A. 分析污水處理廠的污泥怎樣處理
污水處理的過程中處理單元繁復,每個環節都會發生固體別離物,這些固體一般應該怎麼處理呢?事實上,不同的污水水源,不同的污水處理工藝,不同的污水處理單元提純出來的污泥是不一樣的,因而,這些污泥的處理辦法也不盡相同。不過現在可行的污泥處置辦法基本上就是以下幾種,依據不同的污水處理體系的污泥成分不同挑選不同的辦法。
填埋:清潔填埋辦法操作相對簡略,處理費用不高,將脫水污泥直接運到廢物填埋場進行清潔填埋曾是我國大多數污水處理廠挑選的污泥處置辦法。可是在實踐運轉過程中發現,脫水泥餅直接填埋自身是對資源的嚴峻浪費,此外,還可能對填埋場構成諸多困難。
考慮到污泥是一種資源,一些國家開端約束污泥的直接填埋,填埋本錢的上升,引發了人們深度處理污泥、減量和資源化的市場需求。這些約束包含:污泥填埋的含水率有必要小於40%;有機質含量低於30%。為滿意上述要求,一般需對脫水污泥再進行以污泥干化為首要技能手法的後續處理。在我國綜合考慮各種處置辦法的本錢、對環境可能發生的影響及現在我國的實踐情況,對污泥進行填埋處置可能是未來一段時期我國污泥處置的一種辦法。
土地利用:城市污水廠污泥肥效對比典型的農家廄肥有明顯優勢。污泥中農作物成長所有必要的氮、磷、鉀等元素都遠高於農家廄肥,有機成分也較之高。。
使用有機肥的首要長處有:改進土壤,進步犁地生產能力;進步化肥利用率;進步農作物產值,改進農作物質量;增強微生物活性。可是,由於有機肥肥效釋怠慢,養分含量低,使用數量大,且當年利用率低,在作物成長旺盛、需肥多的時期,往往不能及時滿意作物的需求,所以需求與無機肥料配合使用。制備有機無機復合肥料是解決以上對立的最佳有效途徑。
堆肥技能是污泥農用的首要手法。由於好氧堆肥具有發酵周期短、無害化程度高、清潔條件好、易於機械化操作等特色,故國內外用廢物、污泥、人畜糞尿等有機廢棄物制肥的工廠,絕大多數都選用好氧堆肥。好氧堆肥過程是通過好氧性微生物的生物代謝作用,使污泥中有機物轉化成富含植物養分物的腐殖質,反響的最終代謝物是CO,、H,0和熱量,很多的熱量使物料保持持續高溫,下降物料的含水率,有效地去除病原體、寄生蟲卯和雜草種子,使污泥到達減量化、安穩化、無害化、資源化目的。
用於修建:污泥含有很多無機質,在處理後也能夠作為建材的質料。這種資源化利用計劃還在不斷測驗中。污泥修建材料利用辦法首要有制磚、制水泥、制纖維板等。現在使用較多的是制磚。
燃燒:污泥的燃燒有必要首要進行干化或半干化,在點著時增加少數輔佐燃料,這以後能夠到達自燃。選用先進的熱交換體系,能夠依託污泥燃燒所發生的熱能進行干化,其熱量能夠滿意大部分乃至悉數干化的需求。未經干化或半干化處理的污泥燃燒由於過多的水份將難以點著,其熱量平衡為負數,即有必要增加燃料才幹保持燃燒。以燃燒為中心的處理辦法是最完全的污泥處理辦法,它能使有機物悉數碳化,殺死病原體,最大程度地削減污泥體積。
B. 污水處理廠大量污泥怎麼處理
污水處理廠污泥含水率很高,需要用壓濾機脫水到含水80%左右,然後通過污泥干化或者炭化方法處理。
河南北工是生產污泥炭化設備的,可以將含有機成分比較多的污泥炭化後回收利用。
C. 城鎮污水處理廠污泥處置執行什麼標准
執行《城鎮污水處理廠污染物排放標准》GB18918-2002裡面的污泥標准。有些也有用回《城鎮污水處理答廠污泥泥質》GB24188-2009的。但是一般都會用前者。
P.S 一定要查全文,有些不全的上面只有水,沒有污泥
如果有特定出路的,參照下面的標准
GB/T 25031-2010 城鎮污水處理廠污泥處置制磚用泥質
2. GB/T 24602-2009 城鎮污水處理廠污泥處置單獨焚燒用泥質
3. GB/T 24600-2009 城鎮污水處理廠污泥處置土地改良用泥質
4. GB/T 23485-2009 城鎮污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質
5. GB/T 23486-2009 城鎮污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質
D. 工業污水處理廠污泥怎麼處理
一種工業污抄泥的綜合處理方法,是將工業污泥經過混合、破碎、陳化預處理,陳化後的原料再經擠出成型、乾燥,再經隧道窯燒結成磚或經對輥制粒機制粒,乾燥,製得陶粒;所述工業污泥為印染廢物、造紙廢物、城鎮集中式生活污水處理廠產生的污水處理污泥、粉煤灰、爐渣、建築余泥、河道清理污泥、隧道及地下工程污泥中的一種或幾種。
具體方法如下:
(1)將工業污泥進行脫水,送入豎窯乾燥機,水分含量控制在5-10%,依次經過初級破碎、二級破碎,攪拌均勻後,進入陳化庫陳化3天以上;
(2)陳化後的原料,經過雙軸攪拌機擠出、雙級真空硬塑擠出機擠出成型,擠出泥條經全自動切坯機切割成要求尺寸的磚坯,由機械碼上窯出經再經隧道窯燒結成磚。
所述初級破碎、二級破碎方式是採用對輥破碎。
所述陳化後的原料,經過對輥制粒機制粒,乾燥,製得陶粒。
所述工業污泥原料組成較為復雜時,根據所生產磚和陶粒的要求,工業污泥原料中各組分按比例進行混合,且加入添加劑,如固化劑、酸、鹼等。
E. 污水處理污泥怎麼處理
污泥穩定處理有好氧穩定和厭氧穩定,好氧穩定有很多優點,但能耗很高,只有當污泥量較少時才採用。污泥厭氧穩定處理通常採用中溫(35℃)厭氧消化方法。國內已有十幾座大型污水處理廠採用此方法,污泥經消化後,有機物含量減少,性能穩定,總體積減少,污泥消化過程中還產生大量沼氣(消化降解1kgCOD可產生350L沼氣)可以回收利用。
但由於消化裝置工藝復雜,一次性投資大,運行有難度。污泥厭氧消化和沼氣利用裝置費用,約占污水處理廠投資和運行費的30%左右,而且大多需進口技術和設備。從調查已建消化池的實際運行看,只有少數達到預期的效果。有管理、設計問題,亦有沼氣利用的經濟性和安全性問題。比較好的如天津市東郊污水處理廠,該廠設計規模為處理城市污水40萬m3/d,污泥日產2460m3(含水率96%),產生沼氣13300m3,供4台248kW發電機發電,日可發電27000度,並與市電並網。
污泥的穩定問題,除了採取污泥厭氧消化外,還應結合污水處理工藝中考慮少產生污泥和穩定泥質的方案。例如污水處理工藝設計中採用延長污水曝氣時間,減少污泥的產量;設計參數中增加污泥泥齡(如泥齡20天以上),盡量使污泥趨向穩定的污水處理工藝。對中小型污水處理廠來說,採用帶有延時曝氣功能處理工藝(如氧化溝等處理工藝)是可取的。有的污水處理工藝投資低(如AB法的A段),而污泥量較多,增加了污泥的處理成本。故應當把污水處理和污泥處理統一考慮,一並計算投資和運行費用。
污泥的穩定並不等於污泥無害,用於農田還需要符合國家標准中關於污泥農用時污染物控制標准限值。見下表。其中對鎘、汞、砷、苯並芘、多氯聯苯的要求是比較高的,應該通過嚴格控制工業廢水源頭的排放,來控制污泥的性質。
國外在污泥穩定方面,除了用生物法(包括中溫消化、高溫消化及利用微生物和某些添加劑)外,還採用了化學法,有的將脫水後的污泥加鹽酸調pH值至2~3,反應60分鍾再加硝酸鈉;有的對脫水污泥添加石灰。後者在歐洲應用較多。
F. 城市污水處理廠污泥處置的不足及發展趨勢
目前,我國常用的污泥處理方法有:濃縮、污泥調理、厭氧消化、脫水、堆肥等處理技術;污泥的最終處置方式有:填埋、焚燒、農用、和園林、花卉綠化等方式。近些年,隨著污水處理產業的迅速發展,污泥產生量不斷增加,對污泥的處置也開始走向多元化,但還是以填埋和農用為主。李貴寶等對我國29家污水處理廠的調查結果表明,採用土地利用、土地填埋和堆肥處置污泥的污水處理廠比例為14:10:1,43個城市75家污水處理廠中約有90 %的污泥用作農家肥。然而,我國的污水處理廠中污泥未經任何處理直接農用的約佔60%以上,即使在設有消化池的污水處理廠,消化後的污泥也只是稍加脫水後就直接農用,並未作任何無害化處理,仍不符合污泥農用衛生標准,與國外先進國家相比尚有較大差]。某些地方的污水雖然得到了有效治理,污水處理的伴生產物污泥卻沒有得到有效處理和處置,大量未經穩定處理的污泥沒有正常出路,許多城市的污泥仍採用購地露天堆放的方法,造成了城市周圍垃圾成山、蚊蠅孽生、環境污染的狀況。這些隨意排放的污泥,帶來嚴重的環境污染,並已威脅到人類的健康,使污水處理工作變得毫無意義。同時,孫玉煥對長江三角洲地區實地調查發現,該地區對污泥產生量、成分和性質等缺少清楚的認識,其利用和處置方式的選擇往往貪圖簡單、節省,就近隨意處置,有些甚至任意丟棄;採取土地填埋的污泥往往也沒有預先脫水,填埋場也往往沒有採取有效的防滲漏、防廢氣爆炸的措施,因此很有可能造成二次污染和其他環境安全隱患;土地利用的污泥中有些污染物含量往往很高,施用前常常缺少有效的穩定化措施,對施用方法和施用量缺少科學的依據。因此在很大程度上,污泥的處置與利用存在著盲目性。同時,對污泥放任自流,在實際中制定的標准也沒有得到有效的貫徹實施。特別在今後10~20年裡污水處理量和處理水平將會有更大的發展,勢必會產生更多的污泥。如果還是採取原來的態度對污泥進行處置,必將會對我國環境質量和公眾健康造成很大的威脅,同時也違背了資源循環利用和可持續發展的要求。
G. 污水處理廠的污泥怎麼處理
目前大多數城市污水處理廠都採用活性污泥法去除污泥。
生物處理的原理回是通過生物作用,尤其答是微生物的作用,完成有機物的分解和生物體的合成,將有機污染物轉變成無害的氣體產物(CO2)、液體產物(水)以及富含有機物的固體產物(微生物群體或稱生物污泥);多餘的生物污泥在沉澱池中經沉澱池固液分離,從凈化後的污水中除去。
(7)對污水處理廠污泥處置如何考核擴展閱讀:
污水處理工藝分三級:
一級處理:物理處理,通過機械處理,如格柵、沉澱或氣浮,去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、油脂等。
二級處理:生物化學處理,污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉化為污泥。
三級處理:污水的深度處理,它包括營養物的去除和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術對污水進行消毒。可能根據處理的目標和水質的不同,有的污水處理過程並不是包含上述所有過程。
H. 小型污水處理廠的污泥該怎樣處理
污泥的處理和處置
通常把污水廠污泥的穩定和脫水(一般脫水至含水率達70%~80%)稱作污泥的處理;將污泥的堆肥、填埋、干化和加熱處理及最終利用,稱為污泥的處置。如脫水污泥中有毒有害物質超過農用標准,就要考慮衛生填埋和污泥干化焚燒技術。從國外污泥處理的發展來看,無論在歐洲、日本或美國對污泥用於農田控制越來越嚴,而對污泥進行干化和加熱處理的比例正逐年增加。
1.污泥的處理
污泥穩定處理有好氧穩定和厭氧穩定,好氧穩定有很多優點,但能耗很高,只有當污泥量較少時才採用。污泥厭氧穩定處理通常採用中溫(35℃)厭氧消化方法。國內已有十幾座大型污水處理廠採用此方法,污泥經消化後,有機物含量減少,性能穩定,總體積減少,污泥消化過程中還產生大量沼氣(消化降解1kgCOD可產生350L沼氣)可以回收利用。
但由於消化裝置工藝復雜,一次性投資大,運行有難度。污泥厭氧消化和沼氣利用裝置費用,約占污水處理廠投資和運行費的30%左右,而且大多需進口技術和設備。從調查已建消化池的實際運行看,只有少數達到預期的效果。有管理、設計問題,亦有沼氣利用的經濟性和安全性問題。比較好的如天津市東郊污水處理廠,該廠設計規模為處理城市污水40萬m3/d,污泥日產2460m3(含水率96%),產生沼氣13300m3,供4台248kW發電機發電,日可發電27000度,並與市電並網。
污泥的穩定問題,除了採取污泥厭氧消化外,還應結合污水處理工藝中考慮少產生污泥和穩定泥質的方案。例如污水處理工藝設計中採用延長污水曝氣時間,減少污泥的產量;設計參數中增加污泥泥齡(如泥齡20天以上),盡量使污泥趨向穩定的污水處理工藝。對中小型污水處理廠來說,採用帶有延時曝氣功能處理工藝(如氧化溝等處理工藝)是可取的。有的污水處理工藝投資低(如AB法的A段),而污泥量較多,增加了污泥的處理成本。故應當把污水處理和污泥處理統一考慮,一並計算投資和運行費用。
污泥的穩定並不等於污泥無害,用於農田還需要符合國家標准中關於污泥農用時污染物控制標准限值。見下表。其中對鎘、汞、砷、苯並芘、多氯聯苯的要求是比較高的,應該通過嚴格控制工業廢水源頭的排放,來控制污泥的性質。
國外在污泥穩定方面,除了用生物法(包括中溫消化、高溫消化及利用微生物和某些添加劑)外,還採用了化學法,有的將脫水後的污泥加鹽酸調pH值至2~3,反應60分鍾再加硝酸鈉;有的對脫水污泥添加石灰。後者在歐洲應用較多。
2.污泥的處置
(1)制復合肥
按我國目前的經濟條件,對多數污水廠(特別是大量小型污水廠)來說,污泥用於農田是比較可行和現實的方案。污泥中的氮、磷、鉀和微量元素,對農作物有增產作用;污泥中的有機質、腐殖質是良好的土壤改良劑。污泥經適當濃縮、脫水後運至市郊或鄰近省份作為農肥,是許多污水廠採用的方法。但農田施肥有季節性,不需要泥肥時,污水廠會泥滿為患,影響正常運行。於是一些污水廠支付費用,讓農民把污泥拉走,而不問其去向,這會造成二次污染。同時可以查看中國污水處理工程網更多技術文檔。
北京市環境科學研究院和北京市農業科學院合作,對北京市密雲縣污水處理廠的污泥,通過堆肥加工成復合肥,進行了用於農田的試驗。該廠每天處理15000m3城鎮污水,污泥產量5~6t/d(含水率80%),由於採用酸化—好氧污水處理工藝,污泥質量不錯。添加一定數量的N、P、K做成復合肥(N、P、K的比為1∶09∶04),並直接造粒為污泥顆粒肥。通過在北京市大興縣龐各庄冬小麥田試驗以及在溫室內進行的油菜和玉米苗期盆栽施肥試驗,均取得可喜的結果。由於是製成顆粒狀污泥肥料,便於運輸和貯存。
(2)衛生填埋
上海市對污水廠的污泥處置提出「處理一點,填埋一點,利用一點」的原則,上海市水務局組織對污泥處理、處置和利用的專題研究,提出污泥用作農田、衛生填埋和污泥焚燒點的布局和具體的分期實施方案,防止產生二次污染。這無疑是正確的舉措。
上海白龍港大型污水廠,按衛生填埋要求建設污泥填埋場,根據污泥性質、含水率及力學特性等因素進行設計。填埋廠使用期為七年,填埋場底部設有盲管將滲濾液再回到污水廠處理。此法佔地大,運行工作量大,遇雨季污泥更難以壓實,到使用期限後仍需另選場址。對大型污水廠採用污泥衛生填埋,是不得已的權宜之計。衛生填埋場的造價不低,國外對衛生填埋場還要有沼氣安全收集系統,對分層復蓋的泥土和排水、綠化有專門的要求。鑒於地價上升和填埋場有臭味,近幾年來,無論歐盟國家或美國、日本,污泥衛生填埋的比例越來越小,美國已有的填埋場還將逐步關閉。
有些城市(如成都市)擬將污水廠污泥運至城市垃圾填埋場一並處置,這存在兩個實際問題:一是管理體制上的問題。垃圾的中轉站和填埋場的布點、設計和投資,屬環衛局管理,而污水廠的污泥屬市政系統管理,設計垃圾填埋場使用年限和布點距離未考慮接納污水廠污泥;二是脫水污泥含水率過高。運往垃圾填埋場的污泥,要求含水率不大於30%,而目前污水廠的脫水污泥含水率在70%~80%,這類污泥不易碾壓填埋,除非將污泥作適當干化或加石灰、絮凝劑處理。無論作何種填埋,污泥宜採取高幹度脫水方案。
(3)干化、焚燒
國內近幾年在一些大城市已建和正建一批城市垃圾焚燒場。但污水廠的污泥作焚燒處置,只有上海市石洞口污水處理廠(設計規模為40萬m3/d)設有污泥焚燒爐裝置,計劃今年年底投產。焚燒爐採用國外技術在國內製造,污泥的干化和焚燒設備總投資為人民幣8000萬元,費用並不算高。
由於污泥干化和污泥焚燒相結合比單污泥焚燒一次性投資少,處理成本低,故污泥干化往往是焚燒的前處理。北京市清河污水廠二期工程和天津市咸陽路污水廠,擬先建污泥干化裝置。污泥干化可使污泥含水率控制在10%~40%,減少了污泥的體積和重量,降低了運輸費和填埋費,而且污泥的臭味大為減少。
干化裝置分直接干化和間接干化,其能量消耗與污泥成份和水分有關。間接干化(利用沼氣通過熱交換器)一般推薦用立式干化裝置,並選用流化床工藝。干化與焚燒串聯工藝中,干化的程度取決於污泥的熱值和回收焚燒爐的熱能,使干化的能量盡量平衡,不另外添加燃料。上海石洞口設計污泥的干化和焚燒,污泥熱值高,能源平衡有餘。污泥流化床焚燒爐,溫度在800℃以上,爐內有砂粒循環使用,外排氣體要適當處理。污泥焚燒爐遠比垃圾焚燒爐的工藝簡單得多,且污泥焚燒不會產生二惡英。下圖是法國巴黎塞納河旁Colombes污水處理廠的污泥焚燒爐和焚燒灰的除塵裝置。
如脫水污泥與垃圾一並焚燒,國外的經驗是每噸垃圾添加15%~20%含水率為30%的污泥。污泥的干化和焚燒,可能將是一些大城市大型污水處理廠的發展方向。當然,由於國外對焚燒爐排塵有嚴格的要求,除了採用電除塵,還要降溫加溫,加酸加鹼,達到無煙塵的排放。
(4)填埋與焚燒的比較
上海和浙江一些單位作過污泥衛生填埋及焚燒處置的方案比較。其主要工藝流程為:
原污泥→濃縮→消化→脫水→衛生填埋
原污泥→濃縮→(消化)→脫水→焚燒→焚燒灰填埋
對於焚燒處理工藝,為了避免消化後污泥熱值減少,也可以不作污泥消化處置。上述兩個工藝的經濟性比較結果,無論採用國產設備或進口設備,二者的處置工程費用基本相同。按國產設備對污泥進行處置,運行費用折成污泥干固體,處理總成本約為800元/t。以10000m3/d污水廠產生2噸DS計,每噸污泥處理成本約為016元,與國內大型污水處理廠污水處理成本(不計折舊和還貸利息)03~045元/m3相比,需增加成本35%~50%,這與國外的實例相當。
既然污泥的衛生填埋與污泥的焚燒其工程費和運行成本大致相當,那麼,從污泥無害化和減量化看,焚燒方案有明顯的優點。這亦是國外(特別是西歐和日本)污泥焚燒發展較快的原因。荷蘭的污泥是100%採用焚燒處置的。焚燒後少量的泥灰可用於混凝土、磚瓦製品、路基路面的骨料和工程建設的回填土。
I. 污水處理廠污泥處置方式有哪些選擇
污泥含水率不高的情況下可以運至填埋場直接衛生填埋;要是生化池裡的活性污泥那種含有有益回微答生物的污泥可以作為土壤改良劑應用於農田、菜地、果園、草地、市政綠化、育苗基質及嚴重擾動的土地修復與重建等地方;也可以將污泥經過干化後可直接拉走焚燒,防止污染;現在還有污泥熱化學處理這一工藝處理污泥,城市污泥低溫熱解通過在催化劑作用下無氧加熱乾燥污泥至一定溫度,熱分解作用將污泥轉化為油、反應水、不凝性氣體和炭4種可燃產物。
J. 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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