某地区市政污泥集中处置工程可行性研究报告（252页）

中国 *设计研究总院 1 1. 概 述 目概况 1） 项 目 名 称 ： *市市政污泥集中处置和综合利用试验中 心 2）项目建设单位： *市公用事业局 *市排水有限责任公司 3）项目工程地点： *市开福区新港镇 *村 4）设计单位：中国 *设计研究 总 院 *省建筑设计院 制依据和主要材料 制依据 1） *市市政污泥集中处置和综合利用试验中心可行性研究报告 中国 *设计研究院 *省建筑设计院 二 年八月 2）关于 *市市政污泥集中处置和综合利用试验中心可行性研究报告的批复 *市发展和改革委员会 二 年十二月五日 3） *市市政污泥集中处置和综合利用试验中心初步设计 中国 *设计研究院 *省建筑设计院 二 年八月 4）关于 *市市政污泥集中处置和综合利用试验中心 初步设计的批复 *市发展和改革委员会 二 年十二月五日 5） *市市政污泥集中处置和综合利用试验中心环境影响报告书 *省环境保护科学研究院 二 年八月 *市市政污泥集中处置和综合利用 试验中心工程可行性研究报告 中国 *设计研究总院 2 6）关于 *市市政污泥集中处 置和综合利用试验中心环境影响报告书的批复 *省环境保护局 二 年十一月二十九日 7）规划选址意见书 8） *污泥泥质检验报告 煤炭工业 *煤炭质量监督检验站 9） *污水处理厂污泥肥效检验结果报告书 农业部肥料质量监督检验测试中心（ *）二 年三月一日 10） *污水处理厂脱水污泥泥质分析检验报告 *省环境监测中心 二 年三月七日 11）城市污水厂污泥烧砖的试验研究报告 *省建筑材料研究设计院有限公司 二 年四月 12）申请供电报告 及回复批示 *市排水有限责任公司 二 年四月 13）申请供水报告及回复批示 *市排水有限责任公司 二 年四月 14）关于 *市市政污泥集中处置和综合利用中心有关使用天然气事宜的回复 *新奥燃气有限公司 二 年四月 15）关于同意接收经处理后的污泥进入垃圾填埋场的函 *市城市管理局二 年十一月 16） *市排水有限责任公司与 *县茶塘新型建材厂签署的污泥烧砖生产试验意向书二 年十月 17）页岩污泥砖检验报告 *省建筑材料研究设计院 二 年四月 中国 *设计研究总院 3 18）关于市政污泥集中处置和综合利用中心生产、生活污水集中处理的请示及批复 *市排水有限责任公司 二 年八月 19） *市城市总体规划 (2003明书 *市人民政府 二 年十二月 20） *市排水专业规划 要设计资料 1）污泥处置和综合利用中心区域地形图（比例 1:1000） 2） *市 *污水处理厂实测生产月报（ 2004 2005 年） 3）花桥污水处理厂初步设计文件 4）新开铺污水处理厂初步设计文件 5）长善垸 污水处理厂初步设计文件 6）岳麓污水处理厂设计文件 7）湘湖污水处理厂初步设计文件 8） *市市政污泥集中处置和综合利用试验中心岩土工程初步勘察报告 制原则 1）在 原已 批 附 的可行性研究报告 和初步设计 的基础上， 按照国家对污泥处理、处置的最新管理政策， 进一步 补充完善 污泥的 最终 处置方式 ， 做到 通过本项目的实施 根本解决污泥的污染问题，做到 以保护环境为最终目标 ， 同时 最大程度地发挥工程的社会效益、经济效益和环境效益。 2） 补充完善的最终污泥处置 工艺优先采用低能耗、少占地、操作*市市政污泥集中处置和综合利用 试验中心工程可行性研究报告 中国 *设计研究总院 4 环境好、自动化程度高 、 运行 成熟 可 靠的 的 工业化处理工艺。 3）在 原有 污泥处置及综合利用试验中心征地范围内， 补充完善污泥最终处置系统， 总平面按远期统一规划和布置，近期工程按一次规划，分步实施原则进行设计。 4） 补充完善后的 污泥 最终 处置工艺力求技术先进可靠、经济合理、高效节能，确保污泥处理效果。 5） 对于污泥最终处置工艺及 处置过程中产生的 废气 、污水 、废渣、噪声均需要满足环保要求 ，避免二次污染。 6）选择国内外先进、可靠、高效、运行管理方便、维修维护简便的 污泥最终处置 设备。 制范围 本工程的 补充 可行性研究报告编制范围： 根据批复的 可行性研究报告和初 步设计，在 进一步 研究污泥的最终出路的基础上，提出市政污泥进行集中处置 的 最终处置 方案，经技术经济比较后，提出推荐方案，并对拟建方案进行投资估算及风险预测分析。在此基础上对项目的必要性、经济合理性、技术可行性及实施 可能性进行综合研究和论证。 用的主要规范及标准 1. 污水综合排放标准 . 城镇污水处理厂污染物排放标准 . 农用污泥中污染物控制标准 . 城市污水处理厂污水污泥排放标准 . 环境空气质量标准 中国 *设计研究总院 5 6. 地表水环境质量标准 . 大 气污染物综合排放标准 6297 8. 生活垃圾填埋污染控制标准 . 生活垃圾焚烧污染控制标准 0. 危险废物焚烧污染控制标准 1. 危险废物填埋污染控制标准 2. 一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标 8599 准 13. 土壤环境质量标准 5618 14. 工业炉窑大气污染物排放标准 5. 恶臭污染物排放标准 6. 危险废物鉴别标准一浸出毒性鉴别 7. 中华人民共和国国家标准烧结普通砖 8. 环境保护图形标志一固体废物贮存 (处置 )场 9. 工业企业厂界噪声标准 *市市政污泥集中处置和综合利用 试验中心工程可行性研究报告 中国 *设计研究总院 6 2. 项目背景 市概况 及自然条件 *市的城市概况和自然条件在原可研报告和初步设计中都做了较为详细的叙述，在本次补充报告中 不再赘述 。 市污泥处理处置现状及存在的问题 *市按自然地形特征，以湘江为界，划分成两大排水系统，分别是城市主体湘江东岸排水系统和湘江西岸排水系统。其余，新区东翼及北组团的马坡岭、泉塘和捞霞地区分别按自然地形排放。湘江东岸排水系统均采用合流排水制，按地形划分形成了 7 个汇水区域，并依照规划形成了各自的污 水收集系统。目前，上述区域已建成三座污水处理厂，总处理能力为 40104m3/d（详见表 2 表 2 *市现状污水处理厂概况表 污水处理厂 名 称 现状规模 (万 m3/d) 污水 处理工艺 污泥 处理工艺 脱水污泥量 (t/d) 含水率 (%) *污水厂 18 氧化沟 浓缩 98 108 78 80 湘湖污水厂 14 氧化沟 浓缩 40 50 80 星沙污水厂 8 氧化沟 浓缩 12 16 80 从表 2可以看出，目前三座污水处理厂均将 产生的剩余污泥只进行浓缩 水后的污泥含水率在 75 80%之间，然后直接送往 *市垃圾处理中转站，进行机械化整装后，送至 *市黑糜峰垃圾填埋场进行填埋处置。但是由于污泥排放量日益增加，且脱水污 中国 *设计研究总院 7 泥含水率依然较高，给垃圾与污泥填埋压实带来困难，且污泥产生沼气也存在一定危险性，严重影响了填埋场正常运行，目前 *市黑糜峰垃圾填埋场已明确提出拒绝长期接收现状污水处理厂高含水率脱水污泥（含水率为 80）的请求。 市政污泥中含有大量有机质及矿物质，直接填埋完全忽略了污泥的资源性特征，意味着一种浪费。 市污泥处理处置规划 首先实现污泥的减量化、稳定化、无害化目标，提高污泥资源化程度，最终实现污泥的循环利用，形成一个完整的污泥处理处置系统。 污泥浓 缩 在各污水处理厂内进行；污泥进一步处理处置则以集中方式为主，即建立市政污泥集中处置 工程 。经处理处置后的污泥必须达到相应国家排放及相关资源化产品标准要求 。 根据 *市污水及污泥处理处置规划目标，现在至 2020 年间， *市现有及规划建设污水处理厂参见表 2 表 2 *市污水处理厂规划一览表（单位：万 m3/d） 处理厂名称 现有 2010 年 规划增加 2020 年 规划增加 合计 *污水处理厂 18 18 湘湖污水处理厂 14 14 星沙污水处理厂 8 4 12 开福污水处理厂 20 20 长善垸污水处理厂 16 8 24 花桥污水处理厂 16 10 26 *市市政污泥集中处置和综合利用 试验中心工程可行性研究报告 中国 *设计研究总院 8 处理厂名称 现有 2010 年 规划增加 2020 年 规划增加 合计 新开铺污水处理厂 10 10 岳麓污水处理厂 30 30 60 捞霞污水处理厂 10 10 暮云污水处理厂 16 16 合计 40 92 78 210 鉴于目前 *市各现有污水处理厂尚无 污泥处置设施，大量湿污泥的堆放与未处理填埋必然影响城市环境的可持续发展，所以 *市市政污泥处置设施的规划与建设工作便显得尤为重要。 有可研报告、初步设计的主要 方案及 工程内容 程内容及范围 本工程主要内容为：建设 *市市政污泥集中处置和综合利用试验中心。 污泥处置和综合利用试验中心工程服务对象为： *市规划的污水处理厂浓缩 工程 建设年限：根据 *市城市总体规划说明书（ 2003 *市市政污泥处置专项规划（ 2005现实的 具体情况，本次工程建设期限为 2005 年至 2020 年，近期 2005 2010 年，远期 2011 2020年。 根据规划，确定城市规划年限为 2020 年。为使市政污泥集中处置和综合利用试验中心工程的实施既符合近期发展，又满足 *中长期发展战略需求，将本次工程的规划年限分为两期，远期为 2020 年；近 中国 *设计研究总院 9 期既考虑工程建设年限要求，又要使其工程建设规模与实际运行和远期处理规模很好衔接，确定其设计年限为 2010 年。在此基础之上，从本项目的建设周期和污水处理厂目前对污泥排放的迫切性并考虑运行初期水量不足的实际出发，将近期工程 建设按一次设计，两步实施方式进行。其中近期工程一期工程为 2008 年；二期工程为 2010 年。 程的建设规模 根据城市总体规划城市污水处理厂的建设规模见表 2 表 2 *市污水处理厂规划一览表（单位：万 m3/d） 处理厂名称 现有 2010 年规划增加 2020 年规划增加 合计 *污水处理厂 18 18 湘湖污水处理厂 14 14 星沙污水处理厂 8 4 12 开福污水处理厂 20 20 长善垸污水处理厂 16 8 24 花桥污水处理厂 16 10 26 新开铺污水处理厂 10 10 岳麓污水处理厂 30 30 60 捞霞污水处理厂 10 10 暮云污水处理厂 16 16 合计 40 92 78 210 由上表可知：近期工程解决目前已建成的 *、湘湖和星沙污水厂及 2010 年前建成的开福污水处理厂、长善垸、花桥、新开铺、岳麓污水厂污水处理总规模为 132 万 m3/d 的污水处理厂污泥。 远期 2020 年本污泥处置中心服务范围的污水处理量为 210 万*市市政污泥集中处置和综合利用 试验中心工程可行性研究报告 中国 *设计研究总院 10 m3/d。 由于目前湘湖污水处理厂及星沙污水处理厂规模较小，且星沙污水处理厂主要接 纳技术经济开发区工业污水，而 *污水处理厂经 两年多运行，其状态已基本稳定，故参照 *污水处理厂运行数据作为分析依据，详见表 22 2 表 2 2004 年 *污水处理厂运行数据表 月份 处理污水量 （万 污泥量 （吨） 含水率 （ %） 干固体 （吨） 干固体产率 (吨 /万 水 ) 1 8 2 28 78 3 8 4 8 5 8 6 44 78 7 8 8 8 9 8 10 8 11 8 12 8 总计 8 中国 *设计研究总院 11 表 2 2005 年 *污水处理厂运行数据表 月份 处理污水量 （万 污泥量 （吨） 含水率 （ %） 干固体 （吨） 干固体产率 (吨 /万 水 ) 1 320 78 005 78 095 78 295 78 70 78 432 78 824 78 355 78 221 78 0 693 80 1 045 79 2 910 79 计 5965 2 2008 年 *污水处理厂运行数据表 月份 日 平均 处理 污水量 （万 日 平均 污泥量 （吨） 含水率 （ %） 干固体 （吨 /日 ） 干固体 产率 (吨 /万 水 ) 1 0 80 *市市政污泥集中处置和综合利用 试验中心工程可行性研究报告 中国 *设计研究总院 12 月份 日 平均 处理 污水量 （万 日 平均 污泥量 （吨） 含水率 （ %） 干固体 （吨 /日 ） 干固体 产率 (吨 /万 水 ) 3 80 4 80 5 80 6 80 7 80 8 80 9 80 10 80 11 80 12 80 平均 0 析上述数据可知， 2005 年 *污水处理厂每处理万吨污水干固体产率远较 2004 年为高，其主要原因在于 2004 年 *污水处理厂处于运行初期，设备尚处于调试阶段，而 2005 年污水处理厂运行已趋于稳定， 而从 2008 年的数据看，每处理万吨污水干固体产率平均 泥产率几年中基本稳定 ， 这 在一定程度上可反映出活性污泥法工艺产泥状况。 分析表 22 2计数据，按 *污水处理厂实际运行万吨污泥干固体产率，取近期日干固体处理规模为 150 吨。 考虑到污水处理厂建成后存在较长调试阶段，此期间污水处理过程干固体产量达不到设计值，加之 *市目前尚无过多市政污泥集中 中国 *设计研究总院 13 处置经验，故建议近期工程分两步实施。其中一期工程参照 2004 年 *污水处理厂万吨污水产泥数据，考虑 300t/d（按含水率 80%计，折合干污泥 60 吨）湿污泥集中处置和综合利用试验工程。而二期工程市政污泥处置规模为 750 t/d（按含水率 80%计），折合干固体 150 吨。 其中近期工程依据二期工程规模一次设计，工程设计方案考虑按一期及二期规模分步实施的可行性。 远期 *市污水处理 规划能力为 210 万 m3/d，则根据近期污水处理水量及处理规模，计算远期污泥处理量为： 750210 132 1193（ t/d） 考虑不确定因素，取规划远期市政污泥集中处置工程设计规模为1250 t/d（按含水率 80%计），折合干污泥 250 t/d。 综上所述，最终确定 *市近、远期市政污泥集中处置及综合利用试验中心工程建设规模如表 2示。 表 2*市市政污泥集中处置及综合利用试验中心规模（单位： t/d） 规划期 建设年限 规模（按 80%含水率计） 近期 2008 年（一期） 300 2010 年（二期） 750 远期 2020 1250 有可研及初步设计方案 在 原 批复的可研和初步设计中提出： “对 *市市政污泥处理处置情况调研分析，我们认为 *市市政污泥集中处置项目已经到了不得不搞的时候，但由于该项目涉及面很*市市政污泥集中处置和综合利用 试验中心工程可行性研究报告 中国 *设计研究总院 14 广，技术较为复杂，加之国内尚属刚刚起步，国家技术政策尚不够完善，可资借鉴的经验不多。为慎重起见，遵循积极慎重的原则，建议工程统一规划，分期实施。近期一期工程首先进行污泥干化处理，干化污泥含水量已大为降低，并已实现部分减量和无害化，暂时进行卫生填埋处理；同时 积极地进行污泥资源化的试验，摸索经验，为污泥资源化作好前期准备；在近期二期（ 2010 年）工程中，扩建相应污泥干化规模，并根据一期工程积累污泥资源化经验，另行立项建设污泥资源化工程项目，彻底解决污泥环境问题，实现污泥的资源化，形成了良性运作格局，从而实现循环经济模式，促进污泥处理处置可持续进行。 ” “鉴于此，本项目实施时，近期工程分为一期和二期两期实施，一期工程市政污泥干化处理规模为 300t/d（按含水率 80%计，折合干固体 60t），干化产品暂进行卫生填埋处理，同时建设污泥资源化试验装置，用于污泥资源化试验。 二期工程市政污泥处理规模为 750t/d（按含水率 80%计，折合干固体 150t），并根据近期一期试验积累经验情况，确定另行建设污泥资源化工程项目。远期市政污泥集中干化处理工程设计规模为 1250t/d（按含水率 80%计，折合干固体 250t）。并于资源化项目中扩建相应综合利用工程。 在 *市政污泥集中处理处置工艺采用干化方式，污泥干化在整个污泥处理中处于核心地位，它决定了污泥处置系统能否连续稳定可靠的运行、未来后继资源化产品 质量及运行成本的高低。 ”因此在本 工 中国 *设计研究总院 15 程 可研 、初步 设计方案选择阶段，首先针对污泥处理处置系 统中的污泥干化部分进行 了 论证。 目前污泥干化根据热媒是否与污泥直接接触可分为二类：一类是用燃烧烟气直接进行干化；另一类是用蒸汽或热油等热介质进行间接干化。 (1) 直接干化：将高温烟道气直接引入干燥器，通过气体与湿物料的接触、对流进行换热。这种做法的特点是热量利用的效率高，但是如果被干化的物料具有污染物性质，也将带来排放问题，因高温烟道气的进入是持续的，因此也造成同等流量的、与物料有过直接接触的废气必须经特殊处理后排放，代表设备有转鼓、带式、流化床等。 (2) 间 接干化：将高温烟道气的热量通过热交换器，传给 某种介质，这些介质可能是导热油、蒸汽或者空气。介质在一个封闭的回路中循环，与被干化的物料没有接触。热量被部分利用后的烟道气正常排放。间接利用存在一定的热损失。代表设备有螺旋、圆盘、薄层、碟片、桨式等。 通过技术经济比较， 带式干化工艺干燥度可调节，便于出泥的后继资源化，其运行安全，机械磨损小，使用寿命较长，维护费用低，设备在美国欧洲等一些国家被广泛应用，综合分析后可研阶段确定本工程采用带式干化工艺方案进行设计。 干化后的污泥暂时采用污泥卫生填埋方式， 由于上述污泥卫生填埋方法将污泥与周围环境相隔绝，从而避免了污 泥对公众健康和环境安全造成的威胁，所以可作为近一段时间内污泥处理处置权宜之计。但由于污泥填埋占地大，污染大气，操作复杂且对土壤、地下水存在*市市政污泥集中处置和综合利用 试验中心工程可行性研究报告 中国 *设计研究总院 16 潜在威胁。因此，待污泥资源化试验成熟后，应尽快摒弃此种对环境仍存在潜在威胁的处置方式。 由于近期一期工程中进行污泥资源化试验探索，在资源化工程未建前，全部干化污泥暂进行卫生填埋，待污泥资源化生产及市场经验成熟后，再摒弃对环境处置潜在威胁的填埋方式。 次 补充污泥最终处置工程 的必要性 家对污泥处理处置的 新的政策要求 为推动城镇污水处理厂污泥处理处置技术 进步，明确城镇污水处理厂污泥处理处置技术发展方向和技术原则，指导各地开展城镇污水处理厂污泥处理处置技术研发和推广应用，促进工程建设和运行管理，避免二次污染，保护和改善生态环境，促进节能减排和污泥资源化利用， 2009 年 2 月 18 日 住房和城乡建设部、环境保护部和科学技术部联合制定了城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）（以下简称技术政策 。 技术政策 重点内容摘要如下 ： “泥处理处置的目标是实现污泥的减量化、稳定化和无害化；鼓励回收和利用污泥中的能源和资源。坚持在安全、环保和经济的 前提下实现污泥的处理处置和综合利用，达到节能减排和发展循环经济的目的。 方人民政府是污泥处理处置设施规划和建设的责任主体；污泥处理处置设施运营单位负责污泥的安全处理处置。地方人民政府应优先采购符合国家相关标准的污泥衍生产品。 中国 *设计研究总院 17 泥处理处置应统一规划，合理布局。污泥处理处置设施宜相对集中设置，鼓励将若干城镇污水处理厂的污泥集中处理处置。 镇污水处理厂新建、改建和扩建时，污泥处理处置设施应与污水处理设施 同时规划、同时建设、同时投入运行。污泥处理必须满足污泥处置的要求，达不到规定要求的 项目不能通过验收；目前污泥处理设施尚未满足处置要求的，应 加快整改、建设，确保污泥安全处置。 综合考虑污泥泥质特征、地理位置、环境条件和经济社会发展水平等因素，因地制宜地确定污泥处置方式。污泥处置是指处理后污泥的消纳过程，处置方式有土地利用、填埋、建筑材料综合利用等。 泥建筑材料综合利用。有条件的地区，应积极推广污泥建筑材料综合利用。污泥建筑材料综合利用是指污泥的无机化处理，用于制作水泥添加料、制砖、制轻质骨料和路基材料等。污泥建筑材料利用应符合国家和地方的相关标准和规范要求，并严格防范在 生产和使用中造成二次污染。 泥填埋。不具备土地利用和建筑材料综合利用条件的污泥，可采用填埋处置。国家将逐步限制未经无机化处理的污泥在垃圾填埋场填埋。污泥填埋应满足城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋泥质（ 249）的规定；填埋前的污泥需进行稳定化处理；横向剪切强度应大于 25kn/埋场应有沼气利用系统，渗滤液能达标排放。 泥以建筑材料综合利用为处置方式时，可采用污泥热干化、污泥焚烧等处理方式。 *市市政污泥集中处置和综合利用 试验中心工程可行性研究报告 中国 *设计研究总院 18 泥热干化。采用污泥热干化工艺应与利用余热相结合，鼓励利用污泥厌氧消化 过程中产生的沼气热能、垃圾和污泥焚烧余热、发电厂余热或其他余热作为污泥干化处理的热源；不宜采用优质一次能源作为主要干化热源；要严格防范热干化可能产生的安全事故。 泥焚烧。经济较为发达的大中城市，可采用污泥焚烧工艺。鼓励采用干化焚烧的联用方式，提高污泥的热能利用效率；鼓励污泥焚烧厂与垃圾焚烧厂合建；在有条件的地区，鼓励污泥作为低质燃料在火力发电厂焚烧炉、水泥窑或砖窑中混合焚烧。 泥焚烧的烟气应进行处理，并满足生活垃圾焚烧污染控制标准（ 有关规定。污泥焚烧的炉渣和除 尘设备收集的飞灰应分别收集、储存、运输。鼓励对符合要求的炉渣进行综合利用；飞灰需经鉴别后妥善处置。 ” 污泥处置由原来的单独干化处理调整补充为干化 +焚烧处理 的必要性 1. 符合国家环保政策的要求 目前， *市所有的污水处理厂剩余污泥的处置方法，同各地一样，主要是经过浓缩脱水后直接送往 *市黑糜峰垃圾填埋场进行卫生填埋处置。 根据 技术政策 关于 “污泥处理处置应统一规划，合理布局。污泥处理处置设施宜相对集中设置，鼓励将若干城镇污水处理厂的污泥集中处理处置 ”的要求 ，建设 *市污泥集中处置项 目 是贯彻落实 国家政策 的 需要 。 中国 *设计研究总院 19 从技术政策强调， 污泥的减量化、稳定化和无害化是解决污泥污染问题的重点，并特别指出 “经济较为发达的大中城市，可采用污泥焚烧工艺。鼓励采用干化焚烧的联用方式 ”。 *经济发展水平已步入经济较为发达的大城市行列，采用较为彻底的污泥焚烧技术，符合国家环保政策要求 并与其经济发展水平相适应 。 2. 污泥焚烧是国内污泥处理的发展趋势 根据估算，目前我国城市污水处理厂每年排放的污泥量（干重）大约为 130 万吨，而且年增长率大于 10%，污泥处理处置问题逐渐表现出来，特别是在我国城市化水平较高 的城市与地区，污泥出路问题已经十分突出。如果城市污水全部得到处理，则将产生污泥量（干重）为 840 万吨，占我国总固体废弃物的 目前，我国污泥处理处置主要方法中，污泥农用约占 陆地填埋约占 31%、其它处置约 没有处置约 而这些处置方法中污泥农用和污泥填埋都受 制于处置污泥用的土地及污泥的泥质等。 污泥焚烧在国外已有较多工程应用，为了适应污泥焚烧特性和控制环境污染，国外多倾向于单独建设污泥焚烧厂，采用适合污泥焚烧的工艺和炉型。 污泥焚烧在世界上已有了 70 多年的发展历史。 1934 年美国密西根安装了有记录以来的第一台污泥焚烧炉， 1962 年德国率先建设并开始运行欧洲第一座污泥焚烧厂。如今在日本，污泥焚烧处理已经占污泥处理总量的 60%以上，欧盟也在 10%以上。 *市市政污泥集中处置和综合利用 试验中心工程可行性研究报告 中国 *设计研究总院 20 我国污泥焚烧（含干化）尚处于起步阶段。目前，采用焚烧处理城市污泥的项目有：已运行的上海市石洞口污泥焚烧厂、常州市污水厂、温州市中心片污水处理厂、绍兴污水厂及福州红庙岭污泥处理厂等。 全国较多的直辖市和省会城市，在污泥综合处置规划中，都把污泥焚烧作为污泥处置的主要方向，如上海 、北京、天津等等。 因此 *污泥集中处置工程原单纯干化工艺，转变为干化加焚烧工艺再进行建材利用等资 源化无疑为更加符合污泥处理发展趋势要求。 3. 污泥干化焚烧工程的的建设是实现循环经济模式的需要。 污泥干化焚烧可利用本身有机物燃烧产生的热量，焚烧时的温度可以达 850 ，能完全杀死病原微生物，并最大限度地减少污泥体积，焚烧后无机物则变成了极少量的灰烬，其中焚烧灰的无机成分与粘土接近。 污泥建材利用是指将污泥作为制作建筑材料的部分原料的处置方式，应用于制砖、水泥、陶粒、活性炭、熔融轻质材料以及生化纤维板的制 作。在日本已经有许多工程实例。 上海石洞口污泥焚烧厂已运行多年，其焚烧灰分根据危险废物鉴别标准 (测，证明不属于危险废物。 汚泥処分方法：日本( 1 9 9 4 )汚泥処分方法：日本( 2 0 0 4 )焚烧 : 50% 焚烧 （ 干化 含） : 61% 溶融 : 4% 溶融 : 9% 填埋 : 41% 填埋 : 26% 堆肥化 : 2% 堆肥化 : 2% 干化 : 2% 干化 : 3% 中国 *设计研究总院 21 污泥灰及粘土的主要成分均为 一特性成为污泥可做制砖材料的基础。另一方面污泥灰中 量远高于粘土，此外，灰中铁盐和钙盐的含量会改变砖的压缩张力。由于污泥中含有的无机成分与粘土成分较为接近，这说明使用污泥焚烧灰制砖是基本可行的。 污泥焚烧灰的基本成分为 制 造水泥时，污泥焚烧灰加入一定量的石灰或石灰石，经煅烧即可制成灰渣波特兰水泥。利用污泥焚烧灰为原料生产的水泥，与普通硅酸盐水泥相比，在颗粒度、比重、反应性能等方面基本相似，而在稳固性、膨胀密度、固化时间方面较好。 污泥除了可以用来生产砖块、水泥外，还可用来生产陶瓷、轻质 骨料等。 从经济角度看，污泥建材利用不但具有实用价值还具有经济效益，更有利于实现污泥资源化。 4. 污泥焚烧彻底解决了污泥对环境的污染问题，节省了污泥填埋带来的土地及环境问题。 污泥填埋是指运用一定工程措施将污泥埋于天然或人工 开挖坑地内的处置方式。填埋处置场投资较省、建设期短，但实现卫生填埋须进行防渗和覆盖。 污泥填埋必须满足相应的填埋操作条件，考虑病原体和其他污染物扩散、渗漏等问题，另外填埋的技术要求也越来越高，发达国家己规定较低的污泥有机物含量，当填埋场较远时，其运费也很可观，运输途中也会产生污染。另外，污泥填埋场的作业环境较差，容易引起*市市政污泥集中处置和综合利用 试验中心工程可行性研究报告 中国 *设计研究总院 22 二次污染。所以，污泥填埋是污泥处置的初级阶段。一般应用在土地资源丰富、经济落后、污泥量较少地区。 填埋污泥在运行管理过程存在一些问题。主要表现如下： l）污泥承压极低，无法承受普通填埋作业机 械，无法进行正常摊铺、压实和覆盖等填埋作业。 2）污泥渗透系数小，雨天无法排水，大量降水渗入填埋场内，导致脱水污泥含水率增加，污泥发生流变，承压进一步下降。 3）污泥填埋容易产生臭气、蚊蝇、导气井堵塞等系列环境问题。 5. 污泥焚烧工艺具有现代化程度高、运转成熟、适合规模化生产的特点。 为了确保把 *污泥处置工程建设成为国内污泥处置行业的示范工程，同时为了对将来进行的污泥项目储备技术资源，吸收更多的污泥焚烧工艺工程设计、建设、管理及运营方面的先进经验和理念，中国 *设计研究总院领导批准派遣考察小组， 于 2009 年 3 月 27 日 4月 2 日间，对目前污泥焚烧工艺应用较为普及的日本污泥焚烧处置场进行考察学习。 目前在日本污泥焚烧技术已经相当普及，其设计、建设、运营经验已成为标准化模式、十分成熟，参观到的污泥焚烧装置有很多是已经建设了 15，依旧运行良好。在中国目前采用污泥焚烧工艺从技术方面讲是完全可以实施，并且这是彻底解决污泥污染环境的根本措施之一。 日本污泥焚烧厂的设计和建设标准都较高，现代化程度高，厂区 中国 *设计研究总院 23 环境良好，比较适合我国经济发达城市且规模较大的污泥处理厂采用。 6. 污泥处置及综合利用试验中心工程 增 加污泥焚烧工段可以回收污泥中的热值，节省污泥干化 洁净 能源 的 消耗 。 污泥的任意弃置，污泥中的病原体和重金属将会随着生物链进入各种动植物，最终进入人体，从而影响整个生态环境的正常循环。污泥不仅是有毒有害物，若 经过合理处理处置，变废为宝，污泥同样是一种可利用的资源，主要表现在：污泥的有机质具有一定的热值（ 22003000 千卡 /公斤 干污泥），因此经过处理后，可以作为低热值的燃料加以利用。 污泥进行焚烧后将有 约 50%的热量可以回收用于污泥干化，原设计污泥干化需要消耗的天然气量为： 51806m3/d，经过核算污泥焚烧 热量回收后，项目 消耗的天然气量为： 27500m3/d，节省了 24306m3/d，节约的量约为原消耗量的 43%， 符合国家节能减排政策要求。 因此，污泥处置和综合利用试验中心工程 增加污泥焚烧工段 的建设是十分必要的且势在必行的。 *市市政污泥集中处置和综合利用 试验中心工程可行性研究报告 中国 *设计研究总院 24 3. 污泥焚烧方案的选择 泥焚烧的主要特点 焚烧是污泥最彻底的处理方法，可使污泥中的碳水化合物转变成2o，同时在高温下杀灭病毒、细菌，在焚烧过程中所产生的热能可以回收。 该处理方法技术特点如下： 1）污泥焚烧处理后，污泥中的病原体被彻底消灭、燃烧过程中产生的有毒有 害气体和烟尘经处理后达到标准排放；无害化程度高。 2）污泥经焚烧后，减容量大，一般可减容 80% 90%，可节约大量填埋场地和运输费用。 3）污泥焚烧所产生的高温烟气，其热能被废热锅炉吸收转变为蒸汽， 用于污泥干化，可全部或部分满足其所需热量。 4）污泥焚烧厂占地面积小，尾气经净化处理后可以达标排放，场址选择较灵活。 5）焚烧处理可全天候操作，不受天气影响。 烧方式的选择 综合各种焚烧方式，大致可分两大类：联合焚烧和单独焚烧。 合焚烧方式 联合焚烧包括煤电厂掺烧、垃圾混烧。 厂掺烧 这类方案的条件是电厂距污水厂距离近，以减少运输量，这类 方 案 的最大优点是利用现有设施、投资省。然而一般大型电厂不会轻易让 中国 *设计研究总院 25 污泥进入输煤线，除非可确保无安全隐患并且可以明显节约发电成本。 目前 *市已建设一座火力发电厂，位于 *市北郊望城县，距*市开福区约 40 公里，该厂分两期建设，一期工程已于 2008 年初投产运行。据调研，该火力电厂单台机组（ 60 万千瓦）设计耗煤量为238 吨 /小时，发电锅炉按煤炭热值为 16720 18810 千焦 /公斤设计。根据调研情况，如目前采用与原设计不相符的污泥燃料， 必须对锅炉系统的选型和发电工艺作较大的调整，其机组使用寿命将有所缩短并影响其粉煤灰综合利用及尾气处理的进行。所以，将污泥焚烧引入 *市火电厂发电锅炉系统存在较多障碍。 因此该方案技术上可行，但实际操作非常困难。 2. 垃圾混烧 垃圾含水率一般在 55%左右，热值较高，而脱水污泥热值很低，所以污泥最好要干化，但是污泥干化就需要大量热源。 污泥和垃圾的来源不同导致了其不同的特性，两者适宜的焚烧炉型也不相同，垃圾焚烧采用较多的是炉排炉，并且垃圾灰分属于危险废物，需要单独处置、处置成本高；而污泥焚 烧多采用流化床炉，污泥灰分属于一般废物，可以建材利用。两者混烧面临许多技术问题和投资、成本的提高。 比较经济和合适的方式是发挥各自特长，在污水处理厂附近同时建设污泥干化厂和垃圾焚烧厂，利用垃圾焚烧余热供给污泥干化，以促进能源内部循环，减少对外部能源的消耗。 关于本项目污泥与垃圾混合焚烧方面， *省建筑设计院先后走*市市政污泥集中处置和综合利用 试验中心工程可行性研究报告 中国 *设计研究总院 26 访了 *市建设局、 *市经委、 *市企业调查队、 *市统计局、*大学环境科学与工程学院、 *省仁和垃圾综合处理有限公司、*军信环保建设开发有限公司、 *仁信垃圾发电有限公司等单位，听取了各有关方面的意见并搜集了有关方面资料。 目前， *市唯一启动的垃圾焚烧发电项目为 *市先导区城市生活垃圾焚烧发电项目，该项目现处于可行性研究报告编制阶段，预计 2011 年建成。 *市先导区城市生活垃圾焚烧发电项目主要用于消纳 *市大河西先导区规 划区近期重点发展的梅溪湖周边片区、岳麓山片区、坪塘片区、洋湖垸片区以及高新区、雷锋镇等区域内的城市生活垃圾。而目前先导区所包含的岳麓区、高新区、望城和宁乡的垃圾中转及填埋处理均由 *省仁和垃圾综合处理有限公司和 *军信环保建设开发有限公司采取 式运营，通过两公司合资组建的 *仁信垃圾发电有限公司继续筹建和运营本项目有利于促进本项目的快速良性运转。 1）关于 处理 量 垃圾焚烧发电 项目设计处理总规模为 3000 吨 /天，预计分三期实施：第一期 1200 吨 /天，第二期 1000 吨 /天，第三期 800 吨 /天。该项目预计占地 260 亩，其中第一期占地 。 *市市政污泥集中处置工程近远期建设规模如下表所示： 中国 *设计研究总院 27 表 3*市市政污泥集中处置及综合利用试验中心规模 规划期 建设年限 处置规模（按 80%含水率计） （ t/d） 干固体（吨） 近期 2008 年（一期） 300 60 2010 年（二期） 750 150 远期 2020 年 1250 250 由表中可知，至先导区垃圾焚烧项目建成时，市政污泥的处置规模将达到 750t/d（按 80%含水率计），近期设计将污泥干化至含固率60%。则如污泥不进行干化，垃圾焚烧厂需每日接纳污泥 750t，如污泥干化至含固率 60%，垃圾焚烧厂需每日接纳污泥 250t。先导区垃圾焚烧项目的近期规模为 1200t/d，选用两台日处理能力为 600t 的焚烧炉，则不论污泥是否干化，污 泥与垃圾混合焚烧均会导致垃圾焚烧厂的两台焚烧炉超负荷运行。如果新增一台焚烧炉和烟气处理系统，则将直接导致 2 亿元的投资增加。 2）焚烧炉炉型方面 先导区垃圾焚烧厂设计的 垃圾焚烧炉排炉并不适应于污泥焚烧，如要将垃圾与污泥混合焚烧，需进行炉型的改造 。 3） 污泥焚烧费用方面 污泥焚烧费用问题涉及到以下几个方面： 由于垃圾焚烧厂接纳污泥而导致的新增设备、新增征地、新增运营成本方面； 污泥作为具有热值的燃料，其本身焚烧发电所带来的收益； *市市政污泥集中处置和综合利用 试验中心工程可行性研究报告 中国 *设计研究总院 28 将干化污泥从 *市市政污泥集中处置及综合利用试验中心运至先导区垃圾 焚烧厂（运输距离超过 35产生的运输费用。 先导区垃圾焚烧项目能否按照设计正常发电，达到正常收益率仍然存在疑问，因此如将污泥与垃圾混合焚烧，先导区垃圾焚烧厂势必要收取处理费用；另一方面， *市市政污泥集中处置及综合利用试验中心将污泥干化，其投资及运营成本同样不菲，因此其将干化污泥作为高热值的燃料售与垃圾焚烧厂必然也要收费；同时，两厂之间的运输费用由何方承担，同样存在争议。 鉴于以上原因本项目不推荐采用垃圾混烧方式。 独焚烧方式 污泥单独焚烧包括脱水污泥直接焚烧、污泥全干化焚烧、污泥半干化焚烧。 1. 脱水污泥直接焚烧 脱水污泥直接焚烧是污泥单独焚烧的一种，是将脱水污泥直接投入到专用的污泥流化床焚烧炉中进行焚烧处理，在国外工程案例较多，适用于含水低、热值较高的污泥，该系统由于没有污泥干化，因此系统相对简单。但国内污泥热值普遍较低、含水高，污泥直接焚烧需添加大量辅助燃料才能保证完全焚烧和达到要求，因此总成本较高。 2. 污泥全干化焚烧 污泥全干化焚烧是将污泥干化至含固率 90%以上后进行焚烧，焚烧烟气能量进行回收，回收的能源用于污泥干化，干化热量的不 足部 中国 *设计研究总院 29 分使用外加能源进行补充。 污泥全干化后热值较高、易产生粉尘，存在自燃爆炸的危险，系统要求完全密闭的惰 性环境，要密切控制氧含量、粉尘浓度、温度、可燃性气体，在储存和运输过程中同样要保持惰性环境。 因此，全干化系统在安全运行上要求高。污泥全干化后热值较高，在焚烧时需要特别控制炉温不让干污泥熔融结焦而采取冷却措施，实际上是浪费能源。 3. 污泥半干化焚烧 污泥半干化焚烧是将污泥干化后含固率控制在 90%以下，然后再送入焚烧炉进行焚烧，在污泥干化过程中要特别避免污泥粘滞区，该区域大致在含固率 50 60%左