污泥固化资料汇总.doc

一步法污泥固化制轻质建材环保项目介绍一、概述我国污泥处理问题一直没有得到很好的解决。迄今为止，有关城市生活污泥的处理工艺与配套设备，不论是科研开发还是工程实践，均远远落后于发达国家和国内的需要。污水处理的伴生物污泥不能及时、有效处理已经严重制约了污水处理厂的安全运行和扩大发展。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置的还不到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处于崩溃的危险 。二、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沙、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。污泥的组成差别很大，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为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。从污水厂排出的污泥一般是一种松散的，含水率在9599%的胶溶状膏体物，具有比重轻（1Kg/m）、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。不同含水率下的污泥相态状态有所不同，以污水污泥为例，如下表所示。 污水污泥含水率及其相态含水率污泥相态状态含水率污泥相态状态90%几乎为液体6070%几乎为固体8090%粥状物50%黏土状7080%柔软状虽然不同污泥的含水率、脱水性能、浓缩性能和可压缩性能都不尽相同，但是污泥中水份的存在形式基本一致。根据污泥中所含水份与污泥的结合情况，污泥中所含水份可分为自由水与结合水两大类。自由水(Free water or bulk water)指的是不直接与污泥结合，也不受污泥颗粒影响的那部分水，这部分水可以通过浓缩去除，污泥中大部分水以这种形式存在。结合水可以分为间隙水、毛细水、水合水。间隙水（Interstitial water）存在于絮体或有机体的空隙之间，条件变化时（如有絮体破坏时）可变成自由水；毛细水（Vicinal water）指的是结合力大，结合紧的多层水分子，重力浓缩时不能去除这部分水，必需用人工干化、机械脱水或热处理的方法去除;水合水（Water of hydration）存在于细胞内，只有热处理才能去除这部分水。三、目前污泥的处理与处置现状污泥由液体和固体两大部分组成，污泥处理的目的就是如何将污泥中的水份尽量脱除，减少污泥的体积，从而才能为后续污泥的无害化处理提供经济可行的基础条件。 污泥浓缩和脱水的作用是去除污泥中的大量水分，从而得到污泥体积上的减量。污泥经过浓缩和脱水处理，含水率从99.3%左右降至6080%，其体积降至原体积的1/101/15，有利于运输和后续处理。1、传统的污泥处理工艺流程：来自初沉淀和二次沉淀池污泥浓缩消化调节脱水最终处置污泥的浓缩和脱水是通过物理的方法提高污泥中的固体含量，达到第一步污泥减容的目的。污泥经过浓缩处理后，其含水量9496%，但仍为流体状态，还是不便于收集运输与处理。脱水处理常采用自然干化和机械脱水两种，干化适于有场地，日照时间长，年均雨水少，蒸发率又相对较高的北方地区，而南方地区由于雨水多，日照平均数少而不能采用。传统的膏状胶体物脱水常采用机械板框压滤机、带式真空脱水机、卧式螺旋离心分离机，经过近二十年的应用后已经很难坚持下去。其原因为：其一是机械脱水装置一次投资费用高、运转费用高、设备维修费用高的“三高”问题。其二是机械脱水的污泥含水率仍在7080%，还须进一步干化脱水。其三是脱水污泥没有商业价值，政府无力承担年复一年的高额投入。 污泥在污水处理过程中产量十分巨大，一般认为处理每万吨污水可排除干污泥23吨，或按人口计算，大型城市人口每人每天的活动将产生0.30.5Kg的干污泥，按此计算，一个1000万人口城市所产生的污水如全部处理，将产生5000吨/日的污泥，全年则要排除180万吨干污泥。在未来50年，我国大部分人口集中到万人以上城镇的污水全部进行处理，每年将产生干污泥2亿吨以上，这个数字还只是城市污水处理厂污泥。除此外，工厂企业的自备污水处理场（站）还产生对环境危害性更大的工业污泥。因此污泥的处理已经成为了刻不容缓的市政工程难题。2、土地填埋与堆肥发酵还田过去，许多发达国家都曾采用过土地填埋方式来处理污泥。据日本1994年资料显示，日本每年产生城市污泥为230万吨，其处理方法为：陆地和海岸填埋144万吨，占62.7%，资源利用57万吨（农用、城市绿化用52.7万吨）占24.9%，其它处理为28.7万吨占12.4%。德国近年污泥填埋为80%，焚烧为8%，堆肥为4%。美国填埋或地面废弃为35%，焚烧为15%，农用或其它土地利用为49%。其它处置为1%。农用与陆地填埋方案的选择很大程度上取决于各国政府的法律、法规和二次污染的控制技术条件，同时也与国家大小、农用发展方向有关。近年来，德国、意大利、丹麦等国家污泥农用比例不断降低，而污泥填埋比例上升。而美国、日本、英国等国家污泥农用比例增加，填埋呈减少趋势。我国的城市污泥与粪便传统上主要为农用。但随着经济管理模式剧变，农业作业从集体变为农户个体，农作物增产不增收、农业劳动力、化肥、农药、种子投入与产出严重失调，农业对生化肥料的要求已经极度萎缩，因而低肥效的生活污泥基本上被农民拒之门外，除非国家出台政策或长期给予施用补贴，否则没有任何前途。3、焚烧净化污泥含有一定热值（18002000大卡/Kg），可以参与燃烧，焚烧后形成无菌、无臭的无机物矿化残渣，并缩减了99%的体积，是一种彻底、全面、可靠、有效的污泥处置方法。由于焚烧法的设备及运行费用昂贵，在欧美发达国家，当污泥含有重金属或其它有毒有害物质含量高情况下，为解决二次污染的问题，才选用小规模的焚烧处置法。4、厌氧生化处置法针对污泥减量化、无害化的处理，目前国内对水处理相关部门将现有成熟技术进行优化调整整合，集中突破技术整合过程中的几个关键难题，利用生物的生化作用将污泥、废气综合利用三者兼顾，进行多级厌氧消化。除投资仍然大、占地面积大，停留时间长以外，还依然存在大量的厌氧污泥（含水率9599%），仍要最终处理这个问题。四、水合反应固化法污泥处理新工艺 综上所述，污泥是一种商业收益甚微，处理难度又高，传统处理方式投资巨大，又不得不每天面对的世界性难题。必须脱离传统的思维束缚，寻求另外的解决之道，来实现投资少、见效快、成本低、易操作、无后遗的长远处理工艺。本部针对此问题，经长达三年的反复研究实验，以不脱水污泥为处置原料，采用硅酸盐水合反应原理，基本解决了这一个世界性难题。工艺流程说明： 生化污泥（含水率9598%） 硅酸铝钙复配物 助剂123 固化剂+发泡剂 动态反应器调制搅拌器生化污泥储槽 发泡固化定型箱螺旋输送机预固化发泡料仓 一定规格尺寸的加气发泡砖(GB11968-2006)蒸 压 釜切 割 机 每处理1吨污泥（含水率9598%）运行费（含能耗、人工、助剂）120125元。固化后的污泥含水率在1020%,呈块石状，有一定的强度、硬度，比重0.30.8，可切、可割、可钻孔，不用外包装十分方便运输，用于填埋或做农业基肥。若再经过一步加热，干燥脱水可用于围墙、水渠、农舍等轻结构建筑材料。完全达到GB119682006蒸压加气混凝土砌块国家建材标准。具有体积密度小（300800Kg/m）、保温隔音效果好 ，阻燃防火与二次可加工性能优良等特点。可以广泛应用于一般工民建筑物与高层框架结构建筑物的内、外墙施工。是一种极有发展前景的新型墙体材料。五、项目投资与主要工艺清单序 号项 目 内 容单 位数 量（一）、工厂生产规模M/年14.4万m（二）、工厂占地面积3000（三）、公用工程1、供水万元1.82、供电万元30（四）、年利用处理生化污泥M/年45000m（125吨/日）（五）、项目总投资565.9万元1、设备、电气、仪表万元302.1万元2、公用工程万元56.8万元3、厂房建设/万元1500/45万元4、厂区道路、地坪、围墙/万元1500/15万元5、安装材料、设施与安装费万元30万元6、生产运输作业机具费万元37万元7、其它辅助设施80万元六、经济技术指标比较说明 1、各种墙体材料性价比较指标建材种类技术指标节能利废指标每m体积售价比较元/m容 重Kg/m导热系数W/m.K热阻.h./ 千卡蓄热系数W/m.K生产能耗T标煤/万块节能率%利废率%实芯粘土砖170018000.810.3010.61.3200200混凝土空心砌块120014000.71.20.226.9860140蒸压加气发泡砖3008000.130.281.11.82.43.60.55070160免蒸加气发泡砖3008000.130.281.11.82.43.686701252、产品质量标准符合GB119682006蒸压加气混凝土砌块国家墙体建筑材料标准。3、产品生产的环境保护与产品的卫生安全。本项目基本是以工业废渣、污泥等废弃物为原料，进行利废资源化，环保资源型生产企业。本项目在生产中无废水、废渣产生与排放，在原料预处理加工过程中均设有除尘、收尘、除臭、脱臭等配套环保设施。原料污泥中所含的有机质、病原菌、虫卵在生产过程经过碱化杀灭、蒸压、矿化、确保卫生学各项指标全部合格。七、不同污泥处置工艺技术经济指标比较表处理工艺项 目浓缩机械脱水外运处置浓缩机械脱水烘干外运填埋浓缩厌氧消化机械脱水外运处置浓缩机械脱水干化焚烧外运处置一步化水合固化处置工艺污水厂处理规模（m/d）4010440104401044010440104污水厂工程建设总投资（万元）138451670412259249838435其中浓缩脱水干化系统总投资（万元）749197207508122544495产生污泥的含水率（%）99.499.499.499.499.4污泥日产生量（m/d）1066710667106671066710667污泥脱水处置后含水率（%）75%2025%75%干灰渣固体（含水率1015%）脱水污泥日产生量（m/d）25615817123256单位污泥处置总投资（万元/m）702291127039114884214单位污泥处置总成本3251404.63812807.786.68八、市场前景 1、新型混凝土轻质建材是一种技术含量高、功能多样化、节能、利废、成本低、具有巨大市场潜力和良好发展前景的新型墙体材料，复合国家轻质、环保、节能墙体材料的要求。1992年国务院发布了关于加快墙体材料专项革新和推广节能建筑意见的通知，全国各省市开展了墙体材料专项基金的征收和管理使用工作，有利的推动了新型墙体材料的推广和应用，扶持了新型墙体材料的发展，促进了墙体材料行业的结构调整。2002年财政部、国家经贸委又联合发布了新型墙体材料专项基金征收和使用管理办法该办法的颁布实施，充分发挥新型墙体材料专项基金的调控作用，促进墙体材料革新持续、快速、健康的发展。国家对新型轻质建材一边倒的优惠政策，决定了建筑材料以新型墙体材料为主导，且从设计部门做起。内隔墙材料的用量是整个建筑面积的23倍，是建筑材料的主导。前景广阔，市场巨大。 2、从我国常规算法中也可以看出巨大的市场，即每个城市每一人口，每年要净增1平方米建筑面积。1平方米建筑面积需2.5平方米的墙体材料，如果一个70万人口的城市。每年新建70万的各种房屋，则需要175万的建筑材料，而新型轻质墙体按墙材总量的1/3计算，也是一个非常可观的市场，况且，到目前全国在大中城市实现了“禁实”，新型墙体材料取代了“秦砖汉瓦”一统天下的局面，大大推动了墙体材料改革的快速发展。 3、与发达国家比较，我国新型轻质节能墙体材料所占的比例仍然很少还未超过8%,目前美国63%、日本70%、德国65%、波兰51%，由此可见，新型轻质墙体材料在国内的发展空间还非常大，大有用武之地。而新型混凝土轻质建材是新型墙材中的优质品牌，该产品具备的特性，受到专家的好评和用户的青睐，认定新型混凝土轻质材料是一种节能环保、物美价廉、优质的新型墙体材料，可以说该产品市场巨大，前景美好，一定能占据新型墙材市场的主导地位。九、一步固化法污泥处置技术生产垃圾填埋场消毒除臭覆盖材料1、污泥直接填埋的现状与存在问题国内以往的污泥填埋往往采用脱水泥饼直接填埋的形式，但污泥泥饼的特性决定了它不能直接进入填埋场填埋。填埋工艺流程如下：终场覆盖每日覆盖推铺压实搅拌混合改性剂（含水率1540%） 污泥泥饼(含水率80%)泥饼含水率较高达到7585%,具有类似泥浆的流变特性，污泥铺设的地面不能承受填埋场作业机械，如推土机、运输车辆等对地面的压力；同时高黏度的泥浆经常使压实机打滑或闲车。污泥的抗剪切强度低，在不排水剪切时，污泥的内摩擦角接近于零，黏聚力一般小于20KPa，而黏聚力决定着抗剪切强度的大小。在排水固结后，污泥的抗剪切强度可以得到提高，但由于其透水性差，持水性强，当应力改变时，孔隙水渗出的速度相对缓慢，抗剪切强度的增长也很缓慢。污泥填埋首先需要考虑的久是减低污泥的含水率，以提高污泥的抗剪切强度，避免发生流变现象。在污泥中掺入一定比例的含水率较低的改良剂，如黏土、矿化垃圾或生活垃圾等，可以大幅度降低污泥的含水率。相对而言，矿化垃圾含水率最低，也更容易获得，且符合以废治废的目的。2、填埋场覆盖土源的缺乏现状 生活垃圾填埋场在按照卫生填埋工艺标准进行作业时，需要大量的覆盖材料对垃圾表面进行及时覆盖，避免垃圾与环境的直接接触。覆盖的作用表现在减少地表水的渗入，避免填埋气体无控制的向外扩散，减轻感观上的厌恶感，避免小动物或细菌孽生，便于填埋作业设备和车辆的行驶，同时为植被的生长提供土壤。填埋场覆盖材料的用量与垃圾填埋场量的关系一般为1:4或1:3,其中日覆盖一般按填埋场垃圾总体积的12%15%计算，按照这个比例和全国每年生活垃圾的填埋量计算，填埋场覆盖材料的需求量非常巨大。因此，包括上海老港废弃物处置场在内的国内众多垃圾填埋场的现实情况是由于受地理环境等条件限制，周边难以找到可以满足覆盖层要求的大量土壤表土，或者填埋场所在当地根本不允许开采珍贵的泥土资源，因此，开发替代材料一直为垃圾填埋场所重视。以上海老港废弃物处置场为例，自1991年建成使用以来，曾尝试用海滩淤泥和塘泥堆肥作为替代材料，结果都不大理想，因而找到合适的符合国家标准的黏土或替代材料是解决覆盖材料问题的关键。实际上，上海并不十分缺乏黏度资源，例如浦东区就普遍分布着一层表层黏性土，厚度一般为1.03.0m之间，但上海是一个国际化大都市，土地资源非常珍贵，征地开挖根本不现实。而且就在前不久，上海市政府颁发了一项禁止使用和制造黏土砖的地方性法规，其宗旨就是为了保护珍贵的土地资源，征地开挖黏土显然违反这一法规。由于泥土供应量的限制，就覆盖工艺而言，老港填埋场一直以来并没有按照卫生填埋标准进行作业，造成很多环境问题，如渗滤液量大、地表径流污染、夏季填埋场苍蝇成灾等，这种状况已严重制约了老港填埋场按照卫生填埋工艺标准的实施作业。所以，寻找既满足环境保护要求，有适合上海实际、投资省、运行维护费用低，而且来源有保证的填埋场覆盖材料以及合理的工程应用实施方案具有非常重要的现实意义。3、污泥作为填埋场覆盖替代材料的研究现状 目前，填埋场覆盖材料的研究尚未呈现系统性的特点，一般的研究方法还停留在某种或几种拟作为替代覆盖的材料同泥土、土工薄膜等常规覆盖材料在作为日覆盖、中间覆盖或终场覆盖等方面性能的分析与比较，并没用形成合格的替代覆盖材料标准。国外由于卫生填埋一般比较到位，因此对替代覆盖材料的研究偏重于一些废弃物质的资源化处理；而国内众多填埋场则往往是由于泥土的缺乏，日覆盖、中间覆盖、终场覆盖等卫生填埋工序很难到位，对替代覆盖材料的研究倾向于寻找能在部分功能上替代泥土进行覆盖的材料。4、一步固化法污泥制填埋场消毒除臭覆盖材料根据在我国国情和现有的经济条件，在相当一段时间内脱水污泥填埋仍将是一种不可或缺的过渡性处置途径。以前我国有大量污泥堆场采用的是非卫生填埋方式，给环境带来严重污染，这种处置方式正逐渐被摒弃。目前我国的填埋形式一般采用污泥与城市生活垃圾混合卫生填埋，北京高碑店污水厂将脱水污泥运到生活填埋场与垃圾混合填埋，但由于污泥的含水率较高，给填埋作业带来很多困难。污泥单独卫生填埋国内应用不是很多，1991年上海在桃浦地区建成了第一座污泥卫生填埋场，将曹杨污水处理厂脱水后运至填埋场处置，该填埋场占地3500；2004年上海白龙港污水处理厂建成污泥专用填埋场，占地43k；天津咸阳路污水厂也拟建污泥专用填埋场，占地13.2k，日处理规模720m/d。 在污泥与城市生活垃圾混合填埋场中，一般脱水污泥与垃圾的混合比例小于1:10，在该比例下污泥一般不会影响填埋体的稳定。但根据德国的资料，当脱水后的污泥和垃圾混合填埋时，仍然要求污泥的含固量必须大于35%，抗剪切强度必须大于25kN/，为了达到这一强度，必须投加石灰进