大连污泥制肥可行性研究.doc

1 我国污水处理厂的状况面临着生存危机污水处理厂花开各处，结果几枚？目前已建成的污水处理厂很多不能正常运转，要不时开时停，要不只开部分生产线，有的干脆全停了，根本达不到设计能力。县级污水处理厂更为突出，花了几千万甚至上亿元资金的项目闲置比比皆是。结果是没建成污水处理厂的时候，污水遍地流；有了污水处理厂污水集中流。现在国内不少的污水厂面临着生存的危机，影响污水处理厂生存的因素有以下几个：1.1 缺乏资金建厂钱缺，运营依然缺钱。钱缺的原因，一是污水处理费标准偏低，污水处理厂正常运营靠收取污水处理费，而收费标准偏低，即使足额收取也无法负担运营成本。1.2 污泥没有出路城市遭遇污泥之困，国内城市污水处理厂的污泥没有出路：污水处理厂污泥出路几乎都是一个很棘手的问题，都没有很好的解决办法，可以说城市已经遭遇污泥之困。随着我国社会经济和城市化的发展，城市污水的产生及其数量在不断增长。据不完全统计，我国城市日污水排放量己达133.7亿吨。污水经过处理后，其体积的0.5%1%将转化为固态的凝聚体沉降下来，这就是通常所说的污泥。据估算，目前我国城市污水处理厂每年排放的污泥量（干重）大约为900万吨，占我国总固体废弃物的3.2，而且年增长率大于10%。污泥的成分很复杂，是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，除含有大量的水分外(可高达80%以上)，还含有难降解的有机物、重金属和盐类，以及病原微生物和寄生虫卵等。大量的未经处理的污泥任意堆放和排放对环境造成了新的污染，特别是在我国城市化水平较高的几个城市与地区，污泥处理处置问题已经十分突出。1.3 如何安全有效地处理污泥，成为我国城市污水处理厂生存必须迈过的“坎”。请看：大连市：大连市最终将建有15座污水处理厂，目前已建成6座污水处理厂，待其余9座污水处理厂建成后，日处理污水近100万m3，产含水80%左右的污泥1000m3，这1000m3又臭又粘含水80%左右的污泥最终往那里去？大连城市污泥处理处置的现状及存在的问题与国内其他污水处理厂的现状及存在的问题几乎一样，大同小异。以大连开发区为例，开发区污水处理一、二厂的污泥从建厂以来一直都是用汽车送到附近的农村做肥料用。这样做存在以下问题：往农村送受季节限制很大，春末到秋末之间田地里长满了农作物，没有空闲地，农村难以接收污泥。脱水后的污泥呈胶质状且散发浓烈的臭气，运输途中，撒漏在所难免，对沿途环境影响很大。往农村送运距越来越远，运费越来越多。农村需要污泥的地点一般道路都不太好，大型汽车往那里送不安全，汽车磨损大，汽车维修费用高。污泥含水率高达85%左右，既不利于施肥作业，又不便于贮存保管；而且拉去一车污泥，固化物不足五分之一，其余全是水，对运力是很大的浪费。未经无害化、稳定化等工艺处理的污泥会对农田、农作物及周围环境造成严重的污染。大连市其他污水处理厂的污泥都到哪里去了呢？北京市：像北京这样的大城市，到2008年时城区日污水排放量高达200多万吨，在污水处理率达到100的时候，每天会产生2000多吨污泥，每年会产生80多万吨左右的城市污泥。形象地说，北京每天产生的污泥要用200辆次的10吨大卡车，才能运出城外。这些污泥如果按1米的高度堆放，占地面积需要1200亩。因此，北京市年80万吨城市污泥的无害化处置和合理利用，是一个迫在眉睫的问题。上海市：上海市城市污泥处置现状及存在问题。上海市1997年排放的污水量约为578104 m3/d，其中经20余家城市污水处理厂处理的污水量约为60104 m3/d，年产生污泥量约为120104 t(含水率约为97.5%)。为了改善城市水环境，上海市拟新建石洞口、竹园、白龙港、新和等污水排放系统和大型污水处理厂。随着污水处理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化，污泥的产生量必将有较大的增长，如何合理地处置污水厂污泥，已成为城市污水厂和相关部门提高管理水平的重要方面。污泥经适当浓缩后运至市郊或邻近省份农村作农肥，是上海城市污水处理厂一般采用的污泥处置方法。由于运行经费、设备等问题，20余家污水厂中仅南桥污水厂的污泥消化运行正常。天津市：天津市是我国四大直辖市之一，是北方重要的工商业城市和内外经济贸易中心。近十多年来先后建成两座大型城市污水处理厂（纪庄子、东郊），日处理规模达66万m3污水，几乎将市区1/2城市污水净化处理，但是，在城市污水处理过程中必然会产生大量的污水污泥，它容量大，不稳定，易腐败，有恶臭，如不加以妥善处理和处置，将造成堆放和排放区周围环境严重的二次污染，更有甚者，将污水污泥任意施于农业，导致农作物污染，土壤受到不可逆转的中毒受害。重庆市：浊水虽清 污泥却还在。2001年，国家就做出了三峡库区及其上游水污染防治规划，要求重庆市三峡库区几乎所有的区县至少建一座污水处理厂和垃圾处理场。目前，三峡库区、主城区和影响区共有24座污水处理厂投入运行，在这些污水处理厂产生的污泥，基本是通过机械脱水后送到垃圾处理场填埋或者少量利用，多数没有得到消化处理。一般情况下，每处理1万立方米污水产生污泥1520吨，按目前库区18座污水处理厂设计能力80的处理量估算，一年产生污泥10万吨以上。两年之内，重庆主城区、各区（县、市）和部分镇将建设投运污水处理厂80余座，总规模达到每日220万立方米，按80的处理量估算，日产生污泥2640吨。当第二批污水处理厂投入运行后，每年产生污泥达到100万吨。”武汉市：在武汉城市污水处理率日益提高的同时，污水处理厂每天产生的污泥也在急剧增加。3年内，该市污水处理厂将增至13座。初步预计，每天的污泥量将从现有基础上增至825吨，大大超过该市垃圾填埋能力。如果不科学处理，将给土壤、水体和大气带来二次污染。深圳市：污泥就像没娘的孩子。对于河流污染问题，深圳市在过去几年里给予了前所未有的重视和投入，据不完全统计，从2001年至今，深圳投入到水环境整治的费用就有近百亿之巨。随着一批污水处理厂、人工湿地的陆续建成并投入使用以及配套管网建设的推进，深圳治河工作开始有了令人期待的前景。但是，一个在过去规划中没有得到重视的问题“污泥去处问题”，开始困扰深圳的治河工作。记者随后对污泥排放进行了深入的调查，结果发现，污泥无处可去是导致偷排的重要客观原因，这个情况在深圳各区均普遍存在且矛盾日益突出。2 我国污水处理厂污泥处理处置的现状与存在的问题城市污水处理厂成为污染大户！这是一个让大家接受起来有些困难的事实。在很多人包括一些领导看来，一个城市只要设立了污水处理厂，这个城市的供水环保问题就得到了解决。而事实是，城市污水处理厂在污水处理的过程中必然产生污泥。而且随着城市污水处理率的不断提高，污泥的产量同样在不断增大。目前全国每年污泥产生总量达900万吨。目前，我国城市污泥处理处置主要方法中，污泥农用约占44.8%、陆地填埋约占31%、其它处置约占10.5%、没有处置的约占13.7%，这些所谓的“处理”和“处置”基本上都是在特定的条件下估算的，严格来说以上数字将会有很大变化。据统计，我国用于污泥处理处置的投资约占污水处理厂总投资的2050%，可以看出，污泥处理处置处于严重滞后状态。污泥处理处置问题已经在大城市中显现出来。早期的污水处理厂，由于没有严格的污泥排放监管，普遍将污水和污泥处理单元剥离开来，为了追求简单的污水处理率，尽可能地简化、甚至忽略了污泥处理处置单元；有的还为了节省运行费用将已建成的污泥处理设施长期闲置，甚至将未做任何处理的湿污泥随意外运，简单填埋或直接农用，致使许多大城市出现了污泥围城的现象并已开始向中小城市蔓延，给生态环境带来了极不安全的隐患。3 污泥处理处置的重要性和污泥处理的方法及优缺点分析3.1 污泥处理处置的重要性污水处理和污泥处理处置是解决城市水污染问题同等重要又紧密关联的两个系统污泥处理处置是污水处理得以最终实施的保障，在经济发达国家，污泥处理处置是极其重要的环节，其投资约占污水处理厂总投资的5070%。污泥处理方法大体有填海、填埋、焚烧和土地利用。其中填海由于出现了严重的污染问题，已经被国际海洋法所禁止，各国都基本上废止。余下的几种处置方式各有优劣。从技术难度比较，填埋的技术难度最低，其次是土地利用，难度最高的是焚烧。从投资成本来看，焚烧的投入成本最高，其次是填埋，土地利用成本最低。而从环境风险来比较，焚烧和填埋分别存在尾气和地下水污染的风险，而土地利用的风险也需要控制。各国都把污泥处理处置作为污水处理系统的非常重要的环节，给予巨大投入，使污染治理能划上一个完整的句号，这是成熟的污水处理思路；二是不同国家和地区因地制宜地采取了适合各自国情的污泥处理处置技术路线。3.2 几种污泥处理的方法及优缺点分析污泥的卫生填埋污泥卫生填埋始于20世纪60年代，是一项比较成熟的污泥处置技术。污泥既可单独填埋也可与生活垃圾和工业废物一起填埋。这种处置方法简单、易行、成本低，污泥又不需要高度脱水，适应性强。填埋场一般为废弃的矿坑或天然的低洼地。但是污泥填埋也存在一些问题，尤指填埋渗滤液和气体的形成。渗滤液是一种被严重污染的液体，如果填埋场选址或运行不当，这种液体就会进入地下水层，污染地下水环境。填埋场产生的气体主要是甲烷，若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。另外，适合污泥填埋的场所也因城市污泥的大量产出而越来越有限，这也限制了该法的进一步发展。污泥的直接土地利用污泥土地直接利用因投资少、能耗低、运行费用低、有机部分可转化成土壤改良剂成分等优点，被认为是最有发展潜力的一种处置方式，这种处置方式是把污泥应用于农田、菜地、果园、草地、市政绿化、育苗基质及严重扰动的土地修复与重建等。科学合理的土地利用，可减少污泥带来的负面效应。林地和市政绿化的利用因不易造成食物链的污染而成为污泥土地利用的有效方式。污泥用于严重扰动的土地（如矿场土地、森林采伐场、垃圾填埋场、地表严重破坏区等需要复垦的土地）的修复与重建，减少了污泥对人类生活的潜在威胁，既处置了污泥又恢复了生态环境。污泥农用正在成为世界各国主要的污泥处置方式，污泥农用的比例很大程度上取决于各国政府有关的法律、法规和污染控制情况，同时也与国家的领土的大小和农业发展情况有关。如英、美、法等许多国家城市污泥的农用率可达70%，有的高达80%以上。污泥的焚烧湿污泥干化后再直接焚烧应用得较为普遍，没有经过干化的污泥直接进行焚烧不仅十分困难，而且在能耗上也是极不经济的。以焚烧为核心的污泥处理方法是最彻底的污泥处理方法，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，可最大限度地减少污泥体积；但是其缺点在于处理设施投资大，处理费用高。 泥的低温热解处理污泥热化学处理因其无害化和减量化彻底，地位已逐渐增强。但传统的热化学处理(焚烧法)通常需加入辅助燃料，费用较高。城市污泥低温热解是一种发展中的能量回收型污泥热化学处理技术。它通过在催化剂作用下无氧加热干燥污泥至一定温度(500)，由干馏和热分解作用使污泥转化为油、反应水、不凝性气体和炭4种可燃产物，最大转化率取决于污泥组成和催化剂的种类，正常产率为200300l（油）/吨(干泥)，其性质与柴油相似。低温热解是能量净输出过程，成本低于直接焚烧。 小结从发达国家污泥处理处置的发展趋势分析，今后污泥处理处置的方向将会是土地利用和热能利用，污泥填埋的比例将大幅度降低。污泥土地利用将会向更安全、更经济的利用方向发展；污泥焚烧和热能利用将是污泥处理处置的发展方向之一，今后焚烧的比例将会进一步增加。另外，随着科学技术的发展，一些新的污泥处理处置技术（如污泥的低温热处理技术等）也在研究和试验中，该技术的应用前景十分看好。可以看出，经济发达国家污泥处理处置技术的发展经历是卫生填埋、土地利用、焚烧（热能利用），并正向低温热解等高技术含量的处理方法发展，目前应用得最普遍和最成熟的处理处置方式是土地利用和焚烧。无论是传统的处理处置方法，还是新的处理处置方法，污泥的热干化处理技术皆因其操作灵活，可根据污泥的最终处置需求来调节干污泥的含固率等特点，愈来愈受到人们的重视，正发挥着越来越重要的作用。4 污泥干燥制造有机复混肥：污泥不是没有用处的废物4.1 我国城市污泥处理处置技术的发展趋势污泥的处理处置及其无害化，作为再生资源有效利用是世界各国共同重视的问题。一种有效的污泥处理处置方法，应当兼顾到环境生态效益、社会效益和经济效益的均衡。从长远观点来看，并结合发达国家污泥处理处置的实际经验，对于我们这样一个农业大国，经济基础较为薄弱，应将污泥制成污泥复混肥料或污泥生物复混肥料，用于农田、植树造林、园林绿化以及垦荒地、贫瘠地等作为主要的有效利用途径。在传统的污泥处理处置技术系统中，城市污泥皆因其体积庞大（含水率太高所致）、性质复杂而难以处理。例如，污泥的土地利用或因浓缩、脱水后污泥含水率太高，造成运输困难，运输量大，或因脱水泥饼分散困难而需借助机械设备支持田间操作，使该技术在实际应用中存在较多的困难；填埋则因脱水泥饼含水率较高（一般为70%85%），土力学性质差，需混入大量泥土，从而导致土地的容积利用系数明显降低；污泥堆肥化处理也因含水率太高需混入大量的调理剂和疏松剂；脱水泥饼直接焚烧，也因其含固率低，不能维持过程的自持进行，需加入辅助燃料，使处理成本明显增加，难以承受。4.2 污泥的干燥处理综合分析上述污泥处理处置技术系统在实际应用中所遇到的困难，不难看出污泥的含水率是关键的影响因素。因此，降低污泥含水率是解决目前在污泥处理中所遇到问题的关键。国内外应用实践表明，经传统的浓缩和脱水工艺处理后，污泥大含水率不可能达到60%以下，经济的机械脱水泥饼含水率为7085%左右。要达到对污泥的深度脱水，必须对污泥进行干燥处理，污泥进行干燥处理有自然干燥和利用热源进行干燥。4.2.1 自然干燥污泥的自然干燥是把污泥放到一块场地上利用太阳能进行干燥，这种办法的优缺点如下：优点：节能，干燥成本低。缺点：占地面积大；臭味很大；干燥时间很长；受天气的影响很大，雨季和下雪天不可能干燥，空气湿度大干燥也不能进行。污泥干燥了很长时间，一场雨来了干燥好的泥就全部泡汤。4.2.2 利用热源进行干燥污泥的热干燥是应用人工热源以工业化设备对污泥进行深度脱水的处理方法，尽管污泥干燥的直接结果是污泥含水率的下降（脱水），但与机械脱水相比，其应用目的与效果均有很大的不同。污泥机械脱水（也包括污泥浓缩），其应用的目的以减少污泥处理的体积为主（污泥浓缩和机械脱水通常均可使污泥体积减少4倍左右），但脱水污泥饼除了含水率和相关的物理性质，如流动性与原状污泥有差异外，其化学、生物等方面性质并不因脱水而产生变化。污泥干燥则由于提高水分蒸发强度的要求，使用人工热源，其操作温度（对污泥颗粒而言）通常大于100，干燥对污泥的处理效应，不仅是深度脱水，还具有热处理的效应；加之，污泥干燥处理的产物，其含水率可控制在20%以下，即达到抑制污泥中的微生物活动的水平，因此污泥干燥处理可同时改变污泥的物理、化学和生物特性。具体而言，污泥干燥操作的温度效应可以杀灭污泥中的寄生虫卵、致病菌、病毒等病原生物和其他非病原生物。与干燥后污泥的低含水条件相配合，污泥干燥可使污泥达到较彻底的卫生学无害化水平，同时干燥污泥还具有相当高水平的“表观”生物稳定性（干燥污泥如磨细后，重新加水浆化，再接种以微生物，则其生物稳定性特征会失去，故称其为“表观”）。另外，干燥污泥的低含水率，使其重要的热化学特性；低位发热量大为上升（含水率20%的干燥城市污水厂生污泥，其低位发热量约为17mj/kg，为标准煤的60%左右），不仅可能达到自持燃烧的水平，甚至可作为矿物燃料的替代物使用（污泥衍生燃料）。由于污泥干燥所具有的这种改变污泥物性的能力，以及操作灵活，可根据污泥的最终处置需求来调节干污泥的含固率等特点，污泥干燥不仅可在污泥焚烧和热化学转化等工艺体系中作为预处理技术单元应用；也可以通过直接将干燥污泥产物出售给农业部门当肥料或土壤改良剂，或出售给建材制造等工业部门当辅助燃料，而独立完成污泥处理的管理功能，成为相对独立的处理技术过程。目前，污泥干燥后制农业肥料和污泥预干燥焚烧已成为有一定应用面的污泥处理技术过程。污泥干燥由于具备彻底的无害化和显著的减量化效果，可以预计，污泥热干燥技术将会在我国城市污泥处理处置及资源化利用中发挥越来越重要的作用。5 大连开发区污水处理厂对污泥干燥处置的研究情况为了彻底解决城市污泥的负面影响，大连开发区水质净化一厂广泛收集、了解了国内外各种成功的污泥处理处置技术和设备运行情况，经过综合分析和反复论证，发现了直接热干燥技术在我国城市污泥的处理处置中有着良好的应用前景，污泥热干燥技术的优点正逐步显现出来：污泥显著减容，体积可减少45倍；形成颗粒状稳定产品，污泥性状大大改善；产品无臭且无病原体，减轻了污泥的负面效应，使处理后的污泥更易被接受；产品具有多种用途，如作肥料、土壤改良剂、替代能源（焚烧）等；系统运行稳定，可操作性好，不受地域、环境、时间的限制；工艺流程简单可靠，占地面积小，可实行自动化控制，实现工业化连续生产。为此，大连开发区水质净化一厂在国内率先进行了污泥热干燥的生产试验，采用的是干燥固体高湿废弃物的干燥工艺。在广泛收集国内外各种干燥技术和设备的基础上，该厂于98年初开始投资65万元，进行了污泥干燥设备技术的试验工作，98年5月20日开始试车试运行，先后克服了不能进料，进料后粘壁、产量低、操作难、人员占用多，耗能大，经常停机等诸多困难。经一年的反复试验，多次改进，终于在1999年5月13日彻底攻下了污泥干燥的技术难题，试车成功。该污泥干燥技术设备在我厂顺利稳定运行，使每天约50吨含水85%左右的富含磷等的污泥，经干燥后变成了很好的有机肥，解决了从建厂以来困扰该厂的大难题。这一套污泥干燥处理系统，当时在全国处于领先地位；在全国污水处理行业产生了很大的影响。为此曾在大连开发区举行过由建设部召开的全国污泥干燥处理技术研讨会议进行推广。该厂的wgn3型滚筒式污泥干燥机和rsl180型燃煤卧式燃烧炉型污泥干燥机，具有极强的适用性，不论是活性污泥，还是生污泥，只要经过普通机械脱水，既使含固率只有13%，也无须与干污泥混合，就可直接进行干燥，省掉干污泥返流输送和混合设备。这样一来，不仅简化了设备组成而节省了投资，还减少了占地面积。该厂wgn3型滚筒式污泥干燥机，每小时可生产300公斤含水20%的干污泥。wgn3型滚筒式污泥干燥机具有以下特点：结构简单、造价低（国外污泥干燥设备要几百万至一千万人民币），操作容易（每班只要二名临时工即可）。运行稳定，成本低，对脱水后的污泥含水率要求不严（最高达87%也可顺利干燥，国外设备要求含水必须达到60%以下才能进行干燥）。整套污泥干燥系统投资省（大连开发区污水处理一厂只投资60多万元就建成整个污泥干燥车间并顺利运行）。用wgn3型滚筒式污泥干燥机干燥污泥既能全部杀死其中含有的各种病害菌及虫和卵，又可保留其中的肥效大连开发区污水处理一厂干燥后的污泥含氮5.18%，含磷（以p2o5计）9.39%，含钾（以k2o计）1.6%，有机质68.6%，水份20%，可以做为一种很好的复混有机肥，并便于运输、堆放、贮存。但是，由于种种原因，污泥的热干燥至今未能形成规模化生产。主要原因是干燥工艺不适合城市污泥的干燥处理以及污泥的初始含水率太高，导致污泥的干燥成本很高。 大连开发区水质净化一厂在污泥的综合利用研究中，对城市污泥的理化性质及其干燥特性进行了深入的研究，对现有的干燥工艺及存在的问题进行了详细的分析，并结合国外污泥热干燥的成功经验，在现有干燥工艺的基础上，经多次试验和改进，研究设计了一种适用于城市污泥干燥处理的二级串联热对流干燥工艺，能进一步降低了污泥的干燥能耗，提高了干燥后污泥颗粒的品质。5.1 原有的干燥设备工艺及存在的问题通过近半年的生产实践，发现干燥设备工艺存在一些无法克服的缺点。主要表现在以下几个方面：5.1.1 因污泥干燥需要的时间较长，加上污泥在干燥过程中板结而成坚韧的颗粒，要保证颗粒内部水分达到要求，必须提高干燥机后半部的干燥推动力（提高尾气的排风温度和降低尾气的相对湿度）。增加了设备的运行成本；5.1.2 污泥在机内的干燥时间很长，平均1520min左右，导致污泥颗粒之间的停留时间差异较大，出料含水率不均匀，混有少量湿颗粒。约占总量的5%；5.1.3 出料温度偏高。一般在90100之间，不利于贮存和后面的处理，而且尾气中产生不必要的高气味负荷；5.1.4 出料干燥程度里外不均匀，湿度梯度大，有些颗粒较大的产品甚至出现外焦内湿的情况，影响产品品质。可以发现：在实际生产过程中，影响干污泥产品品质的主要原因是污泥颗粒之间的停留时间差异和尺寸差异较大；造成设备运行成本偏高的主要原因是干燥机后半部的干燥推动力较大，若降低干燥机后半部的干燥推动力，提高后半部热空气中水气的分压，则设备的干燥能力下降，造成干污泥产品的单位能耗反而增加。wgn3型滚筒式污泥干燥机很好地解决了污泥在高水分时的干燥问题，但对污泥在低水分时的干燥则显得力不从心。起初，我们曾对设备内部结构进行了多次改造，虽然干污泥产品品质有所提高，但干污泥产品的单位能耗没有明显降低。可见，传统的干燥固体高湿废弃物的干燥工艺不适合城市污泥的干燥处理。5.2 二级串联热对流干燥工艺的设计思想5.2.1 生产设备的组成及特点5.2.2 主要的生产设备有：1-wgn3型滚筒式污泥干燥机 2-qgs3型强力粉碎干燥机 3-rsl180型燃煤卧式燃烧炉 4-rsl80型燃煤卧式燃烧炉5.2.3 干燥设备的选用一级干燥设备选用适合用高温介质烘干高湿、高粘物料的wgn3型滚筒式污泥干燥机。解决污泥在高水分时的干燥问题，促进湿污泥颗粒化，结构化。二级干燥设备选用具有强力破碎、干燥、分级功能于一体的qgs3型强力粉碎干燥机。解决污泥降速干燥阶段的干燥问题，强化污泥降速干燥阶段的进程。5.2.4 热源的选用污泥的干燥成本与所选用的燃料类型关系较大。为了降低干燥成本，国内一般采用由固体燃料煤燃烧得到的高温烟气作为热源。rsl型燃煤卧式燃烧炉可实行全自动恒温燃烧，高温烟气经净化后，其含尘量200mg/nm3，黑烟浓度低于林格曼级。完全符合国家排放标准。对有消化设施的污水处理厂，可充分利用污泥消化处理中产生的沼气为热源，以降低污泥的干燥成本。对有废热可以利用的污水处理厂，可将废热作为辅助热源。干燥后的尾气经旋风除尘器除尘后直接排放，很难达到排放标准，必须经进一步净化处理。以煤为燃料的干燥设备尾气污染较为严重，但对污水处理厂来说可利用处理后的再生水，选用水喷淋除尘，在除尘用水中加入碱液及吸附剂，可去除燃料燃烧过程中产生的so2、粉尘等及在污泥干燥过程中产生的部分臭味。5.3 主要生产设备的工作原理5.3.1 wgn3型滚筒式污泥干燥机的工作原理湿污泥由喂料斗、双螺旋定量喂料器、皮带输送机和进料螺旋定量送入滚筒式污泥干燥机，被干燥机内壁上的防粘装置、抄板以及滚筒内部高速旋转的破碎装置反复撕扯、抄起、撒落、击碎。击碎的污泥撒布整个干燥空间，与在引风机作用下呈负压的高温热空气充分接触，完成传热传质过程。由于滚筒内抄板的倾角和引风机的作用，污泥由进料端向出料端缓缓移动。达到水分要求的颗粒状污泥从出料螺旋排出。少量被尾气带走的粉状物料被除尘装置回收，与出料螺旋合并排出或单独收集。5.3.2 qgs3型强力粉碎干燥机的工作原理wgn3型滚筒式污泥干燥机排出的湿污泥颗粒由喂料装置送入qgs3型强力粉碎干燥机内即受到高速粉碎装置的粉碎，由粉碎装置下方进入的热空气同时对污泥进行干燥。污泥颗粒一面干燥，一面不断受到粉碎，其尺寸不断减少。在热空气作用下，小颗粒污泥被带向上方分级装置处，由于分级装置旋转时（转速可调）产生向下的压力和离心力，故稍大的未达水分要求的污泥颗粒被下抛到干燥段和粉碎段被继续干燥和粉碎，已干的小颗粒污泥通过分级装置由除尘器收集。干污泥颗粒的含水率可通过改变分级装置的转速调整。5.3.3 rsl型燃煤卧式燃烧炉的工作原理rsl型燃煤卧式燃烧炉是国际上最先进的直接利用高温烟道气的供热装置之一。它以煤为燃料，通过自动推煤机构将煤推入一次燃烧室并迅速起燃燃烧。在负压作用下，旋转型二次燃烧室将一次燃烧室的火焰和燃气吸入，并沿其壁面急速旋转进一步强化燃烧。设置在二次燃烧室中的独特高温除尘装置使大部分尘埃从烟气中分离。通过夹层配入的干净空气稀释热烟气，并使其温度控制在需要值，直接输出应用。5.4 二级串联热对流干燥工艺的工艺流程二级串联热对流干燥工艺的工艺流程如图3所示。湿污泥首先经双螺杆定量喂料器挤压后，由皮带输送机送入wgn3型滚筒式污泥干燥机进行第一级高温、快速烘干，在滚筒前端防粘装置的搓揉、撕扯及后端破碎装置的反复破碎下，污泥被干燥成含水40%左右的颗粒状湿泥，然后再进入qgs3型强力粉碎干燥机进行第二级低温破碎烘干，颗粒状湿泥在干燥腔内受到线速度达80m/s的破（粉）碎轮的强力冲击而瞬间细化，最后形成含水13%左右的小颗粒状干污泥产品。尾气经换热器换热后进入喷淋塔洗涤，达到排放要求后排入大气。5.5 二级串联热对流干燥工艺的主要特点 快速干燥，直接用燃烧炉的热烟气加热污泥，热效率高； 燃烧炉设有二次燃烧室和烟气净化装置，输出的热烟气完全符合国家的排放标准； 无论是生污泥还是消化污泥，均可直接进料，整个干燥过程自动连续运行，运行稳定，不受地域、环境、时间的限制； 在双螺杆定量喂料器内部高压、高剪切力的作用下，污泥中的部分结合水游离出来，可提高污泥的干燥脱水性能，降低干燥成本； 采用wgn3型滚筒式污泥干燥机进行第一级高温、快速烘干，热容量系数大。在滚筒内防粘装置的搓揉、撕扯下，有利于污泥越过含水50%60%左右的胶粘相阶段，形成含水40%左右的颗粒状湿泥。被加热的防粘环链使湿污泥两面受热，故强化了污泥的干燥进程； 采用qgs3型强力粉碎干燥机进行第二级低温破碎烘干，强化了污泥降速干燥阶段的进程，确保污泥颗粒不会被过分干燥，从而避免在尾气中产生不必要的高气味负荷，有利于污泥中营养成分的保留； 污泥一级干燥后，进入二级干燥前有一段缓苏过程，有利于二级干燥的进行；二级串联干燥工艺的应用可充分发挥各自的优势，解决了污泥因粘性太大而难以烘干和干燥后因颗粒坚硬而难以粉碎的难题； 二级串联干燥工艺的应用不仅可大大降低干燥成本，而且对污泥的灭菌、除臭更充分； 干燥后的干污泥产品呈小颗粒状，产品品质均匀，质量好； 两套干燥机组既相互联系，又相互独立；既可设有返料、混料工序，也可不设，全套设备工艺流程简单，可操作性强。基于以上特点，污泥二级串联热对流干燥工艺具有热效率高、运行费用低、产品品质好、污染少等特点。当干燥后的污泥用作有机肥料或土壤改良剂（视污泥中重金属离子及有机污染物的情况而定）时，可干燥到含水13%左右，当干燥后的污泥用作工业化过程的颗粒燃料或用于卫生填埋时，可只进行第一级干燥，使污泥含水率达到30%40%，有利于降低干燥成本。在大连开发区污水处理一厂设计、生产首条05型污泥干燥的运行成本预期项目基本参数计算方式日发生费用（元）每吨发生费用（元）占成本人工费800元/人月800.00元6人30天=160.00元/日160.0015.243.11设备折旧1731000元1731000元12年300天=480.83元/日480.8345.799.34土建费折旧193338元193338元12年300天=53.71元/日53.715.121.04电费70kw/h70度17小时0.50元/度=605.5元/日605.557.6711.76燃料费500元/吨7.5吨/日500元/吨=3750元/日3750357.1472.81维修费30000元/年30000元300天=100元/日1009.521.94日总成本5150.04元5150.04490.48100污泥单价5150.04元/日10.5吨/日=490.48元/吨注： 煤以500元/吨计算，指qydw=5000kcal/kg的煤；电以0.5元/度计算；5.6 二级串联热对流干燥工艺的节能效果二级串联热对流干燥工艺的节能效果是较为明显的，其主要原因是：5.6.1 级串联干燥的主要目的就是为了节能和提高产品品质。尤其对干燥进程大部分在降速干燥阶段进行的城市污泥最为适宜。实验表明，二级串联干燥比单级干燥节能35%40%以上；5.6.2 二级串联热对流干燥可尽可能提高一级干燥设备的入口空气温度，降低出口尾气温度。使干燥设备的热效率大大提高。另外，还可以通过做好干燥系统的保温工作、提高干燥设备的密封性、采用部分尾气循环、从干燥产品中回收显热、利用间接换热设备从干燥后的尾气中回收热量来预热空气等一系列节能措施，可进一步提高干燥系统的热效率，降低污泥的干燥成本。在此不一一细说。5.7 二级串联热对流干燥工艺的实际意义城市污泥的干燥是一种综合性、实验性和经验性很强的生产技术。二级串联热对流干燥工艺根据城市污泥的干燥特性，把经过一定改造的wgn3型滚筒式污泥干燥机和qgs3型强力粉碎干燥机有机地联系起来，充分发挥各自的优势，以完成对污泥的干燥。用它来干燥城市污泥，具有三重效益：第一，可有效地杀死病原体、寄生虫卵等有害病菌，取代污泥消化系统，上污泥干燥系统比上污泥消化系统可节省投资五分之四。第二，减少污泥含水率和体积、重量，不但可节省运费六分之五，而且还彻底杜绝了撒漏等造成的环境污染。第三，干燥后的污泥既可以作为有机复混肥对外销售，也可以作为燃料加以利用，使污泥化害为益，变废为宝。可以预计，污泥的热干燥技术由于具备可操作性强，运行成本相对低廉，必将成为大连及我国处理处置城市污泥最经济、最有效的方法之一。6 污泥干燥制造有机复混肥及施用污泥不是没有用处的废物！污泥：徘徊在隐患和资源之间！ 城市污水处理厂的伴生产品污泥，正在成为困扰各地环保部门的新难题。用得好，污泥能变废为宝；处置不当，则会对生态环境构成极大威胁！“污泥是放错位置的资源！”干污泥中有机质平均占68.7%，干污泥中氮、磷、钾平均含量为5.18%、4.1%、0.37%远远高于牛羊粪等农家肥，与菜子饼中氮、磷、钾含量(4.6%、2.5%、1.4%)几乎相等。每1吨干污泥中氮、磷、钾含量相当于化肥硫铵(以含氮量21%计)218kg、过磷酸钙(以含磷量18%计)228kg、硫酸钾(以含钾量46%计)10kg。大连开发区污水处理一厂干污泥中有机质平均占68.7%，氮、磷、钾，以n、p2o5、k2o计分别为5.18、9.3、0.9，因此从养分含量来分析，污泥是一种养分含量颇高的有机肥，是可以考虑通过农用(如制成肥料)来消化处置的。 6.1 我国土地情况及改善办法农田长期施用无机化肥会造成土壤团粒结构的破坏、发生板结情况不容置疑。土壤结构破坏，表现在土壤有机质(腐殖质)的严重匮缺、透气性、蓄水性的严重下降，导致了上壤生态环境的破坏，致使微生物菌群数量的减少，植物的根系发育不良，会造成产量下降，农产品品质变差的后果。这种情况引起了广大农民和农业科技工作者的广泛注意。污泥除了含氮磷钾外，还含有丰富的有机质，制成有机复混肥用于农业，可避免因长期施用化肥，造成土壤板结盐碱化的弊病。6.2 我国有机复混肥需求情况我国是农业大国，也是世界上用肥量最大的国家之一，目前，复混肥总的形势是供不应求，具有良好的市场前景。2005年我国复混肥生产能力为800万吨，产量为834万吨，占化肥总产量的25。据预测到2005年氮磷钾复混肥的需求量将将达到1450万吨实物量。我国复混肥需求量缺口将进一步加大。6.3 我国有机复混肥市场价位情况污泥经干燥处理后再在污泥中添加部分营养成分，污泥肥料的市场价位将大大上升。江苏镇江兴农土壤改良剂厂生产的颗粒25缓释有机复混肥1300元/吨；中山市丰本生物科技公司生产的绿茵有机复混肥（氮、磷、钾18，有机质20）1300元/吨；绿茵精制有机肥（有机物30）1100元/吨。荣华公司有机复混肥价格产品名称规格价格(元)单位供应商 15复混肥 40 kg/袋 880 吨 兆丰生物技术（镇江）有限公司 15草坪专用多效肥 颗粒 880 吨 江苏镇江兴农土壤改良剂厂 15多效有机肥颗粒 856 吨 江苏镇江兴农土壤改良剂厂 25缓释有机复混肥 颗粒 1300 吨 江苏镇江兴农土壤改良剂厂 8多效有机肥 粉状 586 吨 江苏镇江兴农土壤改良剂厂 兰花颗粒基质 a型 1260 吨 江苏镇江兴农土壤改良剂厂 6.4 在大连开发区污水处理厂污泥干燥制造有机复混肥的投入产出比大连开发区污水处理一厂干污泥中有机质平均占68.7%，氮、磷、钾，换算成n、p2o5、k2o分别为5.18、9.3、0.9，三样总和为15.38，可以进一步加工成我国现行的复混肥国家标准中的低浓度三元肥的含量25标准第复混肥。其中n为5.18、p2o5为9.3、已经超过标准中“组成该复混肥料的单一养分最低含量不得低于4.0”的规定；k2o为0.9，达不到标准中“组成该复混肥料的单一养分最低含量不得低于4.0”的规定，需另外补加k的成分。根据我国现行复混肥国家标准中规定的不同养分浓度。需添加钾肥和氮肥使其达到我国现行的复混肥国家标准中的低浓度三元肥的含量25标准，经计算需补加含量50%的k2so463kg（补充k2o3.1%），合103.96元（50%的k2so4每吨1650元）；需补加含氮25氯化铵326kg，合163.00元（含氮25氯化铵以500元/吨计），就可以制造成氮、磷、钾含量为25的三元肥其中含氮（以n计）11.7%、磷（以p2o5）9.3%、钾（以k2o计）4%。其成本价合计为757.44元：490.48103.96163.00757.446.5 污泥干燥制有机复混肥的投资回报情况分析污泥制有机复混肥的投资情况资金需求：本项目一期启动总投资为260万元。污泥制有机复混肥的销售利润情况分析污泥制有机复混肥的成本是757.44元。对外销售价格以每吨1100元计：每吨的利润是342.56元。以每天产10.5吨干污泥计，可以制造出14吨有机复混肥。每天的利润是：342.56元/吨14吨/天4795.84元。每年以生产330天计，一年可实现利润：4795.843301582627.20元（158万元），即1.6年即可收回全部投资。6.6 干燥污泥制造有机复混肥方法6.6.1有机-无机复混肥有机复混肥料中加入化肥，混合，形成有机-无机复混肥。可以造粒，也可以掺混后直接施用。6.6.1.1 加工有机-无机复混肥的原料 有机物料 经过无害化、稳定化处理的有机物料，经过风干或烘干后，再粉碎和筛分，作为加工有机-无机复混肥的原料。无害化处理是指已通过一定的技术措施杀灭病原菌、虫卵和杂草种子等有害物质。稳定化处理是指通过生物降解已将物料中易被微生物降解的有机成分，如可溶性有机物、淀粉、蛋白质等转化为相对稳定的有机物，不会对植物种子和作物苗期生长产生不利的影响。 元素化肥 有机物料加入化肥，主要为了提高肥料中各养分的含量。氮素化肥有尿素、氯化铵、碳酸氢铵、硫酸铵等。做有机无机掺混肥用硫酸铵比较适宜，肥料挥发损失小，粉末状容易同有机复混肥料混合均匀，效果优于其他形式的氮肥。磷素化肥有过磷酸钙和钙镁磷肥，北方地区适宜用过磷酸钙，南方酸性土钙镁磷肥和过磷酸钙均可使用。钾素化肥主要有氯化钾和硫酸钾，加工马铃薯、烟草、西瓜等忌氯作物的有机无机专用肥，严禁使用氯化钾。 其他营养元素肥料 除了上述三种植物生长营养元素外，还有一些中量元素和微量元素的作用也是不能忽视的。这些元素主要包括硼、锰、钼、锌、铁、钴、铜、镁、钙、硅、硫等。这些元素在植物生理功能中是不能用其他元素代替的，它们各具有专一的生理功能。在植物的整个生长过程中它们互相依赖，互相制约，处于一种平衡状态。一旦失去平衡，便会使作物产生生理病害以致减产。在复混肥中增加适量的微量元素，以使农作物增产增收是现代农业科学技术的一大突破。各种微量元素的施用浓度范围往往较小，约0.051.0毫克千克，过少或过多都是无益的，甚至会造成危害。据有关资料报道，微量元素的加入量为每吨有机复混肥料可加入硼0.2千克，锌0.5千克，锰0.5千克，铜0.5千克，铁1千克，钼0.005千克。这些微量元素可以直接从化工厂购进，也可根据本地条件，从海泥、盐泥或有关矿物中获取，但必须严格考查其含量及形态。6.6.1.2 有机-无机复混肥加工方法有机无机复混肥原料的制备 生产复混肥的原料 (过磷酸钙、尿素、氯化钾等)如不进行粉碎，颗粒较大，造粒不好，肥料混配不均匀，会直接影响到复混肥的质量和外观。因此，在造粒之前，必须分别进行粉碎，保证各种物料粒度小于1毫米。过磷酸钙、尿素可用链式粉碎机粉碎。尿素不能用高速磨粉机粉碎，以免温度高，物料黏度大，粉碎效果差。氯化钾可用高速磨粉机粉碎，也可用链式粉碎机粉碎。经粉碎后的物料最好经振动筛筛选后，小于1毫米的物料用来混合造粒，大于1毫米的物料返回再次粉碎。混合 混合就是大量、微量元素化肥和有机复混肥料，按照拟好的配方，输送于混合机内进行。混合机可用滚筒式或立式圆盘。混合必须充分，即混即用，不宜混合后放置太久，以免受潮。对于直径为2米的混合机来说，转速为2430转分为宜，混合时间30分钟左右。微量元素肥料用量少，掺混不均匀不仅影响其使用效果，还容易产生肥害，可采取逐级放大掺混。先将粉碎的细微量元素肥料与少量粉碎的有机复混肥料掺混均匀，再用掺微肥的有机复混肥料向大量有机复混肥料中掺混，最后掺人大量元素化肥，混合均匀。造粒 有机复混肥料中掺人化肥可形成有机无机掺混肥，但为了使其物理性状更好，使用方便，可对其进一步造粒。a.团粒法 把混合机混合好的物料，输送到造粒机内，再加人选好的粘合剂。物料由于造粒机的转动翻滚，逐渐变大成粒。该工艺造出的粒光滑、美观，但对有机物物料的细度要求较高，且有机复混肥料的加入量有限，一般有机物料总量应小于原料总量的20为宜。b.挤压法 该法是将物料直接挤压成成品的造料过程。挤压法特别适合于热敏物料的造粒。挤压法造粒可以看做是干料加蒸汽进行无化学反应的造粒过程。其主要特点是降低能耗，简化工艺流程，由于是产品始终保持干燥，因此可省去团粒法的干燥和冷却工序，避免氮损失，也不存在排放物污染环境的问题。挤压法设备投资低、有机物料加入比例较大，但形状或表面光滑度不如团粒法。干燥 有机无机复混肥料在干燥筒内烘干，脱水。冷却烘干后有无机肥料颗粒进入冷却筒中冷却。筛分 烘干后有机无机复混肥料在分选设备内进一步分离，粒径未达到标准的肥料颗粒分离，返回进入原料中，经破碎后重新造粒。6.6.2 生物有机复混肥料以加工后的有机复混肥料为载体，加入功能菌，加工成生物有机复混肥料。生物有机复混肥料是指一种含有益于作物生长的发酵微生物的特定有机复混肥料，它既具有微生物肥料的功效，又具有有机复混肥料的作用，应用于农业生产中，能够获得特定的肥料效益。生物有机复混肥料中所加的微生物肥料种类也很多，按其成品中特定微生物的种类分为细菌类、放线菌类、真菌类；按其作用机理分为根瘤菌类、固氮菌、解磷菌类、解钾菌类；按有机复混肥料中所加微生物种类的数目可分为单一的生物有机复混肥料和有机无机复混生物有机复混肥料。6.6.2.1 生物有机复混肥料的作用生物有机复混肥料因所含微生物的种类不同，所起作用也不同，概括起来有以下几方面作用。 固氮作用 例如根瘤和固氮菌，它们在适宜环境条件下，可以固定空气中的氮，为作物生长提供氮素营养。据估计，全球每年生物固定的氮素可达10100万吨。养分释放作用 微生物把土壤中一些难于被作物吸收利用的物质分解转化为能被作物吸收利用的有效养分。如硅酸盐细菌不仅能分解土壤中钾长石和云母等难分解的矿物，把其中固定的钾释放出来，还能促使土壤中难溶性的磷转化为作物可以利用的形态。促生作用 土壤中施人微生物肥料后，不仅增加了土壤中的养分含量，而且促进了各种维生素、酶及其他有利于作物生长物质的合成，刺激作物的生长，协助作物吸收营养。抗病作用 土壤中接种有些微生物后，在作物根部大 量繁殖，在一段时期内成为作物根际的优势菌，抑制或减少了 病原微生物的繁殖机会，有的微生物还会对病原微生物产生抵抗作用。微生物肥料虽然能为作物生长提供养分，并刺激和促进作物生长，但它的作用毕竟还是有限的，作物生产中主要还是靠有机复混肥料和化肥来提供作物生长所需的养分。自然界许多原料中含有很多有益的微生物，但这些原料一旦施人土壤中，其中的微生物会被土壤中无数的微生物吃掉。因而，不能在土壤中稳定成活，其效果也难以表现出来。但是，如果先将有益菌种加到发酵后的发酵有机复混肥料里，发酵有机复混肥料本身是扩大培养基，从而使细菌大量增殖。这时再将微生物肥料施人土壤中，很快在土壤形成优势种群，对作物的根系能起到良好作用。发酵有机复混肥料对发挥微生物材料具有良好作用。使用注意事项生物有机复混肥料使用注意事项有以下几点。a.要仔细了解微生物菌剂的功能与使用条件，有针对性的使用菌剂。固氮菌只能用于具固氮能力的豆科、牧草等作物，且不同作物所适用的菌种不一样；磷细菌、硅酸盐细菌适用缓效态磷、钾含量丰富的土壤。b.微生物肥料必须深施人土，防止阳光直接照射杀伤微生物。c.微生物肥料最好集中使用在作物根部，微生物在作物根系周围形成有益生态环境，促进作物生长。d.生物有机复混肥料不宜与化肥、杀菌剂或其他农药混合使用，以免影响肥效。7 污泥制有机复混肥其中重金属的解决办法污泥制有机复混肥中重金属的解决办法应该从两个方面着手，一是从源头上堵住重金属不要进入城市污水处理厂，而应