2016年度国内污泥处置市场简介

2016年度国内污泥处置市场简介一、目前污泥状况和处置情况的介绍根据国家《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》，到2015年，省会城市污泥无害化处理处置率达到80%，其他设市城市达到70%，县城及重点镇达到30%。新建污泥处理处置规模518万吨（干泥）/年，计划投资347亿元。截至2014年3月底，全国市县累计建成市政污水处理厂3622座，污水处理能力约1.53亿立方米/日。截止2012年底，工业污水处理量为1.44亿吨/日。按照经验核算，市政水处理每年可产生2792万吨湿污泥，工业水处理，每年可产生2635万吨湿污泥。截至2013年底，污泥处理处置设施建设规模已完成43.4%。按照目前的和污水处理规模和不同技术路线的平均成本（后文详细列出），每年污泥处置市场空间约33亿元，未来中国仍需350亿的固定资产投资，假设分五年完成目标，则污泥处置市场存在每年103亿市场空间。目前全国各地的污泥处理设施尚不健全，已建成设施的处理水平良莠不齐。部分地区直接对污泥进行脱水干化后堆肥或填埋，尚未对污染物、病原体和重金属进行处理，不仅可能造成巨大的生态污染破坏隐患，还可能在运输填埋过程中发生爆炸等事故。因此，假设对污泥采取无害化处理方式，根据目前平均市场价格和污水排放量，未来将产生600亿的污泥处置设施建设投资。二、目前污泥特点及各地区污泥处置的标准1、城市污泥特点城市污水污泥的成分复杂,由多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集合体,含有水分、难降解的有机物、重金属、盐类以及少量的病原微生物和寄生虫等，其颗粒半径为10-6～10-9m。城市污泥中水分以以下方式存在：①自由水。不受颗粒影响的水，约占70％，是污泥机械脱水的主要对象。②毛细水。存在污泥颗粒间的毛细管中，约占20%，是高性能脱水机械的脱水对象。③表面粘附水。粘附于颗粒或细胞表面的水。④内部水。存在于污泥颗粒内部(包括细胞内的水)。中国城市污水厂污泥的成分特点如表1-1所示。污泥中重金属含量主要取决于工业废水排入污水处理厂的情况。中国污水中工业废水比重大,故污水厂初沉及二沉污泥重金属含量较高,某些重金属含量严重超标。表1-1中国城市污水厂污泥的成分特点成分特点1脂肪、碳水化合物脂肪含量低(约20%),VSS、碳水化合物(淀粉、糖类、纤维)含量高(高于50%)2污泥的C/N比污泥的含氮量高,一般在3%左右,污泥的C/N比维持在10%～20%的范围内3pH值和酸碱度污泥的pH值和总碱度基本在正常的范围内,pH值在6.5到7.0之间,总碱度在16mg/L～26mg/L之间4重金属离子重金属离子含量较高5肥分污泥中富含的氮磷钾是农作物必需的肥料成分,有机腐殖质初次沉淀污泥含33%,消化污泥含35%,腐殖污泥含47%,是良好的土壤改良剂6污泥的热值污泥含有大量的有机物和一定量的纤维木质素,脱水后的污泥发热量约为836kJ/Kg,具有较高的热值,在一定含水率下可以自持燃烧2、绝大部分地区要求含水率60%以内，填埋处置；广州、大理等地区要求40%以内，填埋处置；3、污泥处理的目标城市污水厂污泥处理与处置的目标是“减量化、稳定化、无害化、资源化”。一个整体的污泥处理方案应包括污泥处理与污泥后端处置两个阶段：污泥处理主要是指对污泥进行稳定化、减量化和无害化处理的过程；污泥后端处置是指对处理后的污泥进行消纳和再循环利用的过程。为有效、彻底解决污泥的环境污染问题,应该将“无害化”作为污泥处理的重点目标,把“资源化”作为污泥后端处置的最终目标，通过技术开发将大量的废物变为可用物质,对污泥进行综合利用,取得良好的经济效益和环保效益。（1）减量化城市污水处理厂的污泥减量化就是通过采用过程减量化的方法减小污泥体积,以降低污泥处理及最终处置的费用。污泥减量化通常分为质量的减少和过程减量,质量减少的方法主要是通过稳定和焚烧,污泥体积减小的方法主要是通过污泥浓缩、污泥脱水两个步骤来实现,过程减量可通过超声波技术、臭氧法、膜生物反应器、生物捕食、微生物强化、代谢解偶联及氯化法等方法实现。（2）稳定化污泥稳定化是降解污泥中的有机物质,进一步减少污泥含水量,杀灭污泥中的细菌、病原体,消除臭味,使污泥中的各种成分处于相对稳定状态的一个过程。需要采用生物好氧或厌氧消化工艺,或添加化学药剂等方法,使污泥中的有机组分转化成稳定的最终产物,进一步消解污泥中的有机成分,避免在污泥的最终处置过程中造成二次污染。（3）无害化污泥无害化处理的目的是采用适当的工程技术去除、分解或者固定污泥中的有毒、有害物质(如有机有害物质、重金属)及消毒杀菌,使处理后的污泥在最终处置中不会对环境造成冲击,防止意想不到的污染物在不同介质之间的转移,更具有安全性和可持续性,不会对环境造成危害。（4）资源化污泥的特点和性质决定了污泥的根本出路是资源化。资源化是指在处理污泥的同时,回收其中的氮磷钾等有用物质或回收能源,达到变害为利、综合利用、保护环境的目的。污泥资源化的特征是:环境效益高、生产成本低、生产效益高、能耗低。三、目前污泥市场主要技术工艺1.1填埋、堆肥、干化焚烧、厌氧消化、干化干馏1、深度脱水填埋脱水环节成本在150元~200元/吨，运输成本在50元~80元/吨，填埋成本在100元~180元/吨，合计成本在300元~460元/吨左右。2、堆肥好氧发酵做堆肥需要掺木屑、秸秆等物质，并通过通风补气完成，因此需要耗电。这种方式成本在200元~250元/吨，产生的肥料往往送给林业部门。3、干化焚烧分为独立干化焚烧以及协同焚烧处置。独立干化焚烧企业形成自循环体系，需要补充外界热源和能源，如煤、天然气等。在上海地区，独立干化焚烧成本在500元/吨，如果在其他需要进口能源的省市，成本甚至可能达到800元/吨。协同焚烧处置电厂协同处置成本在300元~400元/吨左右，但由于电厂本身效益较好，因而协同处置积极性不强。水泥厂协同处置在200元~300元/吨左右。垃圾焚烧厂协同处置成本在300元~400元/吨左右。三种方式平均下来协同处置全成本在320元/吨左右。4、厌氧消化要求污泥有机物含量高。厌氧消化后的污泥仍需进行脱水处理和处置。安全系数较低。需前端热水解提高产气率。运营管理复杂，投资和运行成本略高，仅适合大中型污水厂。沼气发电不经济，作CNG后端相对复杂。厌氧消化直接运行成本约60元~120元/吨污泥（含水率80%，不包括浓缩和脱水）。5、干化干馏要求污泥有机物含量高，前置须脱水干化，含水率达到60%再进入干馏系统。利用有机物产生的甲烷、焦油等返回干化、干馏设备，并辅助一部分外界可燃气体。投资成本约35万/吨，运行成本在300-400元。适合对于污泥处置要求严格地区且资金情况良好地区，实现厂区内处置，不外运，不产生二次污染。2.2、污泥处理技术分类一、隔膜板框压滤脱水隔膜板框压滤脱水技术是将高压隔膜压滤机应用于城市污泥高效脱水，利用过滤板、橡塑弹性体隔膜滤板和特种滤布组成的可变滤室隔膜压榨过滤单元，在油缸压紧滤板的条件下，用进料泵压力对污泥进行首次脱水，并在进料结束后，采用可变滤室隔膜压榨技术对首次脱水后污泥进行二次压榨脱水，使污泥含水率达到40～58％，达到城市污泥显著减量化和稳定化，并可直接进行无害化和资源化后续处置目的，是城市污泥机械脱水技术的重大突破。1、工作原理板框压滤机是用于固液分离的工业装备，属于通用机械的分离机械类别。板框压滤机（见图2-1）主要由五个部分组成：机架、滤板、滤布、液压系统和控制系统。滤板作为板框压滤机的主要部件，从结构上看，先后经历了板框式、厢式、可变滤室隔膜压榨式三阶段的发展；而从材料上看，从最早的木质到各种金属，再到现在最常用的增强聚丙烯。可变滤室隔膜压滤机滤板有三种形式：橡胶隔膜滤板、组装式聚丙烯隔膜滤板、一体式可变滤室高压隔膜滤板。图2-1板框压滤机构造示意图隔膜式板框压滤机在进泥后，添加一定的调节剂，使污泥破壁脱水，利用隔膜压榨泵往压滤机隔膜板中注入高压水，利用隔膜张力对污泥进行强力挤压脱水。滤液透过滤布排出，固体物质被滤布阻隔，形成含水率较低的干物质。图2-2板框压滤机工作流程示意图隔膜式板框压滤机的工作流程主要分为５个步骤（图2-2）：进料过滤—反吹—隔膜压榨—拉板卸料—水洗。其中，水洗步骤不是每个流程都运行，而是根据压滤机实际工作情况决定。一般情况下，压滤机正常工作７-15天后进行１次水洗。（1）进料过滤物料进入板框压滤机，进料压力使滤液穿过滤布，固体被滤布截留形成滤饼。随着过滤的进行，过滤压力持续升高，滤室逐渐被滤饼填满，进料压力达到最高值（约为1.2MPa），并长时间保持不变。因进料污泥含水率有差异，进料时间一般控制在1.5～２小时，污泥进料由高、低压污泥螺杆泵进行。（2）反吹每个完整的工作流程中反吹需进行２次。第１次，污泥进料完成后进行空气反吹，可提高滤饼含固率，同时防止中心管堵塞；第2次，压榨完成后，运行压缩空气系统，对压滤机中心进泥管中的残留污泥及膜腔内的滤液进行反吹洗，反吹污泥通过压滤机一端设置的DN100反吹污泥管回流至调理池中。两次空气反吹的过程均只需要5～10秒即可完成。值得注意的是：因反吹的瞬时风压较大，且时间较短，条件允许的情况下反吹污泥管可各自单独接入污泥调理池中，这样能有效避免某台压滤机反吹时影响其他压滤机正常工作。（3）隔膜压榨关闭进料气动球阀，向隔膜板内注入高压水，最高水压２MPa，一般保持在1.5～1.8MPa。利用隔膜张力对污泥进行强力挤压脱水，一般隔膜压榨时间保持在1.5小时左右。压榨水通过管道回流至压榨水箱，压榨滤液水透过滤布排出，固体物质被滤布阻隔，污泥含固率进一步提高。（4）拉板卸料当压榨完成后，进入卸料工序：首先，压紧板后退，至限位开关停止，拉板器前行取板，取到后拉板至卸料空间中间位置时，限位开关感应到滤板侧面的感应件，传送信号至PLC，气缸击打部分前移，至滤板正上方时停止，振打气缸下移，气缸端部的振打头迅速击打滤布支撑机构的顶端并快速回收上移，从而快速压缩、放开滤布撑持机构的压缩弹簧，使滤布在支撑机构的带动下产生振动，辅助卸下滤饼，整个卸泥过程维持在1.5小时左右。（5）水洗压滤机在运行一段时间后，滤布会被堵塞，影响过滤效果。正常情况下，压滤机每工作7～15天需要进行１次水洗，由水洗泵供给水源。每台压滤机单次清洗周期为20～30分钟，此过程由设备自带的高压水洗架完成，水洗过程全部自动控制。2、工艺特点①成功地将可变滤室隔膜压榨专利技术应用于城市污水处理厂的污泥脱水，专用可变滤室滤板采用增强聚丙烯衬板和橡塑弹性体膜片整体熔焊结构，具有优良的耐化学性、抗疲劳性能，可承受高温、高压。②可变滤室滤板双面可鼓起的隔膜片采用模压一次成型技术，其过滤流道为等距凸点呈散射状分布，显著增加膜片强度及鼓起行程，提高过滤速度，并可有效防止滤液残留。③由于采用可变滤室隔膜压榨技术，提高了过滤效率，过滤周期可以缩短到120分钟以内。④由于采用可变滤室隔膜压榨技术，脱水污泥含水率可以达到40%～58%，使城市污泥脱水突破含水率60%障碍线。⑤可采用曲张振打滤布卸泥机构，其吊杆采用专用带连接，两吊杆之间的间距和滤布斜角度可以通过专用带长度来调节，滤布更换拆装方便实用，显著提高卸饼速度和滤饼卸净率，降低滤布清洗频率。图2-3曲张振打滤布卸饼机构⑥配置自动滤布清洗机构，可实现滤布全覆盖高压冲洗，冲洗彻底，过滤性能再生快。⑦全自动或手动切换。从压滤机压紧滤板—自动保压—自动进料泵阀启停－自动压榨泵阀启停—自动空气吹扫—自动回程—自动拉板卸饼（带滤饼输送）—再自动进入下一个循环，实现准连续作业。⑧更安全的防护系统。a.压滤机控制柜上设有紧急停车按钮；b.压滤机控制柜上设有声光报警装置，一旦出现故障，在出现故障部位的指示灯立即从运行时的绿灯转为故障指示灯，同时蜂鸣发出呼叫，电柜自动切断电流，设备暂停运行；c.压滤机旁设有随机控制拉板系统的启停；d.另外设有安全光幕，当人靠近压滤机时，拉板系统暂停运行，以防止出现意外人身事故。3、优劣分析随着全球能源消耗的激增，各行各业对