3 填埋成本
填埋成本＝能耗成本+運輸成本+填埋場成本+設備折價成本
能耗成本＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×150×α×Pele
運輸成本＝0.65×L /(1-ηe)
填埋場成本＝βPf /(1-ηe)
設備折價＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×180×α× 0.17×104/8000
其中，η0、ηe分別為處理處置始、末的含水率；Pele為電價，￥/(kW•h)；L為運輸距離，km；α為土建及人工配套費指數，1.3；β為體積系數，含水率≥68%時在1.4~1.6之間，取1.5，含水率＜68%時取1；Pf為填埋場填埋價格，40~60￥/t，取52￥/t。
污泥填埋運輸距離：北京市現有填埋場容量不足以滿足生活垃圾處置需求，即使規劃中的填埋場建成之後，富餘填埋能力也很有限，污泥填埋需另外覓地新建填埋場。隨著城市發展及填埋場地質條件要求，運輸距離也將越來越遠，參照表1，污泥
填埋的運輸距離將在40 km以上，因此在估算今後的填埋成本時，分別取50、100 km作為近期及遠期填埋場運輸距離。
1.4 堆肥成本及收益
城市污泥經過堆肥無害化處理之後進行土地利用，是國際上普遍採用的處理處置方式。強制通風靜態垛堆肥處理是泥堆肥主流技術，其處理成本與污泥初始含水率、處理規模、堆肥廠與污水處理廠之間距離以及設備原產地等因素相關。堆肥廠宜建在污水處理廠周圍，運輸成本計為0，堆肥成本主要由鼓風、烘乾、篩分能耗，調理劑及設備折價成本組成。目前，堆肥產品的市場銷售價格為350~500￥/t，扣除15％含水率後取500￥/t DS。
利用CTB堆肥自動控制系統[12,13]進行強制通風靜態垛堆肥在河南省漯河市城市污泥堆肥廠的應用結果表明，當污泥含水率不高於80%時，鼓風能耗在40~60 (kW•h)/t DS之間，取60 (kW•h)/t DS。CTB調理劑價格為300 ￥/t，損耗率一般為5% [14]。經過10~14 d堆肥，污泥干物質減量30%，含水45%。採用熱乾燥技術烘乾至含水15%，脫水負荷0.45 t/t DS；調理劑在烘乾前篩分後自然晾乾，需篩分能耗；篩分負荷共9.3 t/t DS，篩分能力1 t/h，功率3 kW。全程能耗95 (kW•h)/t DS，考慮到未知能耗，取100 (kW•h)/t DS。
設備折價：處理干污泥能力為 0.3×104 t/a的污泥堆肥廠設備投資約700萬￥，設備折價182 ￥/t DS（含佔地成本），取200￥/t DS。
1.5 焚燒成本
考慮到焚燒廢氣排放等問題，外運30 km以上焚燒為佳，取30 km；焚燒按干物質減量60%，燒余物需運至填埋場填埋，運輸距離取50 km。參考表3可知，乾燥至10%焚燒成本較乾燥至60%低。乾燥程度越高，焚燒廠佔地面積也越小，因此焚燒前以干化至10%為宜。
1.6 干化農用成本
未經穩定化處理污泥存在施用安全危險，考慮到干化的穩定效果較差，安全性有限，不再估算。
2 討論與分析
2.1 處理成本和經濟效益
表2 處理處置1 t城市污泥(干質量)所需的成本及其效益
Table 2 Comparison of the estimated cost and benefit of sewage sludge treated and/or disposed by different ways
填 埋
干化 運輸 填埋 綜合成本/￥
目標 能耗/￥ 設備折價/￥ 距離/km 運費/￥ 填土比例 費用/￥
80% 0 0 50 163 50% 390 5531)，5532)
30% 2091)，4182) 178 50 46 0 74 5071)，7162)
80% 0 0 100 325 50% 390 7151)，7152)
30% 2091)，4182) 178 100 93 0 74 5541)，7632)
焚燒
干化 焚 燒 燒余物 綜合成本/￥
目標 能耗/￥ 設備折價/￥ 運行/￥ 設備折價/￥ NaOH/￥ 運費/￥ 填埋/￥
60% 1461)，2932) 124 60 365 128 13 20 8561)，10022)
10% 2281)，4552) 193 27 162 128 13 20 7711)，9982)
堆 肥
能耗/￥ 設備折價/￥ 調理劑損耗/￥ 總成本/￥ 銷售/￥ 總效益/￥
391)，782) 200 75 3141)，3532) 410 961)，572)
1) 電價取0.30 ￥/(kW·h)；2) 電價取0.60 ￥/(kW·h)

各種處理方式處理成本估算過程及結果如表2所示。由表2可知，污泥處理處置以堆肥方式成本

最低，約300~350￥/t DS；填埋方式約500~760￥/t DS。焚燒方式成本最高，約800~1000￥/t DS。堆肥成本低於填埋方式，顯著低於焚燒方式，隨運輸距離增加填埋成本顯著高於堆肥成本。此外，污泥焚燒處理一次性投資大，運行維護費用最高。

各種處理方式中，污泥填埋沒有資源回收，效益為零；考慮到污泥熱值水平，回收焚燒熱能可能性較低，對凈效益影響不大；污泥干化可以起到脫水的效果，但穩定化的效果有限，加之干化過程中容易產生爆炸和肥效緩慢等問題，不宜提倡；在產品銷售良好情況下，按電價不同，堆肥處理可以盈利50~100￥/t DS。
2.2 各種處理處置技術的優缺點
現有的大部分填埋場設計建造標准低、缺乏污染控制措施，存在穩定性差等問題，導致散發氣體和臭味，污染地下水，不能保證填埋垃圾的安全，只是延緩污染但沒有最終消除污染。一些國家為了把上述問題降低到最小程度，制定了待處理污泥物理特性的最低標准，使污泥填埋的處理成本大大增加。例如德國要求填埋污泥干基含量不低於35%。為避免污泥中有機物分解造成的地下水污染，1992年德國發布了《城市廢棄物控制和處置技術綱要》，要求從2005年起，任何被填埋處理的物質其有機物含量不超過5% [15]，這意味著污泥即便是經過乾燥也不滿足填埋的要求。污泥填埋面臨填埋場地、公眾及法規等多重壓力，填埋成本將逐步升高，近年來國外污泥填埋處理方式比例越來越小[6]。
是否推廣堆肥處理城市污泥，首先應切實評估施用污泥堆肥的潛在環境風險。杜兵等[16]研究表明，同國外相比北京市某典型污水處理廠酚類、酞酸酯類、多環芳烴類均處於污染程度較低的水平。堆肥處理的持續高溫可以確保殺滅病菌，保證污泥的農用安全。陳同斌等[17]對中國城市污泥的重金屬含量及其變化趨勢的研究結果表明，我國城市污泥中平均含量普遍較低，金屬含量基本未超過農用標准[18]，且呈現逐漸下降的趨勢。近年相關研究也證明：科學合理地進行城市污泥農用不會造成土壤和農產品的重金屬污染問題[19]。我國城市污泥的土地利用重金屬環境風險並不像人們想像的那樣嚴重。
焚燒減量最為顯著，含水80%的污泥焚燒後減容率超過90%。然而，污泥含有多種有機物，焚燒時會產生大量有害物質，如二惡英、二氧化硫、鹽酸等，受國內焚燒技術的限制，二惡英污染問題尚未很好解決，重金屬煙霧與燃燒灰燼也可能造成二次污染。此外，焚燒浪費了污泥中的營養物質。對比三種處理處置方式，污泥焚燒佔地面積最小，但綜合成本最高，設備維護要求高，環保風險較大，這些不利之處都限制了污泥焚燒技術的廣泛應用。
綜上所述，堆肥處理實現污泥的資源化利用，科學合理施用下可以保證衛生安全及重金屬安全，同時較為經濟可行，是污泥處理處置技術的主要發展方向。但是，從市場銷售的角度來看，污泥堆肥產品的銷售渠道有待改善。各種處理方式優缺點概括於表3（下頁）。
2.3 電價影響及政府補貼
電價影響到污泥處理處置成本。電價從0.60￥/(kW•h)降低到0.30 ￥/(kW•h)，各種處理方式的綜合成本分別降低40~230 ￥/t DS。如電價取至用電低谷期電價或者更低，成本可以進一步降低。
表3 各種處理處置技術優缺點對比
Table 3 Comparison of landfill, composting and incineration for sewage sludge
處理處置方式 收支平衡/(￥•t-1) 1) 技術難度 場地要求 能否資源化 無害化程度
填埋 -507~ -763 簡單 大 不能 延緩污染, 沒有最終消除污染風險
堆肥 57~96 較簡單 較小 能 重金屬低於農用標准時可以達到無害化要求
焚燒 -771~ -1000 技術設備要求高 小 不能 尾氣可能帶來二次污染
1) 運輸距離100 km、電價0.60 ￥/(kw•h)時, 以80%含水率填埋成本略低於30%含水率填埋, 但其佔地為後者5.25倍, 綜合考慮採取30%填埋

污泥含水80%及60%下填埋佔地分別為30%下填埋的5.25倍、1.75倍。政府通過補貼如降低電價等調控手段，將污水處理投入合理分配到其中的污泥處理單元，可以降低污泥處理單元的焚燒成本、填埋佔地，降低堆肥成本。政府補貼可以發揮經濟杠桿作用，調控污泥處理行業投入產出狀況，有利於污泥處理處置行業的健康發展。總之，污泥處理處置應該有適宜的政府補貼。
3 結論
（1）污泥堆肥成本隨電價變化約300~350 ￥/t DS，堆肥銷售可以補償部分處理成本，使污泥堆肥達到微利水平。合理施用堆肥可以提供養分和有機質，是污泥處理處置技術的重要方向。
（2）污泥填埋操作簡單，但其成本約500~760 ￥/t DS，高於堆肥處理。考慮到土地資源日益稀缺及二次污染問題，且從發達國家的經驗來看污泥填埋將逐步受到限制，因此其應用比例應逐漸減少。
（3）污泥焚燒減量效果最明顯，但其初始投資及運行費用最高，綜合成本約771~1000 ￥/t DS。其設備維護復雜，如果對尾氣處理不當會造成二次污染。

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㈩ 高碑店污水處理廠的污泥去了哪裡

污水在處理的過程中會有大量的污泥產生，產生的污泥經消毒後通過壓濾機實現泥水分離，污泥就壓濾成了泥餅，用小車外運做肥料使用或者填埋地下，具體工藝見下圖：