污泥固化填埋应急处理工程项目可行性分析报告.doc

1 概述1.1 项目的基本情况1.1.1 项目名称及编制单位项 目 名 称南昌市污泥固化填埋应急处理工程项目建设地点红谷滩污水处理厂内项目方案编制单位南昌鹏鹞水务有限公司1.1.2 编制单位简介南昌鹏鹞水务有限公司是ASIA ENVIRONMENT HOLDINGS LTD.（中文：亚洲环保控股有限公司）在江西南昌设立的全资子公司。ASIA ENVIRONMENT HOLDINGS LTD.（中文：亚洲环保控股有限公司）(简称“亚洲环保”)于2000年6月2日在新加坡注册成立，2003年12月在新加坡交易所主板正式挂牌上市。亚洲环保控股有限公司前身为江苏鹏鹞集团有限公司，最早名为“宜兴高塍建筑环保设备工业公司”，成立于1984年4月1日，位于全国闻名的环保之乡江苏省宜兴市，是国家级重点高新技术企业之一，经过二十六年不断的发展，目前已成为国内最大的专业从事环保设备研制开发、投资、生产和工程总承包的国家级企业集团之一。年生产能力达10亿元，涉及环保领域的废水、固体废物处理等行业。1.2 方案指导思想和设计原则设计参照国内外同类型工程的设计与运行经验，遵循因地制宜的原则，选择技术先进、运行可靠、投资省、效果好的技术方案。以稳定化、无害化处理为主导，兼顾综合利用、循环经济的原则，促进服务区域城市污泥处理的良性循环，达到城市污泥处理无害化、减量化、资源化的目的，能更好地美化服务区域生活和投资环境，实现服务区域的可持续发展。本设计方案将以可靠、稳定、安全、卫生、先进为指导方针，并遵循以下基本原则：l 坚持可持续发展战略原则，并在调研国内外污泥处理技术的基础上，选用适宜的处理方案，做到工艺合理、运行可靠，管理方便，环保节能，实现危险废物无害化处理的目标。l 严格执行国家和南昌市政府制定的有关法规和相关标准，根据污泥处理的运行特点、当地气候条件、地形情况、水文地质特征做好各项环境保护措施，使工程周围的环境卫生受到的污染减少到最低程度。l 作为临时应急项目，工程建设期要尽量短，做到上马快，可调性强。l 考虑污泥来自不同水厂，性质各异，工艺要有较强的适应性，必要时可增大处理负荷，运行稳定，设备故障率低。 在确保环保达标的前提下，尽量节约投资及运行费用。1.3 方案编制范围1.3.1 项目规划期限 本项目建设期约为45天，试运行期15天，正常生产期1年。 1.3.2 项目处理对象服务范围本处理系统处理来自红谷滩污水处理厂以及市内各水厂的经机械脱水后的污泥（含水率约80%）。本方案编制范围包括污泥进入固化系统储坑、污泥固化搅拌预处理、污泥压滤、污泥资源化处理，包括固化工艺流程的设计，固化区的设计、建设，固化装置的购置和安装，固化剂的选择，以及污泥固化与资源化处理的运营。1.4 采用的规范和标准本报告采用的规范和标准为：1 城镇污水处理厂污泥处置 分类（CJ/T 2392007）；2 城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋泥质（CJ/T 2492007）3 城市生活垃圾卫生填埋技术规范（CJJl72004）；4 生活垃圾填埋污染控制标准（GBl68892008）；5 城市生活垃圾卫生填埋场运行维护技术规程（CJJ932003）；6 生活垃圾填埋场环境监测技术标准（CJ/T3037）；7 恶臭污染物排放标准（GB1455493）；8 环境空气质量标准（GB30951996）；9 大气污染物综合排放标准（GBl62971996）；1.5 方案内容本项目建议书内容主要包括1、概述2、项目背景3、污泥处理技术比选4、污泥调理压滤固化工程方案5、固化污泥资源化工程方案6、投资运营成本分析2 项目背景 1、南昌市污水处理厂污泥产生及处理现状南昌市共有4个污水处理厂，主要包括鹏鹞水务污水处理厂、青山湖污水处理厂、象湖污水处理厂和朝阳污水处理厂，日处理水量为100万吨左右，污泥产量约为200t/d，其中各个污水处理厂的处理水量和污泥产量见下表2-1。表2-1 南昌市各个污水处理厂污水污泥量鹏鹞水务青山湖象湖朝阳污水量（万t/d）2050208污泥量（t/d）401004020由于污泥的含水率较高，属于半流体状态，属于难处理固体废弃物。前期，南昌市政府出资建设了一个污泥填埋储坑，4个污水处理厂的污泥均运至该填埋场进行填埋处置，但由于填埋量有限，无法成为持续的污泥处置技术，且新建填埋场费用昂贵，因此寻求新的污泥处置方法成为污水处理厂迫在眉睫的问题。南昌市水务局根据当地的实际情况，与南昌市麦园垃圾填埋场协商，作为临时应急工程，希望能够将污泥固化后进行填埋处置。 2、污泥的基本性质对所取污泥进行编号，1#为鹏鹞水务污水处理厂污泥，2#为青山湖污水处理厂消化污泥，3#为朝阳污水处理厂污泥，各个污水处理厂产生的污泥的基本性质见表2。表2-2 各个污水处理厂产生污泥的基本性质项目污泥种类含水率（%）有机质（干基百分比%）高位热值（kJ/kg）低位热值（kJ/kg）灰分（干基百分比%）1#7519.1118683076.32#8136.92291160459.63#88.5503106217443.4各个污水处理厂产生的污泥从表观上看， 1#呈土黄色，2#和3#均呈黑色；从表2可以看出，各个污水处理厂产生的污泥性质差别较大，其中鹏鹞水务污水处理厂产生的污泥无机成分高，含水率低，朝阳污水处理厂污泥的有机成分含量低，含水率高，青山湖污水处理厂的污泥属于一般污水处理厂污泥。 3、处理的基本目标 为达到污泥减量化、无害化的目的及满足最终处置的条件要求，本方案设计通过固化技术将污泥的含水率降至50%以下，然后送入垃圾填埋场填埋处置。 本方案设计处理污泥量为150t/d，污泥含水率为80%，添加5%污泥调理剂对污泥进行固化改性，经过压滤后，送往垃圾填埋场填埋处置。本方案主要以城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋泥质（CJ/T 2492007）中对污泥填埋泥质的要求为处理标准（表2-3）。表2-3 基本指标3 污泥处理技术的比较与选择污泥是污水处理厂在污水处理过程中产生的沉淀物质，我国每年排放的干污泥约为550600万吨，且呈不断增加的趋势。污泥中含有大量的微生物、病原体、重金属以及有机污染物等，如果处理不善将会造成严重的二次污染。目前污泥的处置主要以转为农用、填埋和焚烧为主，但是由于污泥的含水率高、力学性质差、污染物含量高等特点，这些处理方式往往存在环境污染、处理成本过高或容易引起填埋场工程灾害等问题。针对上述污泥处理中存在的问题，采用固化技术改善污泥的力学性能和物理化学性能，使其转化为可以再生利用的土材料或者进行填埋处理，是符合我国国情的资源化途径之一。3.1 城市生活污泥的性状与特点污泥是污水处理过程中产生的一种粘稠状物质，它以好氧、厌氧微生物为主体，同时也混入有原污水中带有的泥砂、纤维、动植物残体及其吸附在其上的有机物、金属、病菌、虫卵、胶质等多种复杂的混合体。污泥的组成差别较大，随污水的来源，污水处理工艺及季节的不同而变化。对于大型城市污水处理厂，由于有大量工业废水排入系统，造成污水污泥中的重金属含量偏高，其中铜、锌含量往往接近或超过污泥作农用堆肥的接纳标准，中小城镇污水主要以生活污水为主，因而一般不存在重金属超标的问题。从污水处理厂排出的污泥一般是一种松散的，含水量在95%99%的胶溶状膏体物，具有比重轻（小于等于1kg/cm3）、体积庞大（是所含固体物体积的数十倍）、触变性强（不易脱水）、具有极易腐败恶臭的理化特点，因而十分不利于处理与运输。由于污泥处置费用高，操作难度大，大部分污水处理厂将污泥处理预设为二期工程实施，但由于资金、人员尤其是相关技术等方面原因，一期工程完工并运行多年后，二期工程仍遥遥无期。在全国污水处理工程中有污泥稳定化处理设施的还不到1/4，处理工艺和配套设备较为完善的还不到1/10。而在我国仅有的十几座污泥消化池中，能够维持正常运转的为数不多，大多数采取自然风干或直排，极易造成二次污染。随着国内大量污水处理厂的陆续投产，污泥的产生量将会大幅度的增加。由此而产生的矛盾将会使城市污水处理厂与垃圾填埋场两边都因此而处于崩溃的危险境地。3.2污泥的处置方法概述污泥处理与处置的目的主要有以下四个方面:(l)减量化，即减少污泥最终处置前的体积，以降低污泥处理及最终处置的费用;(2)稳定化，即通过处理使污泥稳定化，最终处置后不再产生污泥的进一步降解，从而避免产生二次污染;(3)无害化，即达到污泥的无害化与卫生化，如去除重金属或灭菌等;(4)资源化，即在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的。目前国内外污泥处置的主要方式有填埋、焚烧、土地利用和建材利用等。3.2.1 卫生填埋污泥消化后经脱水再进行填埋是目前国内外常采用的方式。其优点是投资少、容量大、见效快。填埋始于上个世纪60年代，经过四十多年的发展其处理技术已日趋成熟。污泥经过简单消化灭菌和自然干化脱水后，有机物含量降低，总体积减少，性能稳定，可以直接送到生活垃圾填埋场填埋;或者设置专用的填埋场，根据污泥的含水率及力学特性等因素进行专门填埋。污泥填埋的操作要求与垃圾填埋相似。填埋场四周设围栏，并采取相应的防蚊蝇、防鼠措施。为防止二次污染和地下水污染，污泥的填埋较之普通的垃圾填埋有更高的防渗要求，应铺设符合标准的防渗层。为使填埋污泥稳定，对填埋作业亦有相应的要求:未经干燥焚烧处理的污泥宜小规模分层填埋，生污泥泥层厚度应0.5m，消化污泥泥层厚度不应大于3m，泥层上面铺砂土层为0.2m，彼此交替进行填埋，并设置排液、导气装置。污泥焚烧灰渣填埋时，可不分层填埋。污泥的土地填埋需要大面积的场地和一定量的运输费用，需做防渗处理以免污染地下水，并且考虑到填埋污泥的稳定性，需要对污泥的脱水、填埋场的防渗层和填埋作业有较高要求。3.2.2 农田林地利用污泥脱水后堆肥农用是一种较佳的最终处置方法。这种利用和处置方式可以使污泥含有的有机物重新进入自然环境，从而改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长。污泥中含有大量植物生长所必需的肥分(N、P、K)、微量元素(Ca、Mg、Cu、Fe)及土壤改良剂(有机腐殖质)。但是，污泥中也含有大量对植物、土壤及水体有危害作用的病菌、寄生虫(卵)、难降解有机物、重金属离子以及多氯联苯、二德英、放射性核素等难降解有毒有害物质等，这些物质会造成对土壤、地表水和地下水的严重污染，重金属离子等甚至可能产生致癌物质。一般而言，在泥水分离的过程中，当水中含有重金属离子时，水中50%以上的重金属离子都会转移到污泥中，污泥中的重金属离子含量较高。因此，污泥在作农田林地利用前，应首先对污泥进行检测分析，用堆肥处理以杀死病菌及寄生虫卵，采取物理化学方法去除重金属离子等有害物质。但目前普遍存在的问题是:如果污泥发酵不彻底，容易病原体和难降解有机污染物对土壤的污染，此外，重金属的污染是农用堆肥的主要限制性因素。3.2.3建材利用利用污泥制砖是一种变废为宝的处理方法，不但减少了因堆放而侵占耕地，同时缓解了砖瓦厂土源紧张和对农田的取土破坏，社会效益显着。污泥制砖的方法有两种。一种是用干化污泥直接制砖，另一种是用污泥焚烧灰渣制砖。用干化污泥直接制砖时，应对污泥的成分作适当调整，使其成分与制砖粘土的化学成分相当。当污泥与粘土按一定重量比配料时，污泥砖可达普通红砖的强度。利用污泥焚烧灰渣制砖时，灰渣的化学成分与制砖粘土的化学成分是比较接近的，制坯时只需添加适量粘土与硅砂。无论采取哪种制砖方法，对污泥的预处理要求较高，由于所制作的是与人有较密切接触的地砖或墙砖，在制砖前必须对污泥进行彻底地除臭除毒，用消化等方法将污泥中极易发臭腐败的有机物腐殖质分解成二氧化碳、氮和水，并采取措施杀灭各种病原体，然后用物理化学方法把污泥中的铬、福、铅等重金属转化为水不溶物实现稳定化，再通过脱水使污泥含水率尽可能地降低。最后，这些除臭除毒灭菌脱水后的污泥方可用来制成人行道地砖或墙体用红砖。并且砖瓦行业作为一种夕阳产业，要充分分析砖的销售渠道，并考虑到采用先进的制砖工艺以节省成本和提高质量以提高砖的销量。3.2.4 低温热解利用热分解是一种新兴的污泥热处理工艺，将污泥在无氧或低于理论氧摄入量的条件下，加热到一定温度，使固体物质分解为油、不凝性气体和炭三种可燃物，其部分产物可作为前置干燥与热解的能源。其余能源回收。由于高温热分解耗能大，目前研究重点放在低温热分解上。污泥化学处理方法作为一种处置彻底、速度快的污泥处理方法，正受到各国广泛重视，可以预见，这种处理方法将成为我国污泥处理的重要方式。因热解的无害化和减量化彻底，地位己逐渐升高。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、不凝性气体和炭等可燃产物，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)/t(干泥)，其性质与柴油相似。这是一个新兴的课题，有着很好的发展前景，目一前正在探索和试验阶段。3.2.5 焚烧焚烧是污泥最彻底的处理方法，焚烧最大优点是可以迅速和较大程度地使底泥减容，并且在恶劣的天气条件下不需存储设备。污泥中含有一定量的有机成分，经脱水干燥的污泥可用焚烧处理，焚烧可以迅速降低污泥的体积并降低其有害性。焚烧使有机物完全燃烧，最终产物是CO2、H2O、N2等气体及焚烧灰渣。污泥焚烧废气中可以获得剩余能量，用来发电;所产生的焚烧灰渣可用于改良土壤、作为砖瓦和陶瓷等的原料等。污泥在焚烧之前无需进行堆肥、消化处理。焚烧工艺的优点主要表现为:第一，焚烧可以大量减少污泥的体积，相对于机械脱水的污泥来说，最终的焚烧产物体积只相当于最初产物的10%。第二，焚烧也可以杀死一切病原体，一切有机物在燃烧过程中都会最大程度地被分解，病原体和细菌也不例外。通过高温处理，在燃烧残渣内几乎没有病原体存在。此外，焚烧还可以解决污泥的恶臭问题。第三，经过脱水后的污泥的热值相当于褐煤的水平，因此在一定条件下污泥可以自燃。这样可以在一定程度上减轻污泥焚烧的费用。同时由于焚烧设备的结构不断完善和有关焚烧技术的突破，原来存在的烟气二次污染问题也得到了妥善的解决。焚烧技术成为了一项十分环保的污泥处置技术。据预测，焚烧所占的比重将由1992年的10%提高到2005年的38%。总之，焚烧工艺的应用前景则越来越被看好，这种技术在目前为止是处理污泥的最好方法之一。但是，焚烧工艺也存在着一些缺点和不足。焚烧效果不稳定，有可能需要辅助燃料以提高焚烧的质量，焚烧时动力消耗也较大。污泥经过燃烧后，含水率可降到0，质量与体积会大大降低，但焚烧残渣为有害物质，仍需进行运输和最后处理。另外，污泥焚烧废气可能含有致癌物质二恶英，故需要配备去除二恶英的装置，投资较高。因此，污泥焚烧所需的基建投资和运行费用较高，工艺操作复杂。由前述分析，每一种污泥处置方法都有其不足的一面，如填埋易造成二次污染，而且随着泥量的增长，填埋场地越来越有限;焚烧工艺能较大幅度地减少重要的有害物质和缩小废物体积，因此它将会得到越来越多的应用，但其缺点是高成本和可能产生的污染(废气、噪声、震动、热和辐射)，严重影响了在我国的处置使用;而堆肥又由于污泥中可能含有的一些致癌物质和重金属化合物，人、动物、植物长期接触后会造成慢性中毒，去除这些有害物质往往需要很高的成本，同时较高要求的检测也是必需的。目前普遍的问题是检测手段跟不上要求，处理成本无法和经济效益相平衡，化肥普遍应用造成销售市场难以开发等，这些使得此种处置方式尚未得到普遍的推广。表3-1 污泥处置工艺优缺点比较处置工艺主要优点主要缺点农田综合利用改良土壤结构，提供植物生长必需肥分和微量元素，增加土壤肥力、促进作物的生长存在重金属污染，肥料销售市场需要进一步开发焚烧利用含水率可降至0%，迅速和交大程度地使污泥减容。焚烧产物既可用作新的产品原料，又可回收热能工艺操作复杂，运行不稳定，会产生一定的烟尘，基建及运行费用高昂，是其他处置方法的2-4倍低温热解利用无害化、减量化和资源化彻底，可通过干馏提取油、气等工艺和设备还需改进，总体还在试验和讨论阶段建筑材料利用减少占用土地，减少了对自然资源的消耗，而且可以使资源得到循环利用，社会和经济效益显著由于与人密切接触，除臭除毒灭菌等预处理工序严格，安全性受到怀疑；还需考虑制砖工艺和砖的销售渠道土地填埋工艺成熟，经验丰富，操作和管理简单，经济节能不耗电，具有投资少、容量大、见效快的特点占地面积大，对污泥的脱水、填埋场的防渗层和填埋作业有较高要求3.2.6 南昌市污泥应急处置方案综合评价(1)无论从经济因素还是从后续利用因素考评，污泥的土地利用是现实可行、收益可观的处置方式，但前提必须满足严格的环境卫生标准及污泥的安全控制指标。南昌麦园垃圾填埋场具有有环境容量的大面积土地来对污泥进行土地利用处理，但需对污泥进行必要的预处理，使其满足无害化、资源化利用的基本要求，并减少对环境的污染。(2)污泥堆肥虽然在远离城市的郊区并有闲置土地的条件下是一种选择，但堆肥处理后的污泥产品中病原体仍有可能存活，且产品的高含水率可使病原体复活，故堆肥法不足以保证安全性。(3)污泥的热干化不仅占地面积小，而且其尾气经严格除尘除臭后才排放，厂房内的气体也进行除臭处理，可满足严格的环保标准。其高温灭菌作用使产品可完全抑制微生物的活性，有较高的安全性。同时，又具有灵活性、广泛性。污泥焚烧或者干馏制油都需先热干化处理。但干化处理投资、能耗、运行成本都较高，且干化设备不适宜大规模污泥处理，一般的干化床处理能力不超过20t/d。(4)污泥焚烧法往往由于高成本和产生的污染，抑制其在类似于我国这样的发展中国家的发展。但污泥高位热值其实是比较高的，只是由于含水率太高，使得低位热值较低，无法自持燃烧。其高昂的运行费主要花在对污泥的干化或添加辅助燃料上，如采用一种低成本的脱水、提高热值的方法对污泥进行预处理，其焚烧处理运行成本将大幅下降，当热值提高到一定程度并控制焚烧污染物时，完全可作为一种再生燃料使用，可直接应用于电厂、窑厂、蒸汽锅炉中，不必投资建设专有的污泥焚烧设备，大大减少投资。 根据上述综合评价以及南昌市的实际情况，我公司根据多年污泥处理经验和技术积累，提出污泥药剂固化/稳定化处理技术，通过采用同济大学开发的脱水固化剂低成本地降低污泥含水率并控制污染，达到减量化无害化的要求进行填埋。后期可根据当地实际情况，进行进一步资源化处理，如作回填土、建筑材料等。3.3 稳定化/固化技术（S/S技术）污泥固化处理是近年来污泥的工业处理上普遍重视和使用较多的一种方法。它是指用物理一化学方法将污泥颗粒胶结、掺合并包裹在密实的惰性基材中，形成整体性较好的固化体的一种过程。其中固化所用的惰性材料叫固化剂，污泥经过固化处理所形成的固化产物为固化体。稳定化是将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质过程。稳定化一般可分为化学稳定化和物理稳定化。化学稳定化是通过化学反应使有毒物质变成不溶性化合物，使其在稳定的晶格内固定不动；物理稳定化是将污泥与一种疏松物料(如粉煤灰)混合生成一种粗颗粒的固体。污泥的固化和稳定化一般同时进行，其机理是向污泥中加入固化剂，通过一系列复杂的物理化学反应（如水化反应），将有毒有害的物质固定在固化形成的网链（晶格）中，使其转化成类似土壤或胶结强度很大的固体，可就地填埋或用作建筑材料等。污泥固化处理技术既可用作特殊工业污泥，如含重金属污泥，含油污泥，电镀污泥、印染污泥等危险废物的固化处理，也可用于城市污水处理厂产生的普通污泥的固化处理。3.3.1 水泥固化水泥是一种无机胶结剂，经水化反应后可形成坚硬的水泥块，能将砂、石等添加料牢固地粘结在一起。水泥固化有害废物就是利用水泥的这一特性。对有害污泥进行固化时，水泥与污泥中的水分发生水化反应生成凝胶，将有害污泥微粒分另包容，并逐步硬化形成水泥固化体。这种固化体的结构主要是水泥的水化反应产物3CaOSiO3，水化结晶体内包进了污泥微粒使得污泥中的有害物质被封闭在固化体内，从而达到无害化、稳定化的目的。水泥固化法的优点主要有：对含重金属废物的处理十分有效；设备和工艺简单，设备投资、动力消耗和运行费用都比较低，固化剂水泥和其它添加剂价廉易得；操作条件简单，且常温下即可进行，尤其是对电镀污泥处理十分有效；并且固化体强度高、长期稳定性好，对受热和风化也有一定的抵抗力，因而其利用价值较高；对于含有有害物质的污泥固化方法中，水泥固化法是最经济的。其缺点是由于空隙率较高，仍会有较高的浸出率，通常为l0-4l0-6g/(cm2d)；其次是固化后增容比例高，达1.52。虽然如此，水泥固化在工程中仍被广泛应用。3.3.2 石灰固化石灰污泥固化法也称SSD工法。固化剂的主要成分是生石灰，当石灰与水反应生成一种类似火山岩混凝土的硬物质，即俗称的“火山灰混凝土”。而实际应用上，石灰固化法常以飞灰、鼓风炉渣、水泥窑灰等为添加剂。 其原理是污泥遇到石灰后会发生下列反应，进而致使污泥固化。 水化反应以生石灰为主要成分的石灰固化剂与污泥中的水分发生水化反应，产生热量(温度升至6080)致使污泥中的水分蒸发。离子交换反应带负电荷的土颗粒与石灰中的钙离子(正离子)发生结合，使悬浮的土颗粒发生沉淀凝聚。普查兰(灰结)反应凝聚土颗粒与钙离子反应形成结晶产生硬化。碳化反应石灰与土中的碳酸和空气中的二氧化碳发生反应生成固化碳酸钙。由于碳酸钙基本不溶于水，一旦产生碳酸钙化，则污泥就不再泥化。石灰固化法的优点为：我国石灰产量多，是极易取得的固化材料；可使固化物的韧性随时间而增加；凝固时间短，操作方便。然其主要缺点则为：1.增加固化物重量及体积，形成另一个处置上的考虑因素；固化物易受强酸性液破坏固化结构。3.3.3 热塑型固化法本法系用固化剂的热塑(thermoplastic)原理将废弃物包结固化，而所谓热塑性系指物体（多为高分子体）经加热处理后，物性改变成具有“可塑性”或利于加工。此种固化法常用的固化剂有：石腊(paraffin)、聚乙烯(polyethylene)、沥青或柏油(asphalt)等 此方法的优点为：不会使固化后的废弃物体积增加太大；内容物的渗出率远低于其它方法；固化后产物对大部分溶液具抵抗性；热塑性物质易与废弃物形成良好的结合。此方法的缺点为：需要较贵的设备及较高技术；废弃物中若含易挥发的物质需特别小心；通常热塑性物质为可燃性；废弃物需先干燥后，才能与热塑物质混合。3.3.4 聚合型固化法聚合型固化法是将废弃物与固化剂（为有机单体物），在某些催化剂的催化作用(catalysis)下，搅拌混合使有机单体在聚合作用中，顺便将废弃物包结其间。当搅拌混合完成后，所形成的固化物，亦即聚合物(polymer)有如具有弹性的橡皮终产物。目前常用于此法的固化剂有尿素甲醛聚酯(urea-formalde hydepol-yester)和聚乙烯树脂(polyvinyl resin)等此方法之优点为：不会增加固化后之废弃物体积；只需极少剂量即可使混合物凝固，降低处理成本；可应用于干或湿污泥；与其它固定技术比较，产物之密度较小。此方法的缺点：废弃物夹存于固化体中，仅形成松散的结构；因大部分聚合触媒为强酸物，且金属成份易溶于强酸中，故极易随水渗出；有些有机聚合物易被微生物分解，不利最后掩埋处理。3.4 固化剂3.4.1 污泥固化处理的设计原则 对污水处理厂污水处理过程中产生的全部污泥进行稳定化、无害化处理，使污水处理厂全面达到国家标准，便于实现资源化。 污泥处理工程的设计充分考虑到污水处理工艺运行工况的变化。污泥处理兼顾污水处理工程现状、考虑不同污泥的性质差异，污泥处理流程做到可分可合，灵活切换。 有害废物经固化处理后所形成的固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干湿性、抗融冻性及足够的机械强度等； 可以控制污泥中臭气的挥发，争取达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中规定的废气排放标准。 固化过程中材料和能量消耗要低，增容比要低； 固化工艺过程简单、便于操作；固化剂来源丰富，价廉易得；处理费用低。 尽量利用各类废渣制备固化剂，做到以废治废。 污泥固化体对环境友好，稳定后能够再利用，如用于填海造地、围堤、筑路等。3.4.2 固化剂的开发及性能根据上述设计原则，同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室通过系统研究，配制了一种新型的污泥胶凝固化剂。针对目前污水处理厂污泥的固化处理，与其他固化剂相比，该固化剂的优点如下：固化时间短，可以在短期内（48h）使污泥凝固，达到填埋要求；添加量少（510），对污泥pH改变较小，同时可以抑制臭气的产生；一种绿色的污泥调理剂，不对污泥造成二次污染，促进污泥的稳定化进程，并有一定阻燃脱硫效果；固化过程简化，易于生产和施工；固定化处理的污泥经过一定时间的降解稳定后，形成一种类土壤物质，可进行资源化利用。选用不同的固化剂进行不同添加比例的污泥固化对比实验，结果如图3-1所示。水泥固化剂的添加量在20时的抗压强度达到了58.17Mpa，但是固化后体积增加明显，增容比达1.52；石灰固化的污泥强度较差，20kPa，并且在添加量较大时使污泥的pH值偏碱性，污泥的恶臭气味增加；M1固化剂的固化效果较好，添加量为5时的抗压强度就达到了52 Mpa，并且增加污泥的体积，对污泥pH值的影响也较小。图3-1 不同固化剂对化学污泥固化的固化效果在污泥固化过程中，固化剂与化学污泥中Al，Ca，Fe，Mg等离子发生胶凝反应后形成晶体，晶体形态主要为针状，长柱状，并且彼此相互交叉连结成网状结构（见图3-2），缩短了固化时间，对于含水率在80以下的污泥，固化剂添加量为5时，固化时间小于2d，可满足污泥填埋要求，当固化剂添加增至30时，固化污泥甚至能达到免烧砖的抗压强度，不同固化剂添加量的固化强度见图3-3。 图3-2 污泥固化剂的SEM图图3-3 污泥固化剂的固化时间对污泥浸出毒性的实验如表3-2所示，随着固化剂比例的增加，金属离子浸出浓度也会降低。使用固化剂固化处理后的污泥浸出毒性均低于危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别中要求的标准。 表3-2 固化污泥浸出液中重金属离子浓度（mg/L）比例CuZnCdCrNiPbHgSi化学污泥:固化剂95：50.584.810.0070.120.102-化学污泥:固化剂90：100.654.410.0060.110.093-化学污泥:固化剂80：200.021.890.0020.050.040-化学污泥:固化剂70：300.021.730.0020.050.036-根据上述综合比较及分析，本方案通过固化剂对污泥进行调理，并采用污泥压滤出水调整污泥含水率至85%后泵送到特制的耐压弹性板框压滤机，就使污泥含水率从80%下降到50%以下。调理后的污泥从开始泵送至泥饼解脱，仅需40-50分钟。压滤后的泥饼坚硬，可直接填埋或焚烧。使用的固化剂可使污泥中的细胞水释放，从而有利于压滤。其次，采用的耐压弹性板框压滤机，其板框内设弹性介质，在承受压力时可收缩，可快速使泥饼充分压榨脱水。4 污泥调理压滤固化处理工程方案4.1 处理规模的确定本工程设计日处理污泥量150t/d。4.2 污泥调理压滤固化处理目标污泥调理压滤脱水实质上是通过添加固化剂对污泥进行改性后，再用耐压弹性板框压滤机快速压滤脱水，以降低污泥的含水率和臭度。产品指标如下：臭度降低到三级以下，含水率60%，抗压强度50 kPa，抗剪强度25 kPa。卧式搅拌系统高压压滤系统含水率60%污泥堆置存放原生污泥调理剂污水处理厂填埋处理再利用4.3 工艺流程 图4-1 污泥脱水工艺流程图污泥调理压滤的工艺流程如图4-1，处理的核心是通过工程设施和手段，将污泥和调理剂快速有效地混合均匀，混合物泵入弹性板框压滤机，经压滤深度脱水，使出料污泥达到改性要求，便于最终处置或后续资源化利用。本设计包括污泥进料系统、污泥搅拌系统和高压压滤系统。（1） 污泥进料系统 污泥由车辆运至污泥存储坑。污泥存储车间由污泥储坑、起吊行车等组成。污泥卸入储坑，由行车带动电动抓斗将储坑内的污泥装入污泥混合搅拌机。 （2）污泥搅拌系统污泥搅拌系统包括污泥搅拌主机+破碎机、调理剂储仓、调理剂定量送料螺旋机、以及改性污泥匀料池。调理剂存储车间内设有调理剂料仓、物料提升机、螺旋输送机等设施。这些设施可稳定高效地将车间内存储的调理剂输送到污泥搅拌设备中去。污泥和调理剂按设计配比进入搅拌机，经搅拌混合均匀后出料至改性污泥匀料池，匀料池中改性污泥由污泥柱塞泵送入压滤备料仓。（3）压滤系统压滤系统包括改性污泥备料仓、弹性板框压滤机、污泥输送气动泵、皮带输送机等。经加过调理剂搅拌改性后的污泥泵送入备料仓，以确保后续压滤设备的稳定运行。备料仓内的改性污泥由污泥气动泵送入弹性板框压滤机中，经加压脱水后，干化污泥落至皮带传输机上送出。压滤出来的污水经管道收集后部分回流，其余排入污水厂调节池。4.4 主要技术介绍如图4-1所示的工艺流程，通过工程设施将原生污泥与调理剂快速有效地混合均匀，然后将混合物泵入高压压滤系统，经过压滤进行深度脱水，使污泥含水率降至50%以下。本工艺方案中的核心技术包括两个方面，调理剂和高压压滤系统。MF1调理剂污泥调理剂的原理主要是利用其中活性成分与污泥中水分及部分化学物质发生快速胶凝反应，在污泥体中快速形成骨架结构，同时促进胞内水释放及污泥微颗粒团聚，彻底改变污泥高持水性的性质，促进泥水分离并提供强度。其特点在于在较少加量的情况下，在高有机质的环境中，快速反应，降低污泥持水性促进脱水并提高强度，真正做到对污泥的无害化、减量化处理。 我们所使用的调理剂为多种矿石级配煅烧而成，原材料来源广泛、价格低廉，且不含重金属元素，也不含S、Cl元素，对污泥中重金属能起到稳定束缚作用，可有效控制使用后的二次污染，对改性污泥的后续利用也无不良影响。处理设备（1）双卧轴搅拌破碎一体机本项目的匀料系统采用先进的TJJB4000型大功率强制式双卧轴搅拌主机，可更换衬板，搅拌机底部专设的排料口使清理工作更为方便、快捷。特制耐磨合金叶片使叶片寿命大为提高。加长的搅拌臂及优化分布的搅拌叶片，使物料搅拌更为充分、均匀。（2）弹性板框压滤机本项目的压滤系统核心设备采用TJYZ200自动耐压弹性板框压滤机，本机综合了国内外不同种类污泥脱水机型的特点，具有液压自动压紧、自动拉板、自动保压、自动集液、自动脱料、自动集料等功能。本机生产能力大，脱水效果好，泥饼含水率低。本机的液压站采用双电动拖动，运行安全可靠，操作维修方便，同时各道动作程序也均由操作电柜集中控制，可使整个脱水过程在全自动控制和远距离操作中进行。本机最大的创新及优势在于采用弹性板框结构，使得滤室在充满污泥后，液压增压使滤板压缩从而为滤室的进一步压缩提供空间，将液压传递到污泥上，促使污泥快速脱水。（图4-2）固定板 弹 性 介 质污泥 弹性介质污泥 压力压力压缩压缩图4-2 弹性板框工作原理示意图其优势在于：首先，此下几种方式优劣无有定论。隔膜板框压滤机相比，通过往往但需加增加一1）与普通板框压滤机相比普通板框压滤机的滤板整体为无弹性硬板，压缩靠紧后无法增压，滤室的压力几乎完全靠污泥泵的压力提供，然而泵的压力有限（0.6MPa左右），无法提供足够大的压力，所以一般只能脱水至80%左右。2）与隔膜板框压滤机相比隔膜板框压滤机在滤室充满污泥后，通过往滤板中冲入压力介质（空气、水或油）增压，压缩滤室体积，提高压力。但需另增一套油压装置，能耗较大，且保压时间较长（4-8h），导致生产效率低下。弹性板框无需另外的油压设备，完全靠弹性介质收缩来压迫滤室中的污泥，从而降低了能耗，提高了生产效率（保压30-50min）。3）设备使用寿命长板框中的弹性介质具有高压缩性，且经久耐用。可有效的避免高压对滤板材料的破坏，且本机滤板采用金属材质，增加了使用寿命（板框可使用8年以上）。本调理压滤系统的自动控制系统采用了PLC工控主机，具有友好的用户界面和良好的人机对话功能。可储存配比、产量等数据，并可输出打印统计报表明，便于现场管理和监控。故障自动监测系统和报警系统，提高了整机自动化水平和整机可靠性。全密封、带空调的控制房，减轻了操作者的劳动强度提高了操作人员的舒适度。 耐压弹性板框压滤设备的单机处理量设计为150 t/d（80%），运行时间为20h/d。表4-1 污泥调理压滤脱水处理装置一览表系统名称装置设备名称规格数量功率（kW）备注1 进料系统原生污泥储坑10m31行车2 t1112 搅拌系统双螺旋搅拌机+破碎机4 m3180改性污泥储池10 m317.5调理剂料仓5 m313螺旋送料机5 m27.5一用一备3 压滤脱水系统污泥储料罐20 m33防腐柱塞泵40 m3/h330两用一备弹性板框压滤机TJYZ200118皮带机20m111压滤液集水罐10 m31压滤液回流泵5 m3/h12.55 自控系统全系统PLC控制16 附属设备管道、阀门、辅料7 辅助设备照明、除尘、润滑等10总计1814.5 污泥调理压滤固化建筑设计4.5.1 总平面设计污泥处理主车间占地面积共500m2。厂房的东侧、南侧建设道路以方便污泥和固化剂的运输。污泥由短驳车辆由厂房东侧送至污泥储存车间，成品由南侧的成品装运车间运出。固化剂送入固化剂存储车间。总平面布置图详见施工图。4.5.2 厂房设计整个污泥处理系统全部包括在厂房内，各车间用墙板隔开，臭味主要集中在污泥储存车间、生产车间和成品装运车间，因此除臭工作主要在这三个车间进行。在这三个车间内设置除臭剂喷淋装置，并设置强排风设备，控制污泥处理过程中的恶臭。4.5.3 建筑结构设计1、厂房设计预处理车间用于污泥与固化进行混合预处理。车间为单层结构，层高8.5m，室内外高差为0.30m，建筑物总高约为8.80m。建筑总面积400m2。车间顶部设置采光通风天窗。本建筑物等级为三级，丁类建筑，耐火等级为二级。厂房维护结构底部地面以上2.0m 为砖砌结构，其余墙面为75mm 厚彩钢夹芯板；屋面为0.6mm 厚彩钢板加保温岩棉。地坪做法：在经过处理后的地基土上做180mm 厚道渣；50mm 厚天然砂砾垫层；200mm 厚C30 砼地坪。主体结构采用轻钢彩板结构。基础采用预制砼方桩。2、污泥储池污泥储池尺寸为10m10m3m，有效容积300m3，采用地埋式, 池顶板高出地面0.3m，结构为钢砼结构。底板厚为400mm；池壁厚为350mm；顶板厚度为200mm。混凝土强度等级C30，S6 抗渗。具体设计见施工图。4.5.4 电气工程设计(1) 设计范围设计范围包括污泥预处理区域照明配电、动力配电、防雷接地等系统。(2) 标准与规范低压用户电气装置规程 DGJ08-100-2003民用建筑电线电缆防火设计规程 DGJ08-93-2002建筑物防雷设计规范 GB50057-94(2000 年版)供配电系统设计规范 GB50052-95民用建筑电气设计规范 JGJ/T16-92(3) 负荷概况工程装机总容量181kW，平均运行功率150 kW。(4) 供电电源本工程由厂区高低压总配电房供电，电源电压0.4kV，用电缆埋地送至各用电点。低压配电系统采用TN-S 接地制，照明为单相220V， 电力为三相220/380V。(5) 照明配电系统照明系统包括：污泥预处理车间的正常照明系统和应急照明系统。照度标准：为100lx，5W/m2。(6) 电力配电系统:电力配电系统包括：建筑配电系统和工艺配电系统。采用放射式和树干式相结合的配电方式。低压配电系统的接地型式采用TN-S 制。(7) 防雷接地系统防雷及接地采用电气接地与防雷接地共用接地装置，接地电阻不大于1 欧姆。具体电气工程设计见施工图。4.5.5 给排水工程设计1、设计范围包括给水系统、排水系统、雨水系统、消防系统。2、给水(1) 水源供水管线一条，管径DN100，接管距离约500m。(2) 用水量总用水量约10m3/d。(3) 给水系统本工程无集中热水供应。饮用水采用外购净水形式。所有生活给水均由污泥堆放场的给水系统供水。冲洗用水由专用设备加压提供地坪及汽车冲洗用水。3、消防给水(1) 水源污泥预处理系统的室内外消防用水由消防水池(有效容积216m3)提供。(2) 室外消防室外消火栓用水量为20L/s，消防车直接从室外消火栓或消防水池抽取。(3) 室内消火栓给水系统室内消火栓用水量为10L/s，在车间设置室内消火栓。消防泵房内设置消火栓泵2 台，一用一备；另设置稳压泵2 台，一用一备；50L 气压罐1 只。消火栓水泵直接从消防水池中抽水，提供站内消火栓用水。(4) 根据建筑灭火器配置设计规范，在室内设置4kg 装磷酸氨盐干粉灭火器若干具。4、排水系统(1) 污泥预处理区废水排入污水管网。(2) 厂区雨水经雨水明沟排至厂外。5、管材(1) 室内给水管采用PPR 给水管。(2) 室内排水管采用UPVC 排水管。(3) 室外排水管采用室外埋地加筋UPVC 排水管。(4) 室外消防管采用球墨铸铁管；室内消防管采用热镀锌钢管。具体给排水工程设计见施工图。4.6 污泥调理压滤固化系统设计污泥性质重量：150 t/d含水率：80%容重： 1.0 t/m3调理剂性质组成成分：调理剂容 重：1.2 t/m3污泥调理预处理参数调理剂混合比例： 5 %混合物总重量：158t/d混合物容重： 1.1 t/m3混合物总体积： 144m3/d压滤参数 进料含水率： 85%（如必要，视泵送情况，调节后）体积： 192m3/d单机处理量：200m3/d（以85%含水率计算，工作时间20h）压滤后泥饼含水率： 50%泥饼总重： 60 t（占混合物总重量38）泥饼容重： 1.5 t/m3泥饼总体积： 40m3/d（占混合物总体积28）5 固化污泥资源化途径压滤脱水后的污泥，其含水率大大降低，并具有一定的抗压、抗剪强度，所含重金属等环境有害污染物的浓度低于国家标准，具备再利用的潜力和资源化的空间。在使用过程中，一般根据其最终处置方法的选择，有针对性地考察固化污泥的各种性质，主要包括：pH值、臭度、含水率、力学性能、有机质含量、浸出毒性、其他环境风险物质浓度、卫生指标等。图5-1为固化污泥的资源化技术路线。污水厂污泥调理压滤破碎搅拌养护固化剂固化污泥回填土与土壤掺混建筑材料污泥燃料高热值普通固废制砖水泥熟料炉渣营养土补充营养元素填埋开挖图5-1 固化污泥资源化处理技术路线图 5.1 填埋/回填土固化污泥进入填埋场填埋主要考虑污泥的含水率、pH值和机械强度。原生污泥的含水率为80%左右，干基有机质含量约30%，甚至更高。固化养护一段时间后，污泥的理化性质都发生了变化，如下表5-1所示。表5-1 固化污泥的理化性质理化指标原生污泥固化污泥填埋泥质标准含水率（%）8085506060有机质（%）30401030-pH值67910510无侧限抗压强度（KPa）57011050横向剪切强度（kN/m2）35125固化后污泥养护放置3个月后，含水率降至30%以下，有机质含量降至20%以下，外观与土壤类似，较松散，但颗粒较细，属于粉土类。作为回填土，要求有机质含量越小越好（小于5%7%）。因此，固化污泥用作回填土时，可以将其放置更长时间，以减少有机物质含量，提高稳定性。固化污泥作为回填土一般需要达到土壤环境质量标准（GB15618-1995）中的类土壤的标准， 标准中规定了各种重金属以及难降解有机物的含量。表5-2 固化污泥重金属及难降解有