关于建设城市污泥处理厂的可行性探究

1、序号： 编码： 第十届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书 作品名称： 关于建设城市污泥厂的可行性探究 学校全称： 南昌理工学院 申报者姓名：韦业文、 陈立基、 葛 也 、周 琼 、杨 艳 （集体名称）： 南昌理工学院101505课题组 类别： 自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 科技发明制作A类 科技发明制作B类 报送方式：省级报送作品高校直送作品说 明1申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制

2、作）分别填写B1、B2或B3表。所有申报者可根据情况填写C表。3表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4序号、编码由第十届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛全国组委会填写。5学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以4号楷体打印在A4纸上，附于申报书后，学术论文及有关材料在8000字以内，社会调查报告在15000字以内（文章版面尺寸14.522cm左右）。6发起高校的三件直送作品和各省（区、市）通过初评的作品（数量参照“作品数额分配方案”）各一式四份分别按全国组委会规定的时间用特快专递寄至全国竞赛组委会办公室。7作品申报书须

3、按要求由各省或各校竞赛组织协调机构统一寄送。8其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构咨询。A2申报者情况（集体项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写；2申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；3本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。申报者代表情况姓名韦业文性别男出生年月1986.11学校南昌理工学院系别、专业、年级航空航天系飞行器制造工程学历本科学制四年入学时间2005.9作品名称关于建设城市污泥厂的可行性探究毕业论文题目通讯地址江西省南昌理工学院英雄校区航空航天系05级飞行器制造工程一班邮政编码330044办公电话常住地通讯地址广西贵港市覃塘区黄练镇莫村邮政编码53

4、7123住宅电话其他作者情况姓 名性别年龄学历所在单位陈立基男20本科南昌理工学院葛 也女20本科南昌理工学院周 琼女20本科南昌理工学院杨 艳女20本科南昌理工学院资格认定学校学籍管理部门意见以上作者是否为2007年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。是否 （部门签章）年 月 日院、系负责人或导师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果是否 负责人签名：年 月 日B1申报作品情况（自然科学类学术论文）说明：1必须由申报者本人填写；2本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认；3作品分类请按作品的学术方向或所涉

5、及的主要学科领域填写；4硕士研究生、博士研究生作品不在此列。作品全称关于建设城市污泥处理厂的可行性探究作品分类（ E ）A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健 康、卫生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化 工、生态、环保等）作品撰写的目的和基本思路本文探讨的是建设城市污泥处理厂的可行性，针对目前污水处理厂污泥出路的问题，结合当前的污泥处理技术及发展趋势，分析污泥的特性和经济利用价值的基础上提出了集中处理污泥的可行性

6、方案建议。作品的科学性、先进性及独特之处本文独特之处在，提出了目前的污泥处理中较可行、较容易形成产业实现经济价值的方案建议。实现污泥的资源优化利用。作品的实际应用价值和现实意义本文中对污泥的产业规划，在目前已经是比较成熟的技术，但缺点是在污泥的处理过于分散花，污泥的集中处理将更能实现污泥的经济利用价值。本文就是在基础上提出了建设污泥处理厂的可行性方案。学术论文文摘针对城市污水厂的污泥出路问题，结合当前的污泥处置技术及发展趋势，根据我国国情，污泥的处理应用着眼于污泥的综合利用，化害为利，变废为宝。在分析了污水厂污泥特性和利用情况的基础上，提出了建设污泥处理厂集中处理污泥的方案建议。通篇介绍了城市

7、污泥厂的可行性及产业规划。产业规划主要是以污泥制肥农用为主，以制成建筑材料为辅。 作品在何时、何地、何种机构举行的会议上或报刊上发表及所获奖励鉴定结果请提供对于理解、审查、评价所申报作品具有参考价值的现有技术及技术文献的检索目录1陈鸣.城市污水处理厂污泥最终处置方式的探讨.中国给水排水，20002 尹军，谭学军.污水污泥处理处置与资源化利用.化学工业出版社，20053 王敦球，解庆林，李金城，等.城市污水污泥农用资源化研究.重庆环境科学，19994 贾小红，黄元仿，徐建堂.有机肥料加工与施用.化学工业出版社，20025 徐静安，潘振玉.复混肥和功能性肥料生产新工艺及应用技术丛书 生产工艺技术.

8、化学工业出版社，20006 张增强，唐新保.污泥堆肥化处理对重金属形态的影响.农业环境保护，19967 周立祥,胡霭堂,戈乃玢.城市污泥土地利用研究J.生态学报,19998 城市污水处理厂污泥处理的政策分析岑超平 张德见 韩琪，2002申报材料清单（申报论文一篇，相关资料名称及数量）申报论文：关于建设城市污泥处理厂的可行性探究 一份 共计14页申报书：第十届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作 品竞赛作品申报书 一份 共计 28页附件： 参赛作品光盘 一张科研管理部门签章 年 月 日 C.当前国内外同类课题研究水平概述 说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写； 2.填写此栏有助于评审。当前很多

9、部门多在研究污泥的出路问题，并提出了很多可行性方案，污泥的处理技术越来越成熟，但有个缺点就是 ：污泥的处理都是没结合污水处理厂目前的经济能力、场地和技术基础来研究的。结合污水处理厂提出的污泥处理技术，都受到污水处理厂的经济能力、场地和技术的制约。目前的很多污水处理厂对污泥的处理都是因为污泥的处理费用过高，而简单的把污泥处理了。这不仅是使污泥成为污染源，也是一种资源的浪费。同时污泥的资源利用需占用的土地面积也是比较大的，很多研究都没考虑到目前很多污水处理厂可利用的土地是很有限。污泥的资源利用都依靠足够的资金、技术和政策来支持的。本文在这几个方面都提出了一定可性性的方案建议。D.推荐者情况及对作品

10、的说明说明：1由推荐者本人填写； 2推荐者必须具有高级专业技术职称，并是与申报作品相同或相关领域的专家学者或专业技术人员（教研组集体推荐亦可）； 3推荐者填写此部分，即视为同意推荐； 4推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份的确认。推荐者情况姓 名性别年龄职称工作单位通讯地址邮政编码单位电话住宅电话推荐者所在单位签章 （签章） 年 月 日请对申报者申报情况的真实性作出阐述 请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价其它说明推荐者情况姓 名性别年龄职称工作单位通讯地址邮编单位电话住宅电话推荐者所在单位签章 签章日期 年 月 日 请对申报者申报情况的真实性作出阐述 请对作品的意义、技

11、术水平、适用范围及推广前景作出您的评价其它说明 学校组织协调机构确认并盖章 （团委代章） 年 月 日 校主管领导或校主管部门确认盖章 年 月 日 各省（区、市）评审委员会初评意见 评委签名： 年 月 日 各省（区、市）组织协调委员会审定意见 团 委 科 协 教 育 厅 学 联（签章） （签章） （签章） （签章） 年 月 日E全国组织委员会秘书处资格和形式审查意见组委会秘书处资格审查意见 审查人（签名） 年 月 日组委会秘书处形式审查意见 审查人（签名） 年 月 日组委会秘书处审查结果合格 不合格 负责人（签名） 年 月 日 关于建设城市污泥处理厂的可行性探究作者：韦业文 陈立基 葛 也 周

12、琼 杨 艳（南昌理工学院 江西 南昌 330044）摘 要： 针对城市污水厂的污泥出路问题，结合当前的污泥处置技术及发展趋势，根据我国国情，污泥的处理应用着眼于污泥的综合利用，化害为利，变废为宝。在分析了污水厂污泥特性和利用情况的基础上，提出了建设污泥处理厂集中处理污泥的方案建议。通篇介绍了城市污泥厂的可行性及产业规划。产业规划主要是以污泥制肥农用为主，以制成建筑材料为辅。关键词： 城市污泥厂 产业规划 污泥农用 建筑材料引言近年来，随着我国城市化进程的快速发展，城市污水处理场的规模和数量也在不断的增多。这使我国的城市污水得到了很好的处理，但是随之而来的是污泥产生量也在急剧增加。目前，我国污泥

13、问题日益显得突出，其原因在于早期建设的一批污水厂，在长期的摸索和试验后，仍然没有找到好的污泥处置方案。而用于污泥堆放、填埋和弃置的资源越来越少，由于污泥造成的环境污染己显现出来。而我国污水处理正在以前所未有的速度发展与扩大，污泥处置和利用己成为一个极待解决的问题。目前，虽然我国一些大中城市对城市污泥处理问题开始关注，如广州市近期采取生污泥填埋，远期将用于农肥；深圳市拟采取热干化加焚烧工艺；上海市则根据不同情况，采取处理分散化、处置集约化、技术多元化的方针；天津市计划建设3座污泥处理场，采用污泥消化发电工艺等等，但整体上看，这些城市对城市污泥处理处置的关注基本上仍停留在技术层次上，污泥处理处置的

14、管理体制、责任划分、相关政策、公众参与等内容都未涉及，同时污泥处理处置普遍缺少系统规划。污泥处置是世界范围内关注的环境问题。如果处理不当而随意排入环境，不仅会造成资源和能源的浪费，而且有可能产生二次污染，危害人体健康。污泥处理处置技术的选择应遵循稳定化、无害化、减量化和资源化的原则。应在考虑环境效益和社会效益的前提下，尽可能提高其经济价值。根据我国国情，污泥的处理应着眼于污泥的综合利用，化害为利，变废为宝。一、污泥的形态分析1、污泥的来源污泥是在水和污水处理过程中所产生的固体沉淀物质，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。它是城市污水厂栅渣、沉砂池沉渣、初沉池、

15、二沉池和三沉池沉淀的混合污泥，再经浓缩和机械脱水获得含固率20的污泥。2、污泥的产量据了解，截止到2004年，我国已建成并投入运营的污水处理厂已超过700座，日污水处理能力约4500万吨，排放污泥量（干重）约130万吨，且每年仍在以10%左右的幅度增长。估计我国城市污泥的每年排放量（干重）最终将达到840万吨左右，占我国年总固体废弃物排放量的3.2。3、污泥的组成脱水浓缩后的污泥含水率很高，仍具有流体特性。污泥中有机物含量占干物质的60-70，经消化处理后有机物减少一半。其组成主要是细菌及其残核，有机硝酸盐是主要有效成分，还含部分矿物质。施于土壤有一定肥效，可改良土壤。污泥中含有大量病原菌，如

16、沙门氏菌、痢疾菌和肠道病毒等，寄生虫卵和幼虫，如蛔虫、鞭虫、内阿米巴虫等。如处理不当会传播疾病危害人体健康，对其处置利用必须注意卫生方面的安全。干污泥具有20003000达卡kg发热值，可作为低热值燃料。污泥中含有数十至数千mgkg(干)的重金属，如Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、Hg、Pb、As等，如要农用必须符合国家有关标准。4、污泥的特性4.1 含水率很高，具有流体特性，运输困难，不能直接燃烧，干化耗能大，减量化困难，垃圾填埋场不易操作难以接纳，还可能使填埋场提前报废。4.2 堆放占地面积大，假定全国有两亿城市人口的污水要处理，则年产生含固率20的污泥达1800万吨，按2米高堆放，要占用1

17、3500亩土地，这在大中城市是难以解决的。4.3 含有致病微生物和寄生虫卵，处置不当易造成疾病传染，危害人体健康。4.4 恶臭污染大气环境，有机质含量高，易腐臭排出H2S等恶臭气体污染环境。4.5 超细粉末容易被雨水冲刷泾流进入地表和地下水，污染水体，干化后又容易被风刮起扬尘污染大气。4.6 含有多种重金属，如不进行稳定化处理和无控制施于农田，会污染土壤，耕地退化，甚至会进入食物链，危害人类健康。二、污泥处置利用现状从污泥的组成和性质可见，它具有有害的一面，又具有可利用的组分。欧共体把污泥称为“特殊垃圾”，不作为“危险垃圾”。我国也未把污泥列入危险废物名录。但必须做好无害化、减量化和资源化处置

18、，不能随意弃置和堆放。任何一个国家，对污泥的处理利用都得从本国的国情出发，不仅要考虑本国的地理环境和土地资源，还要考虑本国的能源、经济实力和科技水平。1、 干化焚烧焚烧法是最彻底的处理方法。近年来，焚烧法采用了合适的预处理工艺和先进的焚烧方法，满足了越来越严格的环境要求。污泥焚烧过程中的核心设备是焚烧炉。日本、美国、欧盟各国都非常重视流化床焚烧炉技术的发展。为防治焚烧产生二噁英等有害气体，要求焚烧温度高于850。焚烧后产生的焚烧灰可以改良土壤、筑路，制砖瓦、陶瓷、混凝土填料等。2、卫生填埋污泥填埋分为单独填埋和混合填埋，脱水污泥与城市垃圾混合填埋比较多，而在美国多数采用单独填埋。污泥能填埋主要

19、考虑两个因素：污泥本身的土力学性质，填埋对环境产生的影响。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，在管理体制上需进一步理顺。技术方面，脱水后污泥含水率一般在75以上，不能满足填埋场的要求，需要进行预处理后才能进入填埋场填埋。3、土地利用基于经济和环境的压力以及资源化考虑，污泥土地利用在发达国家已成为一条重要的处理途径 。同样在我国土地利用是适合国情及经济发展状况的一种积极的、生产性的处置方法，包括农用、森林、园艺、生活垃圾填埋覆盖土及废弃矿场土地改良等。4、建筑利用有些工业废水和生活污水混排处理后的污泥含有机废物、重金属和一些有害微生物，可用于制造砖块、生态水泥、陶粒、填料等。污泥

20、建材利用应考虑重金属津出率及放射性污染物、有机污染物的影响。四 、城市污泥厂的可行性及产业规划11 城市污泥厂的可行性随着我国城市化进程的快速发展，城市污水处理厂的规模不断增大，数量不断增多，同时污泥产生量也在急剧增加。目前，污水处理厂普遍将污水处理和污泥处理单元剥离开来，为了简单的追求污水处理率，往往尽可能简化甚至忽略污泥处理处置单元。个别建了污泥处理设施的污水处理厂，为了节省运行费用，有意将处理设施闲置。我国的污水处理厂中大多数都装配了污泥处理设备，但是由于污泥的处理费大大超出了污水处理的经济能力，污泥处理设备都无法运转而闲置着。这是一种及大的资源浪费，同时污泥只通过简单的处理，就返回到自

21、然中去，形成了二次污染。我国城市污泥处理由于长期未能引起有关部门的足够重视，处理设施建设严重滞后。污泥的处理和处置主要有减量化、稳定化、资源化。城市污水处理厂污泥的稳定化技术主要有厌氧消化、好氧消化、污泥堆肥以及污泥焚烧等。污泥浓缩、脱水以及焚烧是污泥减容的主要技术。填埋、焚烧、作农肥、投海和制造建筑材料等是目前污泥处置和综合利用的主要途径。 污泥处理厂集中处理污泥，可以更好的集中资金和技术，使污泥处理专业化和形成产业化，达到污泥的资源优化的目的。其优势如下：（1） 污泥集中处置投资少、技术集中和管理方便。（2）污泥处理成本低。（3）污泥处置过程产生的烟气污染易于控制。（4）便于污泥处理行成产

22、业化，实现资源优化利用。12 产业发展政策牢固树立和落实科学发展观，解放思想，改变观念，切实推进我国污泥处理处置设施建设、运营的市场化进程。改革现有的管理体制和价格机制，根据国家开放市政基础公用设施建设与运营的有关政策，鼓励外资与民企参与经营污泥处理处置过程，实现污泥处理处置设施建设的投资多元化、运营企业化、管理市场化的开放式、竞争性的建设运营格局。2、城市污泥厂的产业规划2.1、污泥作农用肥2.1.1我国有机复混合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，复混合肥总的形势是供不应求，具有良好的市场前景。2005年我国复混合肥生产能力为800万吨，产量为834万吨，占化肥

23、总产量的25。据预测到2005年氮磷钾复混合肥的需求量将达到1450万吨实物量。我国复混合肥需求量缺口将进一步加大。2.1.2污泥农用条件分析污泥制肥农用是最终处置污泥的最佳手段之一，这不仅是污泥有较高的有机质决定的，也是其庞大的数量和增值的潜力所决定的。已经施用过多化肥的土地变得越来越贫瘠，土地的良性循环被破坏了，只有大量输入有机质才能够改良土壤，对此污泥是一种廉价而理想的有机质来源。污泥农用必须先进行堆肥发酵作稳定化处理。在专用的发酵设备中，采用好氧或厌氧发酵，控制一定温度，一般采用50-60中温发酵，经过必要的时间，通过微生物的发酵作用，可有效杀灭污泥中的病原菌和寄生虫卵。还可蒸发一些水

24、分，获得农用有机肥或营养土。消化污泥与厩肥和草炭成分见表1。表1 消化污泥与厩肥和草炭成分比较表()种类有机成分氮磷钾消化污泥493.31.70.38厩肥250.550.34/草炭452.30.490.27从上表可见消化污泥的各有效成分都好于厩肥和草炭，是堆肥的好原料。污泥的土地利用存在一定的风险，重金属是限制污泥土地利用的主要因素之一。通过一定的措施可以做到安全控制，如源头控制，生物法处理，选择性地施用等。污泥土地利用应建立严密的使用、管理、监测和监控体系，关注区域内的土壤、地下水、地表水、作物等相关因子的状态和变化，以确保安全有效。污泥中重金属对农肥的施用有重要影响，其含量并与国家农用污泥

25、中污染物控制标准(GB4284-84)比较见表2。表2 干污泥中重金属含量表项目CuNiZnCdHgPbCrAs平均含量15026.424341.92.5104.415420国家标准500200100020151000100075从表2可见，污泥中除Zn外其它重金属含量都低于国家标准。有的采用添加辅料稀释的办法使其达标，这也要进行跟踪监测，考察粮食、蔬菜、水果中重金属含量，同时还要考察土壤中重金属的积累情况，一般要通过大田多个生长周期的试验，实践证明无害才能放心使用。好在随着工业污染治理的加强，流入市政管网的未加处理的工业废水越来越少，这对减少和控制污泥中重金属含量会越来越有利了。在污泥的综合

26、利用中，可以比较容易形成产业的有作农用肥和建筑材料。制约污泥作农用肥因素是污泥中重金属的含量。它要通过较长时间的大田试验、跟踪监测证明无害才能放心施用。而把污泥制成树木和花卉的混合肥(简称树卉混合肥)，施用于林地、花卉、苗圃、草地等与人类食物链无关的绿色产业，也可给污泥肥提供广阔的市场前景和较好地价格空间。2.1.1污泥作有机复混合肥技术（1）工艺流程如下：2.1.3污泥干燥制有机复混合肥的投资回报情况分析污泥制有机复混合肥的成本是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吨有机复混合肥。每天的利润是：342.56元/

27、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）。 2.2、污泥烧制建材技术2.2.1 污泥砖 目前，日本东京公共场所(公园、人行道等)的地砖都是由污泥的焚烧灰渣制得。此外，有些学者也报道了用污泥焚烧灰与粘土混合制砖。我国建筑上砖的利用量很大，污泥可制成团粒作为制砖的原料。污泥制砖不仅可以节约粘土资源,而且由于污泥团粒中保存有1500左右大卡的热值,砖在烧制过程中,污泥团粒燃烧时贡献的热量,减少了烧制砖块的燃料用量,同时污泥团粒在砖体内产生的圆孔还能增加砖的抗压强度,减轻砖体的重量。由于污泥干化需要大量的热能,而这些能

28、源的获取势必会使污泥处理的成本提高。为最大限度降低污泥干化的能耗,利用烟气余热干化和方法成粒的。利用烟气余热使污泥干化,不仅有利于控制烟气达标排放,而且大大降低了污泥干化和成粒的运行成本,干化后的污泥团粒又可以作为锅炉燃煤的辅助燃料,真正实现了以废治废和循环经济的目标。 2.2.2污泥制水泥制品 一种利用城市污泥生产水泥压制品的方法，其持征在于，方法的步骤为： 1)将含水率为70-80的城市污水处理厂污泥或经过初次脱水，含水率为 70-80的河、湖疏浚污泥，在污泥堆放场翻混2-5天后，通过挤条机，制成条柱状； 2)采用回流干燥细粒污泥，使条柱状污泥裹粉后，被送入第一个烘干窑，进行第一阶段干化，

29、由安装在供热炉与烘干窑之间的喷射引风器的控制下，使提供污泥干化的热量为200-220，去除25-30的水份； 3)上述污泥出窑后，通过冷却输送带，被送入第二个烘干窑，进行第二阶段干化，由安装在供热炉与烘干窑之间的喷射引风器的控制下，使提供污泥干化的热量为190-200，去除30-40的水份；4)上述污泥出窑后，通过冷却输送带，经过回转筛，将粒径大于6毫米的污泥颗粒送燃煤供热炉作为辅助燃料，粒径小于1毫米的污泥颗粒，一部分回流，作为条柱状污泥的裹粉，一部分送燃煤供热炉作为辅助燃料；5)粒径为1-6毫米的污泥颗粒被送入第三个烘干窑，进行第三阶段干化，由安装在供热炉与烘干窑之间的喷射引风器的控制下，使提供污泥干化的热量为160-200，污泥出窑后通过振动筛，粒径小于1毫米的污泥颗粒回流，作为条柱状污泥的裹粉，粒径为1-6毫米的污泥团粒，作为生产水泥压制品的原料； 6)用体积比为5-30的上述污泥团粒，与体积比为15-30的水泥、体积比为85-70的石粉和水经充分搅拌均匀后，形成湿混合料；