搜索
1112200吨吨污污泥泥高高温温好好氧氧发发酵酵处处理理项项目目建建议议书书二零一一年四月机机械械科科学学研研究究总总院院AACCAADDEEMMYYOOFFMMEECCHHIINNEERRYYSSCCIIEENNCCEE&&TTEECCHHNNOOLLOOGGYY机机科科发发展展科科技技股股份份有有限限公公司司MMAACCHHIINNEERRYYTTEECCHHNNOOLLOOGGYYDDEEVVEELLOOPPMMEENNTTCCoo..,,LLttdd2一、污泥处理规模及处理标准1.1.污泥处理量本项目设计规模120t/d。根据物料衡算图计算：每日处理污泥120t（80%含水率），产出营养土约35吨（40%含水率）。按360工作日计算，年处理43200t脱水污泥，产出营养土12600吨。1.2.污泥处理标准本工程的污泥无害化处理要求满足中华人民共和国国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18919-2002）中有关如下条文：城镇污水处理厂的污泥应进行稳定化处理，稳定化处理后应达到表1-1的规定。表1-1污泥稳定化控制指标稳定化方法控制项目控制指标厌氧消化有机物降解率（%）40好氧消化有机物降解率（%）40好氧堆肥含水率（%）65有机物降解率（%）50蠕虫卵死亡率（%）95粪大肠菌群菌值0.01考虑到处理后物料的综合利用途径，本项目设定：生物干化后熟料含水率不大于40%。31.3处理后物料的综合利用途径分析1.3.1园林绿化基本指标应满足《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》（CJ248-2007）。经过生物干化后的物料，仍保持着较多的有机质和N、P、K等有效营养成分，在重金属等有害物质达到相关标准要求的前提下，可以应用于园林绿化领域，城市苗圃基地用肥等，也可以应用于城市周边荒地、山坡土壤改良、速生林地、果树种植等领域。该途径可以产生一定经济效益，市场开发有针对性，主要针对园林绿化行政主管部门、林场、林纸一体化项目等，推广较容易。1.3.2制建材基本指标应满足《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质》（CJ/T289-2008）。经过生物干化后的物料，熟料含水率降到30%左右，通过与粉煤灰、粘合剂等混合压制成型，作为混凝土砌块、便道砖的替代品，可以广泛应用于建筑领域。该途径可以产生一定经济效益，市场开发有普遍性，主要针对建材生产商和用户，推广中竞争较激烈，需要相关政策扶持。1.3.3制复混肥料基本指标应满足《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284-84）。成品质量应满足《有机—无机复混肥料》（GB18877—2002）。经过生物干化后的物料，仍保持着较多的有机质和N、P、K等有效营养成分，在重金属等有害物质达到相关标准要求的前提下，可以与化肥经4过精混造粒，制成各种用途的有机无机复混肥料，应用于农业或者花卉养植、草坪养护等专业领域。该途径产生经济效益最为明显，市场开发有针对性，主要针对复混肥料生产商和经销商，推广较容易。表1-2污泥农用时污染物控制标准限值序号控制项目最高允许含量（以干污泥计，mg/kg）酸性土壤（pH6.5）中性和碱性土壤（pH=6.5）1总镉5202总汞5153总铅30010004总铬60010005总砷75756总镍1002007总锌200030008总铜80015009硼15015010石油类3000300011苯并（a）芘3312多氯代二苯并二恶英/多氯代二苯并呋喃（PCDD/PCDF单位：ng/kg）10010013可吸咐有机卤化物（AOX）(以Cl计)50050014多氯联苯（PCB）0.20.21.3.4辅助燃料经过生物干化后的物料，仍保持着较多的有机质，虽然与生料相比较有机质含量和热值均有所降低，但由于含水率大幅降低，因此可以作为辅助燃料与高热值垃圾混合焚烧。该途径效益主要体现在节能减排方面，直接经济效益不突出，推广必须与垃圾焚烧或者电厂相结合。1.3.5填埋场覆盖土以上用途均无法实现时，成品熟料可以作为垃圾填埋场覆盖土使用，因为成品熟料的含水率满足《城镇污水处理厂污泥处置混合性填埋泥质》(CJ249-2007)要求。5二、污泥无害化处理处置技术分析及工艺方案论证2.1污泥处理、处置技术分析与比较2.1.1污泥填埋污泥填埋分为单独填埋和混合填埋。单独填埋的基本方式是污泥经过简单的灭菌处理，直接倾倒于低地或谷地后加以封固。污泥的卫生填埋始于1960年，技术比较成熟，但是填埋需占用大量土地、耗费可观，污泥中含有的各种有毒有害物质易污染地下水。随着人口增加，土地资源匮乏，可供填埋的场地已十分有限。如美国环保局估计今后20年内，美国现有的80%的填埋场将关闭。在我国，混合填埋是大部分采用填埋技术处置脱水污泥的出路。但在管理方面：由于垃圾和污泥分属环卫和市政两个不同的行政部门管理，在体制上还需进一步理顺；在技术方面：机械脱水污泥（在我国通常是20%DS），剪切强度低，不容易使用机械设备来运输和处置，同时由于安全问题（病原体、臭味、污泥消化导致的气体爆炸等等），通常不能满足填埋场的要求，垃圾填埋厂不愿意接受污水处理厂的污泥。该技术在国内应用较多，但目前填埋技术无论从技术上还是政策上总体处于濒临淘汰状况。示范工程：上海老港垃圾填埋场污泥单独填埋项目。图2-1上海老港垃圾填埋场污泥单独填埋项目图片资料62.1.2污泥热干化常见的工艺有自然干化和加热人工干化。自然干化主要利用太阳能，蒸发水分，因而投资低、成本低、干化效果好，但占地面积大，容易兹生蚊蝇、散发臭气。加热干化，主要是采用热量对污泥进行干燥处理。热量来源：化石类燃料、工业余热；热量形式：烟气、蒸汽。污泥热干化技术种类较多，如直接加热转鼓式干化器、气体循环、间接加热回转室、流化床等等，目前国内应用经验不足，只能根据热干化的实际需要和国外经验确定。污泥热干化在国内属于新兴的技术，经验不足。污泥的含水量等性质，对热干化的污泥负荷量有显著影响。1995年以前国外应用直接加热转鼓式干化器较多，干化后得到稳定的球形颗粒产品，但尾气量大，处理费用昂贵。1995-1999年间出现了间接加热系统，尾气量要小得多，但干化器内部磨损严重且难以生产出颗粒状产品。气体循环技术使转鼓中的氧气含量保持在10%以下，提高了安全性。间接加热回转室适用于中小型污水处理厂。此外还出现了将机械脱水和热干化一体化的技术，即真空过滤带式干化系统和离心脱水干化系统。2000年以后的美国热干化设备，出现了以蒸汽为热源的流化床干化设备，带有产品过筛返混系统，其产品的性状良好，与转鼓式干化器是相似的。蒸汽锅炉（或废热蒸汽）和流化床有逐渐取代热风锅炉和转鼓之势。转鼓式干化器仍将继续扮演重要角色，同时也向设备精、处理量大的方向发展。利用热能将污泥烘干至需要的含水率，热干化过程的高温（大于90℃）灭菌效果彻底，产品可完全达到杀菌卫生指标。含水率10%以下，微生物活性完全受到抑制，运输与储存过程中不会产生臭味等有机物腐化现象，即达到稳定化，有利于长时间储藏和运输。污泥干化后呈颗粒或粉末状，保持了原有的营养成份，做农用肥料的市场可行性大，基本不受运输条件、7季节性需求变化的影响。污泥加热干化配有除臭设施，对周围环境影响小。先进的干化车间布置紧凑，占地面积小。其缺点在于：1）能耗很大。蒸发1吨水需消耗1000kW电能或90～100m3天然气。2）干化过程中物料燃烧、爆炸等安全问题需要特别关注。污水污泥产生的粉尘是St1级的爆炸粉尘，其粉尘爆炸常数范围为0～200bar.m.sec-1。主干燥器、粉尘收集和处理装置、造粒和最终处理装置均有潜在的粉尘爆炸的危险。干燥后，干燥设施内的干燥产品也可因自热导致燃烧或因另有空气加入导致燃烧的加剧。储料仓的干燥产品也可能自燃。在欧美已经发生了很多起干燥器爆炸/着火和附属设施着火的事件。3）污泥热干化产品遇水将再次成为含水污泥，污泥焚烧灰含有较多的重金属和放射性物质，故皆须妥善保存、利用或最终处置。4）污泥热干化的尾气，含有臭气和其它污染物质。污泥焚烧的烟气，含有危害人体健康的污染物质。二者如不处理或处理不当，可能对大气产生严重污染，故要求必须达标排放。示范工程：北京清河污水处理厂污泥热干化项目。图2-2北京清河污水处理厂污泥热干化项目图片资料2.1.3污泥焚烧污泥焚烧相对于热干化需要建设专门处置污泥的焚烧炉（循环流化床锅炉）和配套的污泥全干化设施，热能不足部分直接在焚烧炉中添加燃煤8或其它燃料补充。焚烧将污泥矿物化并释放出一定的能量，使污泥达到最大程度的减容。焚烧过程中，所有的病菌病原体被彻底杀灭，有毒有害的有机残余物被热氧化分解。污泥既可以单独焚烧，也可以和其它废液、废气和固体废弃物混烧。污泥焚烧是否需要外加燃料，取决于污泥本身的热值（有机物含量）和污泥的含水率。机械脱水污泥焚烧前往往要进行干化处理，以便使污泥能够燃烧，从而减少辅助燃料的消耗量，降低运行成本；并需要对尾气进行处理，以便达到规定的排放标准；应考虑对废热进行回收利用等。污泥焚烧的优点是处理时间短、占地面积小、残渣量少、达到了完全灭菌的目的，减量化效果最为明显。该法的缺点是工艺复杂，一次性投资大；设备数量多，操作管理复杂；由于污泥的热值偏低，仅为标准煤的30％~60%，单独焚烧具有一定难度，故应与热值较高的垃圾或燃料煤同时焚烧，能耗高，运行管理费亦高；焚烧过程存在“二噁英”污染的潜在危险。此外，干化污泥、未干化污泥与燃煤混合焚烧，物料性质存在较大差异，燃点不同，易造成未充分燃烧的有机质颗粒在烟道熔融或半熔融黏结。干化用导热油的换热面设置在高温炉膛内，导热油裂解严重，更换成本较高。由于混烧需用燃煤助燃，又要防止床温过高造成死床（已发生多起），必须增加助燃空气，烟气量增加，运行费用增加。表2-3污泥及燃料的热值材料热值（kJ/kg）脱水后干化后无水燃料标准煤29300木材19000泥煤18000煤矸石≤12550污泥初沉污泥10715~189209二沉活性污泥13295~15215混合污泥12005~16957上海石洞口污水厂11078～15818混合污泥2002年北京高碑店生污泥9830~14360消化污泥11120消化污泥与浓缩污泥混合10980~11910天津纪庄子鲜污泥559（75%水分）12603（水分6.80）13823陈污泥1346（75%水分）13873（水分7.78）15257天津东郊鲜污泥1672（75%水分）12895（水分7.74）14187陈污泥1718（75%水分）13134（水分7.36）14375示范工程：上海石洞口污水处理厂污泥焚烧项目。图2-3上海石洞口污水处理厂污泥焚烧项目图片资料2.1.4污泥堆肥（生物干化）堆肥，又称堆肥化、生物干化。起源于早期农业堆肥技术，包括厌氧和好氧两种类型，工业化堆肥主要采用高温好氧堆肥技术。污泥高温好氧堆肥技术是利用生物能，将污泥彻底熟化降解的高效生化反应过程。既可以充分利用资源，同时又节约了最终处置费用。国外已经把满足土地利用要求的污水污泥改称为“生物固体（biosolids）”。机械化10好氧堆肥的主要技术特点有：节约能耗，化害为利，无二次污染。污泥中有机物在氧化作用下与好氧菌充分反应，放出热量，使堆肥物料自然产生高温，无论室外温度如何，均能保持60℃以上的高温。这种生化反应过程不需施加任何燃料。生物能使小分子有机物分解，大分子有机物降解稳定化。好氧发酵过程不产生甲烷等厌氧气体，产生较小的臭味，由于持续高温，杀死病原体和杂草种子，彻底使污泥无害化。高温好氧堆肥法与污泥中温厌氧消化比较，具有节约投资、节约运转费，无二次污染的优点。污泥中温厌氧消化投资高于好氧堆肥2倍，运转中需要使庞大体积的液态污泥维护中温过程，消耗能量，且中温消化不能达到彻底灭菌，消除病原体的目的。因此中温消化污泥仍需进行污泥最终处置。高温发酵生物过程可以生产出高品质的有机肥料，由于污泥中富含N、P、K等营养物质，在好氧菌作用下稳定熟化，易于被植物和作物吸收。高温好氧发酵过程所产生的生物有机肥料，易于深加工，有益于微生物的繁殖，可加工成菌肥