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大家都是如何处理印染污泥的
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你是哪里的
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你那边有没有在帮企业处理印染污泥
我们主要帮企业处理丝光机废碱
你可以联系到需要处理污泥的企业吗,我们是帮企业处理污泥的,有资质
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污泥环境管理要求
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你可能喜欢太湖流域污水处理厂污泥处理处 置配套政策研究研究报告南京大学环境学院 二零一一年十二月 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究目录 1.? 太湖流域污泥处理处置现状................................................................... 1? 1.1.? 我国污泥处理处置管理的发展历程................................................ 1? 1.1.1.? 污泥初期形成及环境污染隐患出现阶段 ................................. 1? 1.1.2.? 污泥处置起步阶段 ..................................................................... 1? 1.1.3.? 污泥处理处置徘徊发展阶段 ..................................................... 2? 1.2.? 江苏省太湖流域污泥产生与处置现状............................................ 3? 1.2.1.? 污泥产量现状 ............................................................................. 3? 1.2.2.? 污泥处置现状 ............................................................................. 5? 2.? 江苏省太湖流域污泥处理处置技术经济评估....................................... 7? 2.1.? 污泥处理处置技术概述.................................................................... 7? 2.1.1.? 污泥处理技术 ............................................................................. 7? 2.1.2.? 污泥处置技术 ........................................................................... 11? 2.2.? 江苏省太湖流域污泥处理处置技术应用现状.............................. 15? 2.2.1.? 江苏省太湖流域污泥处理技术应用现状 ............................... 15? 2.2.2.? 江苏省太湖流域污泥处置技术应用现状 ............................... 17? 2.3.? 江苏省太湖流域污泥处理处置技术成本效益分析...................... 18? 2.3.1.? 热电厂协同焚烧技术全过程成本效益评估 ........................... 18? 2.3.2.? 污泥制砖技术全过程成本效益评估 ....................................... 20? 2.3.3.? 污泥水泥窖协同焚烧技术全过程成本效益评估 ................... 21? 2.3.4.? 污泥制绿化用肥技术全过程成本效益评估 ........................... 22? 2.3.5.? 污泥处理处置技术评估总结 ................................................... 24? 2.4.? 江苏省太湖流域污泥处理处置推荐技术路线.............................. 25? 2.4.1.? 污泥含水率的选择 ................................................................... 25? 2.4.2.? 污泥处置方式的选择 ............................................................... 37? 2.4.3.? 污泥处理处置推荐技术路线 ................................................... 41?I 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究3.?江苏省太湖流域污泥处理处置全过程管理研究................................. 43? 3.1.? 国外污泥处理处置的全过程管理经验.......................................... 43? 3.1.1.? 污泥处理处置全过程污染控制 ............................................... 45? 3.1.2.? 污泥处理处置全过程监管 ....................................................... 47? 3.2.? 我国污泥处理处置全过程管理现状.............................................. 48? 3.2.1.? 污泥处理处置全过程污染控制 ............................................... 50? 3.2.2.? 污泥处理处置全过程监管 ....................................................... 50? 3.3.? 江苏省太湖流域污泥处理处置全过程管理现状.......................... 52? 3.3.1.? 污泥处理处置规划建设期管理 ............................................... 54? 3.3.2.? 污泥产生、处理环节管理 ....................................................... 55? 3.3.3.? 污泥储存、运输环节管理 ....................................................... 57? 3.3.4.? 污泥处置环节管理 ................................................................... 59? 3.4.? 污泥处理处置全过程管理体系存在的问题.................................. 63? 3.4.1.? 以污水处理厂为责任主体的方式不尽合理 ........................... 63? 3.4.2.? 缺乏全过程配套标准体系 ....................................................... 63? 3.4.3.? 政府规划建设责任的落实有待完善 ....................................... 64? 3.4.4.? 不同部门权责存在交叉 ........................................................... 65? 3.5.? 江苏省太湖流域污泥处理处置全过程管理建议.......................... 66? 3.5.1.? 完善污泥处理处置污染控制责任认定及配套标准体系 ....... 66? 3.5.2.? 理清规划监管责任 ................................................................... 67?4.?污泥处理处置配套经济政策研究......................................................... 72? 4.1.? 国内外污泥处理处置配套经济政策现状...................................... 72? 4.1.1.? 国内污泥处理处置配套经济政策现状 ................................... 72? 4.1.2.? 国外污泥处理处置配套经济政策现状 ................................... 75? 4.2.? 太湖流域污泥处理配套经济政策现状.......................................... 76? 4.2.1.? 污泥处置补贴机制 ................................................................... 76? 4.2.2.? 其它相关经济政策 ................................................................... 81? 4.3.? 污泥处理处置配套经济建议.......................................................... 82? 4.3.1.? 完善污泥处理处置补贴机制 ................................................... 82?II 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究4.3.2.? 完善污泥处理处置的土地优惠政策 ....................................... 86? 4.3.3.? 完善污泥处理处置的税收优惠政策 ....................................... 87? 4.3.4.? 完善污泥处理处置的财政与价格优惠政策 ........................... 89? 5.? 专题研究:污泥处理处置的特许经营研究......................................... 91? 5.1.? 特许经营简介.................................................................................. 91? 5.1.1.? 特许经营的定义 ....................................................................... 91? 5.1.2.? 特许经营的分类 ....................................................................... 91? 5.1.3.? 特许经营的授权方式和投资收益 ........................................... 94? 5.2.? 特许经营的适用条件...................................................................... 95? 5.2.1.? 存在公共性 ............................................................................... 95? 5.2.2.? 需求弹性小 ............................................................................... 95? 5.2.3.? 自然垄断性 ............................................................................... 96? 5.2.4.? 投资需求大 ............................................................................... 96? 5.2.5.? 资源稀缺 ................................................................................... 97? 5.3.? 我国特许经营实践和经验分析...................................................... 97? 5.3.1.? 我国市政公用行业特许经营的发展 ....................................... 97? 5.3.2.? 城市污水处理特许经营 ........................................................... 98? 5.3.3.? 城市垃圾处理特许经营 ......................................................... 101? 5.3.4.? 我国特许经营的实践经验 ..................................................... 102? 5.4.? 污泥处置特许经营的适用性分析................................................ 104? 5.4.1.? 污泥处理处置服务存在公共性 ............................................. 104? 5.4.2.? 污泥处理处置服务需求弹性小 ............................................. 105? 5.4.3.? 污泥处理处置服务存在自然垄断性 ..................................... 105? 5.4.4.? 污泥处理处置能力建设投资需求大 ..................................... 106? 5.4.5.? 污泥资源稀缺 ......................................................................... 106? 5.4.6.? 技术先进性 ............................................................................. 106? 5.4.7.? 不同污泥处置方式的适用性总结 ......................................... 107? 5.5.? 污泥处置特许经营的政策建议.................................................... 109? 5.5.1.? 建立健全相关法律法规 ......................................................... 109?III 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究5.5.2.? 建立健全特许权协议中的政府保证机制 ............................. 110? 5.5.3.? 建立健全污泥处置特许经营的监管机制 ............................. 110? 5.5.4.? 健全污泥处置特许经营的配套措施 ..................................... 111? 5.5.5.? 污泥处置特许经营项目步骤――以 BOT 为例 ................... 112? 附件.................................................................................................................... 116? 附件 1 污泥处理处置技术信息列表....................................................... 116? 附件 2 污泥处理处置现状调研记录....................................................... 131? 附件 3 江苏省污泥处理处置相关政策列表........................................... 140? 附件 4 污泥处理处置相关技术标准列表............................................... 141? 附件 5 浙江省、福建省污泥处理处置配套经济政策文件................... 144?IV 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究1. 太湖流域污泥处理处置现状1.1.1.1.1.我国污泥处理处置管理的发展历程污泥初期形成及环境污染隐患出现阶段20 世纪 60-70 年代我国污水处理厂较少,污泥产生量不多且成分简单,污 泥简易处理后作为农肥使用,所以在此阶段污泥是资源,污泥处理处置尚未成为 问题。比如西安、太原、鞍山、成都等城市污水处理厂污泥经厌氧消化后基本全 部进行土地利用。当时我国污泥处理大多采用中温厌氧消化,技术和设备几乎全 部进口,污泥处理和最终出路方面尚属于萌芽阶段。随着城市污泥产生量和污水 处理厂的逐渐增多,开始将污水处理厂污泥用于土地填埋和城市绿化,并将污泥 作为基质,污泥烘干制作复合肥用于农业等。总之,由于污泥产生量相对较小, 主要以污泥土地利用为主,将污泥用于农业。 20 世纪 80-90 年代,我国城市污水处理事业获得了跳跃性发展,城市污水 处理厂的数量发展到 300 多座。 在这一时期污水处理事业的重点主要集中在城市 污水厂的建设上,污泥处置的问题并未凸显,因此在建设中未能对污泥的处理处 置进行详细的规划和设计,导致各个部门受认识、资金、技术、土地等条件的制 约,在污泥处置方面仍以农田利用和堆放销毁为主。 由于污泥中含有较多盐分以及有毒有害物如重金属、有机污染物、病原菌、 寄生虫等, 直接施用会污染土壤、 水体, 危害农作物或通过食物链危害人体健康, 在上海的专项调查研究发现,连续施用污泥达 10 年以上时,土壤中 Cd、Zn、 Cu 含量均很高, 种植的作物受到严重的污染, 污泥施用越多, 污染情况越严重。 另一方面,由于国内在污泥管理方面对污泥所含病原菌、重金属和有毒有害有机 物等理化指标及臭气等感官指标控制的重视程度还不够高、 限制了对污泥的进一 步处理利用。污泥的随意堆放导致污泥渗滤液污染地表水,产生二次污染,污泥 污染环境问题逐渐显现。 1.1.2. 污泥处置起步阶段20 世纪 90 年代后,我国污水厂建设规模与数量迅速扩大,污泥处理主要采1 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究用延时曝气和好氧消化法,其处置有了不同的方式方法,所产生的污泥主要采用 土地利用、填埋和综合利用等多种形式进行处置。 1.1.3. 污泥处理处置徘徊发展阶段进入 21 世纪后,随着城市发展和环境污染的加剧,我国城镇污水处理快速 发展,进而产生大量的生化污泥。传统的污泥处理处置方式已经不能满足社会的 需求,污泥处理处置出现了新的环境污染问题,引起国家和地方政府的注意。但 是,此阶段并没有出现更合理、可靠和安全的处理处置技术,各地政府在污泥处 理处置上采取了保守的态度,污泥处理处置技术发展徘徊不前。 土地利用因污泥中有害成分的存在受到限制。污泥的来源及成分比较复杂, 含有植物营养成分的同时, 也含有各种病原菌、 寄生虫卵, 以及铜、 锌、 铬、 砷、 汞等重金属和多氯联苯等难降解的有毒有害物质。 污泥的长期施用必然会导致土 壤中有害成分的积累;进而威胁土壤中的生物体,存在着有害物质积累的环境风 险。 污泥土地利用的一个原则是施用污泥中的有害成分不能超过受施土壤的环境 容量。一般来说,污泥在进行土地利用前需经过无害化预处理,以降低乃至去除 其中病原菌、 有毒有害有机物、 重金属等。 但是, 目前并没有此方面的成熟技术, 从而导致了污泥土地利用不能大规模推广。 填埋因污泥性质的特殊性受到限制。脱水后的污泥含水率一般在 75%以上, 这不能满足填埋场的要求,需要再处理后才能送到生活垃圾填埋场填埋。国外资 料显示,当脱水后的污泥和垃圾混合填埋时,要求污泥的含固率要大于 35%,抗 剪强度大于 25kN/m 。 有些污泥因为土力学性质很差而无法进行填埋操作, 必须 投加石灰进行后续处理,这就增加了污泥处置的成本;为此有的国家设置了专用 的污泥填埋场,而污泥添加剂的使用又可导致填埋场寿命的缩短。 另一方面,污泥填埋需要占用较大场地,而且填埋场地建设和污泥运输的费 用较高,填埋场容量有限;填埋场有害成分的渗漏可能会对地下水造成污染,场 地的臭气问题造成二次污染等。 污泥焚烧因投资成本高和技术水平有限受到限制。首先,污泥焚烧项目建设 耗资大、焚烧厂运行费用高,对地方社会经济水平提出较高的要求。工艺设计和 设备复杂,对操作人员的素质和技术水平要求高。其次,污泥在焚烧过程中产生2 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究飞灰、炉渣和烟气。研究发现,在焚烧灰渣中,尤其是飞灰中含有较多 Cd、Pb 及其它重金属,属于危险废弃物。若处理不当容易渗漏而污染地下水体、附近地 表水体和土壤,进而危害人类健康。在排放的烟气中含有二恶英和呋喃等剧毒物 质,若控制不当可能会产生二次污染,严重影响人的健康。再者,目前我国污泥 焚烧市场化投资模式还不成熟,存在不确定的风险性。 此外,污泥烧制建材技术尚不成熟。污泥烧制建材应在确保有害物质(重金 属) 不浸出、烧成品性能达标的前提下,提高工艺中污泥掺加量。但是,目前在 污泥建材综合利用技术中,污泥的掺量和产品的附加值普遍偏低。同时,过多强 调资源化,而对资源化过程中污染物的迁移、转化规律缺乏系统、深入地研究, 特别是在污泥高温资源化利用过程中对重金属固化除毒机理的研究不够。 如污泥 中含活性阴离子氯,可造成钢筋发生小孔腐蚀,限制了污泥水泥的应用范围。1.2.1.2.1.江苏省太湖流域污泥产生与处置现状污泥产量现状近年来,江苏省社会经济高速发展,伴随经济和工业发展产生的环境污染控 制需求也与日俱增。为满足工业生产过程产生的大量污水的处理需求,江苏省大 力开展污水处理设施建设,污水处理能力及实际处理量逐年增加。如下图所示。3 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究图
太湖流域(江苏)污水处理厂能力建设与运行情况() 太湖流域作为江苏省的经济中心,工业发展更为迅速,同时地区居民生活水 平和环境意识较高,对工业发展产生污染进行控制的需求也尤为强烈。因此,江 苏省太湖流域也成为了污水处理设施建设的重点区域。如下图所示,江苏省太湖 流域污水处理设施建设和实际处理量的增长速度均高于江苏省平均水平。图
江苏省太湖流域污水处理能力建设比较 伴随着污水处理量的逐年递增,污泥产生量也持续增加。如下图所示,江苏 省太湖流域污泥产生量已从 2006 年得 87 万吨增长到了 2009 年得 160 吨。仅三4 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究年,污泥的产生量就几乎翻了一番。图
太湖流域(江苏)污泥产生量 1.2.2.污泥处置现状针对污泥产量逐年增加的现状,江苏省有针对性地出台了一系列相关政策。 2008 年,在《关于加强全省污水处理厂污泥处置工作的意见中》 ,提出要在 2010 年前实现 “全省所有城镇生活污水处理厂和工业废水集中处理厂污泥全部实现规 范化处置。 ”太湖流域各地也都相继编写了地区污泥处理处置规划。污泥焚烧、 污泥制砖、 污泥制肥料等无害化和资源化利用项目也在江苏省太湖流域各地得到 了广泛的试点。如下图所示,江苏省太湖流域的污泥处置比率逐年升高,已从 2006 年的 86%上升到了 2009 年的 95%。然而,不可忽视的是在污泥处置中,大 部分污泥的处置方式为在垃圾填埋场与垃圾进行混合填埋。 污泥于垃圾的混合填 埋由于缺乏专业的填埋场污染控制和污泥预处理技术, 从环境和健康多方面都存 在一定的潜在风险。而在污泥资源化利用方面,虽然污泥资源化利用项目逐年增 加,但随着污泥产生量基数的不断增加,污泥资源化利用比率却逐年下降。5 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究图
太湖流域(江苏)污泥处置和资源化利用比率 6 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究2. 江苏省太湖流域污泥处理处置技术经济评估2.1.2.1.1.污泥处理处置技术概述污泥处理技术污泥处理指对污水处理厂产生的污泥进行浓缩、脱水、干化、稳定化等处理 过程,以便于后续的污泥运输和污泥处置。 2.1.1.1 污泥浓缩、脱水、干化 污泥处理一般在污水处理厂进行,处理的主要目的为污泥含水率的降低,方 法包括污泥浓缩、污泥脱水、污泥干化等。主要的技术类别和原理见下表:表
污泥浓缩脱水干化主要工艺 技 术 类 别技 术 亚 类工艺原理重力 浓缩 浓缩 机械 浓缩 气浮 浓缩污泥在浓缩池中,通过重力作用,形成形成高浓度污泥层达到浓缩污泥 的目的。 采用机械方式浓缩污泥,主要有离心浓缩、带式浓缩、转鼓浓缩和螺压 浓缩等方式。 重力浓缩法相反,使污泥颗粒附上微细气泡而上浮至水面,然后用刮板 将浓缩污泥刮入排泥槽,污泥水则从池底流出。 经过浓缩的污泥与一定浓度的絮凝剂在静、动态混合器中充分混合以 后,污泥中的微小固体颗粒聚凝成体积较大的絮状团块,同时分离出自 由水,絮凝后的污泥被输送到浓缩重力脱水的滤带上,在重力的作用下 自由水被分离, 形成不流动状态的污泥, 然后夹持在上下两条网带之间, 经过楔形预压区、低压区和高压区由小到大的挤压力、剪切力作用下, 逐步挤压污泥,以达到最大程度的泥、水分离,最后形成滤饼排出。 利用污泥和水的比重差别,通过离心作用分离。带式 压滤 脱水 脱水 离心 脱水 板框 压滤 脱水通过滤板、滤框直接挤压过滤脱水。7 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究螺旋 压榨 脱水 真空 过滤 脱水 滚压 脱水 电渗 透脱 水 深度 脱水 直接 干化通过螺旋推进模式,压榨出污泥中的水分。利用抽真空的方法造成过滤介质两侧的压力差, 从而造成脱水推动力进 行污泥脱水。 将湿污泥 (含水率 85%―99.5%) 投入圆形污泥通道, 通道前端为浓缩区, 后端为脱水区。浓缩污泥在脱水区经深度挤压后由出口闸门排出,滤液 由通道两侧栅格的出水孔排出,并由脱水机下的污水槽收集。 由于污泥是由亲水性胶体和大颗粒凝聚体组成的非均相体系, 通过利用 外加直流电场可以增强污泥的脱水性能。 增加污泥调理过程,与机械脱水相结合,进一步脱水 直接热干燥技术是通过热空气从污泥表面去除水分。 热介质与污泥直接 接触,在此过程中吸收污泥中的水分,处理后的干污泥需与热介质进行 分离。排出的废气一部分通过热量回收系统回到原系统中再用,剩余的 部分经无害化后排放。 间接热干燥技术中,热介质并不与污泥直接接触,而是通过热交换器将 热传递给湿污泥,使污泥中的水分得以蒸发,因而热介质不仅仅限于气 体,也可用热油等液体。热介质的一部分回到原系统中再用,以节约能 源。 污泥高速通过,污泥层呈流化态,易于加热干化。流化床干化系统中污 泥颗粒温度一般为 40℃~85℃, 系统氧含量 3%, 热媒温度 180℃~220℃。加 热 方 式间接 干化 流化 床干 化热 干 化 干 化 设 备带式 干化污泥于传送带运行并接受加热干化。 带式干化的工作温度从环境温度到 65℃,系统氧含量 10%;桨叶 式干 化 卧式 转盘 式干 化 立式 圆盘 式干桨叶式干化通过采用中空桨叶和带中空夹层的外壳, 具有较高的热传递 面积和物料体积比。污泥颗粒温度&80℃,系统氧含量&10%,热媒温度 150℃~220℃。 卧式转盘式干化既可全干化, 也可半干化。 全干化工艺颗粒温度 105 ℃, 半干化工艺颗粒温度 100℃;系统氧含量&10%;热媒温度 200℃~300℃。立式圆盘式干化又被称为珍珠造粒工艺,,颗粒温度 100℃~40℃,系统 氧含量&5%,热媒温度 250℃~300℃。8 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究化喷雾 干化喷雾干化系统是利用雾化器将原料液分散为雾滴,并用热气体(空气、 氮气、过热蒸汽或烟气)干燥雾滴。污泥浓缩、脱水、干化主要技术的优缺点、适用性、发展趋势、效果见附件 1。 2.1.1.2 污泥稳定化 当污泥后续处置涉及堆肥、 农用等处置方式时, 需要对污泥进行稳定化处置, 以减少污泥中微生物、细菌等有害成分,提高污泥的理化稳定性。主要的稳定化 技术类别和原理见下表。表
污泥稳定化技术类别和原理 技术类 别技术亚 类 消化温 度工艺 中温厌氧 消化 高温厌氧 消化 连续消化原理 利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应,分解污泥中有机 物质,,温度维持在 35℃±2℃。 利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应,分解污泥中有机 物质,,温度维持在 55℃±2℃,适合嗜热产甲烷菌生长。 从投料启动后,经过一段时间的消化产气,每天或随时连 续定量的添加消化原料和排除旧料,其消化时间能够长期 连续进行。 启动时一次性投入较多的原料,当产气量趋于下降时,开 始定期添加新料和排除旧料,以维持比较稳定的产气率。 一次投料消化,运转期中不添加新料,当周期结束后,取 出旧料再重新投入新料消化。 污泥发酵完成后,直接出料。 污泥发酵完成后,回流到发酵池再次发酵。 在污泥混合物料所堆放的地面上铺设供风管道系统,通过 强制通风或抽气的方式为好氧发酵过程提供所需氧气。 采用轮式或履带式等翻(抛)堆设备不断翻滚污泥,使污 泥与空气充分接触,保持好氧发酵过程所需氧气。 采用轮式或履带式等翻(抛)堆设备定期翻滚污泥,使污 泥与空气充分接触,保持好氧发酵过程所需氧气。9厌氧消 化 投料运 转方式半连续消 化 批量消化 一次发酵 二次发酵发酵次 数 好氧发 酵 物料运 行方式静态发酵 动态发酵 间歇动态 发酵 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究发酵堆 体结构条垛式条垛式堆体高度一般 1~2 m,宽度一般 3~5 m。 发酵池式发酵仓为长槽形,发酵池上小下大,侧壁有 5° 倾角,堆高一般控制在 2~3 m。发酵池式自然通风供氧靠空气由堆体表面向堆体内扩散。强制通风空气由堆体底部进入,由堆体表面散出。强制抽风 供氧方 式 翻堆机械通风,但采用抽风的方式。发酵过程中,机械翻堆。强制通风 加翻堆 新型膜覆 盖高温好 氧发酵工 艺 碱性稳定 化强制通风加机械翻堆。将微孔功能膜作为脱水污泥好氧发酵处理覆盖物的工艺 技术。 碱性稳定化是在污泥中加入石灰或水泥窑灰等碱性物质, 使污泥 pH & 12 并保持一段时间,利用强碱性和石灰放出 的大量热能杀灭病原体、脱水、降低恶臭、颗粒化污泥和 钝化重金属。 污泥热解技术是指污泥中有机质在缺氧条件下加热到一 定温度裂解,转化为燃油、燃气、污泥碳和水的技术。碱性稳定化污泥热解 处理技术其它稳定化技术 污泥水热 处理技术水热处理技术是将污泥加热,在一定温度和压力下使污泥 中的粘性有机物水解,破坏污泥的胶体结构,改善脱水性 能和厌氧消化性能的技术,也称热调质。污泥稳定化主要技术的优缺点、适用性、发展趋势、效果见附件 1。10 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究2.1.2.污泥处置技术污泥处置指对经过脱水、稳定化等处理过程后的污泥进行的最终处置措施。 根据《城镇污水处理厂污泥处置-分类》(CJ/T239-2007),污泥处置的方式包括 以下四大类:表
污泥处置方式分类 序 号 1分类 污泥土地 利用 污泥填埋范围 农用 园林绿化 土地改良 单独填埋 混合填埋 特殊填埋备注 农田肥料、农田土壤改良材料 造林、育苗和园林绿化等的基质或肥料 盐碱地、沙化地和废弃矿场的土地改良材料 在专门填埋污泥的填埋场进行填埋处理 在城市生活垃圾填埋场进行混合填埋(含填埋场覆 盖材料利用) 填地和填海造地 制水泥的部分原料或添加料 制砖的部分原料 制轻质骨料(陶粒等)的部分原料 制生化纤维板等其它建筑材料的部分原料 在专门污泥焚烧炉焚烧 与生活垃圾一同焚烧 利用工业锅炉焚烧 利用火力发电厂锅炉焚烧23污泥建筑 材料利用制水泥添加料 制砖 制轻质骨料 制其它建筑材料4污泥焚烧单独焚烧 与垃圾混合焚烧 利用工业锅炉焚烧 送火力发电厂焚烧2.1.2.1 卫生填埋 污泥的卫生填埋始于 20 世纪 60 年代, 是在传统填埋的基础上从保护环境角 度出发,经过科学选址和必要的场地防护处理,具有严格管理制度的科学的工程 操作方法。目前已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术。污泥填埋分为单独填 埋和混合填埋,在欧洲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(Ko 雨 ngAetal,1996)。卫生填埋的处理工艺见下图。11 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究图
卫生填埋工艺流程图 污泥填埋前必须经过脱水工序,如果是普通脱水工艺,脱水后污泥含水率在 80%左右,必须加入填充剂才能达到污泥填埋所需要的力学指标,添加剂的加入 缩短了填埋场的寿命。 如果采用高干度脱水填埋工艺, 脱水后污泥含水率在 65% 左右,一般可以直接填埋(邓晓林等,2000)。 填埋并不能最终避免和消除污染,它仅仅是减缓了污染的时间而已。此外, 填埋需要占用大量土地,随着人口的增加,土地资源匾乏,可供填埋的场地己十 分有限。因此,近年来,在发达国家污泥填埋处置所占比例越来越小。但是综合 考虑各种处置方法的成本、对环境可能产生的影响及目前我国的实际情况,对污 泥实行填埋处置可能是未来一段时间内我国处置污泥的主要方法。 卫生填埋的优点是投资少、容量大、见效快。但同时,城市污泥卫生填埋也 存在许多问题:一方面,填埋的污泥中含有各种有毒有害物质,会通过雨水的侵 蚀和渗漏作用污染地表水和地下水。另一方面,污泥中含有大量有机物,填埋在 适宜的条件下会发生消化反应产生污泥气(沼气),一旦污泥气的压力释放不出去, 或遇上火种随时都可能发生爆炸,造成人员伤亡和财产损失。因此,建设污泥卫 生填埋场如同生活垃圾卫生填埋场一样, 地址须选择在底基渗透系数低且地下水 位不高的区域,填坑铺设防渗性能好的材料,卫生填埋场还应配设渗滤液收集装 置和气体导排设施,并对收集的渗滤液进行处理,以防新污染的产生。 2.1.2.2 焚烧 污泥焚烧是一种高温热处理技术, 它是以过量的空气与被处理的污泥在焚烧12 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究炉内进行氧化燃烧反应, 使污泥中的全部有机质、 病原体在 800-1200℃的高温下 发生氧化热解而被破坏。 城市污泥中含有大量的有机物和一定量的纤维素木质素, 焚烧正是利用污泥中有机成分较高、具有一定热值等特点来处置污泥的。污泥焚 烧要求污泥有较高的热值,因此污泥一般不进行消化处理(沈光范,2003)。焚烧 所需热量,主要靠污泥含有的有机物燃烧,如污泥所含有的有机物燃烧所产生的 热能不足以使污泥自燃时,则需补充燃料。焚烧工艺流程见下图。图
焚烧工艺流程图 污泥焚烧工艺按照所焚烧污泥种类的不同可以分为两大类:直接焚烧和干化 焚烧。直接焚烧,即将脱水污泥直接送往焚烧炉焚烧。由于脱水后的污泥含水率 较高(75%~80%),一般都需要在焚烧炉中掺入一定量的燃料(煤或油)以供辅助燃 烧。干化焚烧是指将脱水污泥进行干化处理后再进行焚烧。干化可以提高污泥的 低位热值, 使污泥燃烧释放的热量足以提供加热其他污泥到达燃烧温度所需要的 热量和发生燃烧反应所必须的活化能, 因此污泥干化焚烧一般不需要额外的辅助 燃料,与燃用劣质煤工艺相近。污泥的干化工艺一般采用间接干化,温度较低, 以防止污泥中的有机质分解。 污泥焚烧过程中的核心设备是焚烧炉。 焚烧炉的选用主要取决于污泥的处理 量及其特性,以及财力、技术等。对于处理量小、热值低的污泥采用投资较少的 简易焚烧炉是恰当的;而处理量大,资源利用率高的污泥可使用投资较大、技术13 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究装备较好的焚烧炉。目前使用的有立式多层炉、回转窑炉、流化床炉、喷射焚烧 炉等(张宁生等,2003)。流化床焚烧炉已被广泛用于焚烧城市生活垃圾和有害固 体废弃物。日本、美国、欧洲各国非常重视流化床焚烧炉技术的发展。 焚烧是最彻底的处置方法,它的主要优点是:①污泥被焚烧为灰烬,体积大 幅度减少;②所有病原物被杀灭,有毒有机污染物被氧化;③处理效率高,占地面 积小。但同时污泥焚烧也存在着不少问题:①投资和操作费用较高;②计划实施较 困难;③焚烧产生的气体若控制不当可能会产生二次污染(二f英等);④污泥中的 有用成分未得到充分的利用。 污泥焚烧产生的 502、二f英及焚烧灰渣中的重金属等有毒有害物质可以采 取以下方法进行控制:(1)50:的控制。可在燃料中混入石灰石或生石灰脱硫,效果 很好且价格低廉。由于城市污泥的含硫量较一般烧煤要低,因此,在污泥焚烧过 程中,只要加强控制,便能有效抑制 50:的危害。(2)重金属的控制。虽然污泥焚 烧后的灰渣及飞灰体积比焚烧前大大减少, 但有害重金属大多数都富集在残渣中, 砷、汞主要富集在飞灰中。在重金属含量不超标的情况下可考虑综合利用,如制 水泥、造砖等。若含量超标,不允许直接填埋,通常是采用飞灰再燃装置进行高 温熔融处理后,再进行填埋,或采用化学方法将超标的重金属淋滤出来,达标后 再利用。(3)二f英的控制。污泥焚烧产生的二f英是一种剧毒物质,因此必须 严格控制二f英的排放。通常的做法有:在燃料中添加化学药剂阻止二f英的生 成;在燃烧过程中提高, ’3T”(Turbulence、Temperature、Time)作用效果,使燃 烧物与氧充分搅拌混合,造成富氧燃烧状态,减少二f英前驱物的生成;在废气 处理过程中采用袋式除尘器或活性焦炭有效抑制二f英类物质的重新生成和吸 附二f英类物质。 2.1.2.3 土地利用 污泥中含有丰富的有机物和 N、P、K等营养元素以及植物所必须的各种微 量元素 Ca、Mg、Cu、Zn、Fe 等,能够改善土壤结构,增加土壤肥力,促进作 物的生长。实践证明,用污泥作为肥料使用,土壤的持水能力、毛细血管孔隙和 离子交换能力、有机质含量、总氮等土壤养分含量均有所提高。此外,污泥还能 够改变土壤的生物学性状,使土壤中微生物总量及放线菌所占比例增加,土壤的 代谢强度提高。14 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究污泥的土地利用包括直接利用、 堆肥后利用以及达到一定标准时用作垃圾填 埋场的覆盖土。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、育苗基质以及土地 修复与重建和替代填埋场的覆盖用粘土。 2.1.2.4 建材利用 污泥建材化是污泥资源化技术的重要发展方向之一。污泥含有机物 60%- 70%,无机物(Al、Si、Fe、Ca)30%-40%,类似于常用建筑材料的原料成分, 这为污泥建材化提供了可能和条件。污泥建材化主要包括制造砖、水泥、陶粒、 玻璃、生化纤维板等。目前研究较多的是污泥制砖,分污泥焚烧灰制砖和污泥直 接制砖。西方国家常采用污泥焚烧灰制砖,而我国则倾向采用干化污泥制砖,充 分利用污泥中有机质的发热量,降低烧砖能耗。污泥砖在焙烧过程中病原菌可全 部被杀灭,重金属(As、Cd、Cr、Cu、Pb 等)被固结,实现污泥的无害化。也 有一些研究采用城市污水厂污泥替代河道淤泥或部分粘土烧制轻质陶粒, 取得了 较好的效果。充分利用污泥有机质作为焙烧过程的发泡剂,不仅能够降低原料成 本,获得性能优异的陶粒及轻质材料,还在一定程度上解决污泥出路问题。 另外污泥灰分高,其化学特性与水泥生产所用原料基本相似,污泥制水泥成 为可能。污泥经过干化和研磨后添加适量石灰即可制成水泥。此外,水泥窑具有 燃烧炉温高和处理物料量大等特点, 利用城市污泥烧制水泥同时兼具减容和减量 作用。2.2.2.2.1.江苏省太湖流域污泥处理处置技术应用现状江苏省太湖流域污泥处理技术应用现状目前,江苏省太湖流域主要污水处理厂污泥处理的方式以机械脱水为主,有 少量采用重力脱水和机械压滤的污水处理厂。在机械脱水方式中,又以离心脱水 和带式压滤脱水为主, 脱水后污泥含水率在 80%左右。 脱水效率更高的板框压滤 脱水也有少量应用,脱水后效率可达 60%。15 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究Box 1
无锡新城污水处理厂污泥 60%脱水技术 无锡国联环保集团能源有限公司开发了污泥调质板框深度脱水技术, 并在无 锡新城污水处理厂建成了处理设施实体。下图为其技术概要图。新城污水处理厂日处理污水 15 万吨,产生含 80%的污泥 100 吨。通过添加 两种负有自主知识产权的助剂,对污泥进行深度调质后,采用先进的板框压滤机 对污泥进行一次性脱水到低于 60%,含水率低于 60%的污泥成固态,气味小, 较稳定,有效地解决了污水处理厂污泥储存运输问题。以无锡市为例,无锡市区主要污水处理厂污泥处理方式见下表:序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 惠山区 锡山区 滨湖区 新区 中心城区 所在区 污水厂名称 芦村污水厂 城北污水厂 太湖新城污水厂 新城污水厂 梅村污水厂 硕放污水厂 无锡太湖国家旅游度假区污水处理厂 无锡市锡山区污水处理厂 无锡后墅污水处理厂(红豆) 无锡市锡山区东港污水处理厂 无锡市锡山区锡北污水处理厂 无锡市锡山区安镇污水处理厂 无锡市锡山区鹅湖污水处理厂 无锡惠山环保水务有限公司(前洲厂) 无锡惠山水处理有限公司16污泥处理工艺 二级中温好氧消化 浓缩、压滤脱水 重力机械脱水 板框压滤 带式脱水机 带式脱水机 带式浓缩脱水机 离心脱水、固化 离心脱水 离心脱水 离心脱水 离心脱水 离心脱水 带式压滤机 带式压滤机 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究16 17 18 19 20 21凯发新泉水务(无锡)有限公司 无锡玉祁永新污水处理有限公司 无锡惠山环保水务有限公司(杨市厂) 无锡惠山环保水务有限公司(洛社厂) 无锡市惠山区阳山综合污水处理厂 无锡钱惠污水处理有限公司带式压滤机 带式压滤机 带式压滤机 带式压滤机 带式压滤机 带式压滤机由上表可见,无锡市主要的 21 家污水处理厂中,采用带式压滤的污水处理 厂达到了 11 家,采用离心脱水的达到了 6 家,带式压滤和理性脱水处理是无锡 市各污水处理厂普遍采用的污泥处理技术。 2.2.2. 江苏省太湖流域污泥处置技术应用现状目前,江苏省城镇污水处理厂产生的污泥处置途径主要有焚烧处置、填埋、 堆肥、生产建材以及其他方式。经调查,见下图所示,目前全省 380 座城镇污水 处理厂中有 36%的污水处理厂选择焚烧方式处置污泥, 23%的污水处理厂选择填 埋的方式处置污泥,16%的污水处理厂选择堆肥利用的方式处置污泥,21%的污 水处理厂选择生产建材的方式处置利用污泥,另有 4%的污水处理厂选择其他的 方式对所产生的污泥进行处置。图
江苏省污泥处置方式 江苏省太湖流域经济发展水平和环境保护要求较高, 在处置方式的选择和实 践上更倾向于无害化程度较高的焚烧、干化建材利用等方式,污泥填埋和堆肥处17 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究置的比例显著低于江苏省平均水平。以常州为例,污泥填埋处置的比例几乎为零 见下图所示。图
常州市污泥处置方式 2.3.江苏省太湖流域污泥处理处置技术成本效益分析为深入分析太湖流域污泥处理处置不同技术的成本效益, 同时完善配套经济政策的数据支撑,本研究调研了太湖流域常州、苏州等地的污泥处理处置企业, 涉及污水处理厂污泥处理,污泥热电厂焚烧处置、污泥制砖、污泥水泥窖协同焚 烧、污泥制绿化用肥多种处置方式。研究不同污泥处理处置技术全过程情况和核 算了不同环节的成本效益。 2.3.1. 热电厂协同焚烧技术全过程成本效益评估热电厂协同焚烧处置技术的全过程包括,污水处理厂内部的污泥离心脱水, 污泥运输,以及热电厂内的污泥焚烧处置。调研企业为热电联产型企业,其“城 市污泥处置”项目整合了热电厂资源,通过技术改造,利用循环流化床锅炉直接 掺烧含水率为 80%的城市污水处理厂污泥,其处置原理是将污泥直接喷入热电企 业循环流化床锅炉内焚烧。焚烧产生的灰渣则可作为制砖和筑路等材料。该项目 利用了热电厂余热作为污泥干化的热源, 又利用了热电厂已有的焚烧和尾气处理18 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究设备,对热电厂的改造工程量不大,施工周期较短。具体工艺流程见下图所示。污水处理污泥运输 煤炭 循环流化床锅 炉 碱、石灰、水厂内输送系统烟气电除尘脱硫塔烟囱焚烧灰砖厂图
热电厂协同焚烧处置全过程流程图 热电厂协同焚烧处置全过程中,污泥处理成本为 86 元每吨 80%的污泥,污 泥运输成本为 12 元每吨 80%的污泥,污泥处置成本为 125 元每吨 80%的污泥。 全过程污泥处置成本为 223 元每吨 80%的污泥。 其中污水处理费中用于污泥处置 处置的费用补贴了污泥处置环节, 补贴标准为 128 元每吨 80%的污泥。 在污水处 理环节,由于污水处理厂属 TOT 性质,TOT 运营的协议中包括了污水厂自付污 泥处理费用的条款,因此,不对污泥处理过程进行补贴。污泥热电厂协同焚烧处 置的全过程成本见下表。表
热电厂协同焚烧处置全过程成本 项目 污泥处理 污泥运输成本 处置企业成本运行成本投资成本耗能 药剂 设备维修 税收 单位运行成本 单位投资成本19单位 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥86 12 66 45 26.625 18.875 75 8.875 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究单位处置成本 全过程总成本 污泥处置费用补贴元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥125 223 1282.3.2.污泥制砖技术全过程成本效益评估污泥制砖处置全过程包括污水处理厂污泥脱水处理、 污泥运输以及污泥处置 企业制砖处置。调研的处置企业主要经营生产多孔砖的砖瓦材料,在经营中接收 城市污水厂污泥进行干化制砖。其操作过程主要包括:储存污泥进行自然风干和 烟气烘干后,将污泥与其他原料(如粘土)混合搅拌已达到调整含水率与性质的 作用,最后加压成型,焙烧后制成污泥砖。由于污泥中含有大量有机物,焙烧能 够充分利用污泥燃烧产生热能,利用了污泥的热值,节约能源,且价格较低,但 缺点是在高温焙烧时, 有机物转化为气体, 致使污泥砖表面不平整, 抗压强度低, 容易产生裂缝。 此外, 在砖的焙烧过程中, 可能会有有害气体放出造成空气污染。 具体工艺流程见下图所示。图
污泥制砖处置全过程流程图污泥制砖处置全过程中,污泥处理成本为 86 元每吨 80%污泥,运输成本为 30 元每吨 80%污泥,处置成本为 75 元每吨 80%污泥。污水处理收费中用于污泥 处理处置的补贴主要发生在污泥处置环节,补贴标准为 108 元每吨 80%的污泥。 由于污泥用于制砖可节约煤渣等原料的投入,以煤渣成本计算,污泥制砖工艺的20 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究原料节约收益为 60 元每吨 80%的污泥。污泥制砖处置全过程成本见下表:表
污泥制砖处置全过程成本 项目 处理成本 运输成本 处置 运行成本 成本 投资成本单位运行成本 总投资 设备使用年限 污泥处理量 单位投资成本单位处置总成本 污泥处置费用补贴 原料节约1 吨 80%湿污泥可替代煤渣量 原料价格 单位原料节约单位 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 万元 年 吨/天 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 吨 元/吨 元/吨 80%污泥86 30 70
5 75 108 0.5 120 602.3.3.污泥水泥窖协同焚烧技术全过程成本效益评估污泥水泥窖协同焚烧处置全过程包括污泥处理、 污泥运输以及污泥水泥窖协 同焚烧。调研的污泥处置企业为专业从事水泥、商品混凝土生产销售的企业,其 利用水泥窑进行协同无害化处置污泥的项目日处理能力 120 吨。 该项目污泥处置 流程为:湿污泥经专用车辆运至污泥接收场所,卸车前自动打开顶盖,污泥卸至 储存仓中, 储存仓下部设有矩形出料口,再通过给料机、柱塞泵送至水泥窑 1100 度的高温部位,进行焚烧处置;污泥接收厂房抽气,呈负压状态,保证污泥卸车 处置臭气送入窑内焚烧。污泥从接收到处置全程自动化,工艺流程简洁、可靠, 可根据污泥处置量,调整水泥系统工艺参数,实现污泥处置控制与水泥窑控制无 缝对接,从而充分发挥水泥窑高温、大容量特性,有机物在高温及长时间的停留 状态下被彻底焚毁,熔融状态下的水泥熟料经急速冷却,被焚毁有机物中的二恶 英生成物不具备再次生成二恶英的条件;同时灰渣混合在熟料中,无固体废物产 生。具体工艺流程见下图所示。21 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究图
污泥水泥窖协同焚烧处置全过程流程图污泥水泥窖协同焚烧处置全过程中, 污泥处理成本为 86 元每吨 80%的污泥, 污泥运输成本为 27 元每吨 80%的污泥, 污泥处置成本为 107 元每吨 80%的污泥。 污泥处置费用补贴给污泥处置企业, 补贴标准为 120 元每吨 80%的污泥。 由于焚 烧污泥可以减少水泥生产所需石灰石和粘土等原料的投入, 因此原料节约导致的 收益为 36 元每吨 80%的污泥。表
污泥水泥窖协同焚烧处置全过程成本 项目 处理成本 运输成本 处置成本单位运行成本 总投资 设备使用年限 污泥处理量 单位投资成本 单位处置总成本 污泥处置费用补贴 原料节约 1 吨 80%湿污泥可替代原料 原料价格 单位原料节约运行成本 投资成本单位 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 万元 年 吨/天 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 吨 元/吨 元/吨 80%污泥86 27 39
68 107 120 0.06 600 362.3.4.污泥制绿化用肥技术全过程成本效益评估污泥制绿化用肥技术全过程包括污泥处理、 污泥运输及污泥的堆肥处置过程。 调研的污泥处置企业的处置能力为每天 100 吨污泥,处置工艺为高温好氧发酵。 具体的工艺原理是在有氧条件下,好氧细菌对废物进行吸收、氧化、分解的处理 过程,在污泥中加入一定比例的膨松剂和调理剂(如秸杆、稻草、木屑或生活垃 圾等) ,利用微生物群落在潮湿环境下对多种有机物进行氧化分解并转化为类腐22 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究殖质。具体工艺流程见下图所示。污泥处理污泥运输污泥进厂 微生物菌种发酵调理材料混合生物发酵生物除臭或光氧除臭二次发酵粉碎过筛检测 绿化专用有机肥料、 基质土图
污泥制绿化用肥全过程流程图污泥制绿化用肥全过程中,污泥在污水厂内部的脱水处理成本为 86 元每吨 80%的污泥,污泥运输成本为 40 元每吨 80%的污泥,污泥处置成本为 111 元每 吨 80%的污泥。污泥处置直接补贴污泥处置企业,补贴标准为 100 元每吨 80% 的污泥。另外,由于污泥为其有机肥产品的主要原料,产品销售收益也为污泥处 置的收益之一,为 120 元每吨 80%的污泥。表
污泥制绿化用肥全过程成本 项目 处理成本 运输成本23单位 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥86 40 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究处置成本单位运行成本 总投资 设备使用年限 污泥处理量 单位投资成本 单位处置总成本 污泥处置费用补贴 产品销售 2.3.5. 污泥处理处置技术评估总结运行成本 投资成本元/吨 80%污泥 万元 年 吨/ 天 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥 元/吨 80%污泥100
11 111 100 120图
不同污泥处理处置技术路线全过程处置成本 从污泥处理处置不同技术路线的全过程来看,单从成本而言,各种污泥处理 处置技术路线的成本差异并不明显,基本都在 190-240 元区间,这种差别与不同 污泥处理处置技术的方式以及调研企业的规模都有关系,但总的来看,可以说明 污泥处理处置全过程在成本上差异并不显著。然而,如果考虑污泥处理处置的效 益,则不同处置成本之间就会产生显著差异。由于热电厂焚烧处置的污泥本身含 水率较高(80%) ,因此不会产生额外的能量转化为电能,反而需要能量来蒸发 水分,其处置并没有额外效益。污泥制砖和水泥窖协同焚烧处置由于可将污泥作 为原材料,节约了原料的成本,因此有一定的经济效益,其效益经核算分别为 60 元每吨 80%的污泥和 36 元每吨 80%的污泥。 污泥制绿化用肥以污泥为主要原 料,其原料节约的效益最大,达到了 120 元每吨 80%的污泥。24 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究图
不同处置方式的成本效益 因此,综合考虑污泥处理处置的成本效益后,不同处置方式的综合成本效益 产生了较大的差异。 污泥制绿化用肥产生了 9 元每吨 80%污泥的正效益。 污泥制 砖和污泥水泥窖协同焚烧处置由于有一定的效益存在, 其综合成本效益有所增加, 但仍未净成本,分别为 15 元每吨 80%的污泥以及 71 元每吨 80%的污泥。热电 厂焚烧处置的成本效益最差,净成本达到 125 元每吨 80%的污泥。2.4.江苏省太湖流域污泥处理处置推荐技术路线污水处理厂出泥含水率要求以及最终的污泥处置方式选择是江苏省太湖流域污泥处置技术路线选择过程中的两个主要问题。 2.4.1. 污泥含水率的选择目前污水处理厂污泥处理后出厂含水率一般在 80%左右, 后续的包括电厂焚25 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究烧、 水泥厂焚烧等处置设施的建设也都围绕着含水率 80%的污泥性质建设。 然而, 80%的污泥在各种处理处置手段中,尤其是污泥焚烧处理中劣势逐渐显现。80% 的污泥由于含水率较高,在污泥运输中,成本效益很低,每运送一吨干污泥,要 运送 4 吨附带的水份。80%含水率的污泥用于火电厂或水泥厂协同焚烧时,污泥 中大量的水分会导致较多的能源消耗。同时,由于 80%的污泥含水率较高,其物 理和化学性质均不稳定, 无论是用于填埋场填埋还是堆肥处置, 都有明显的劣势。 针对这些情况,目前我国各地已明确规定进入填埋场的污泥含水率需低于 60% (城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋泥质 CJ/T 249-2007) ,污泥农用的标准也 要求含水率低于 60%(城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质 CJ/T309-2009) 。污 泥焚烧处置中含水率目前也有 60%要求的趋势。另外,污泥一次脱水到 20%后 再处置的方式也有相关的研究和讨论。因此,为研究污泥脱水率的最有情况,本 研究基于调研结果,开展了污泥含水率 80%,60%,20%的三种情景的成本效益 分析。 为方便三种情景的比较, 所有的成本均转化为单位干污泥的处理处置成本。 各种情景包括的污泥处理方式包括:离心脱水处理,板框压滤脱水处理以及 污泥热干化。处置方式包括热电厂协同焚烧处置、污泥制砖处置、污泥水泥窑协 同焚烧处置以及污泥制绿化用肥处置。 污泥含水率为 80%对应的处理方式为离心 脱水处理, 处置方式涵盖所有四种处置。 污泥含水率为 60%对应的处理方式为板 框压滤脱水, 处置方式涵盖所有四种处置。 污泥含水率为 20%对应的处理方式为 热干化处理,对应的处置方式为热电厂及水泥窖协同焚烧。三种情景对应的技术 路线见下图。26 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究图
污泥处理处置三种情景对应的技术路线 2.4.1.1 污泥处理 基于上文的成本效益分析结果,污泥脱水到 80%的成本为 86 元每吨 80%的 污泥,换算为干污泥为 430 元每吨干污泥。 污泥脱水到 60%的处理情景基于无锡市新城污水处理厂, 其污泥脱水成本为 130 元每吨 80%的污泥,换算为干污泥为 650 元每段 80%的干污泥。27 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究Box 2
无锡新城污水处理厂污泥 60%脱水技术 无锡国联环保集团能源有限公司开发了污泥调质板框深度脱水技术, 并在无 锡新城污水处理厂建成了处理设施实体。下图为其技术概要图。新城污水处理厂日处理污水 15 万吨,产生含 80%的污泥 100 吨。通过添加 两种负有自主知识产权的助剂,对污泥进行深度调质后,采用先进的板框压滤机 对污泥进行一次性脱水到低于 60%,含水率低于 60%的污泥成固态,气味小, 较稳定,有效地解决了污水处理厂污泥储存运输问题。污泥脱水到 20%的处理情景基于苏州工业园区中法环境污泥干化项目, 其污 泥脱水到 20%的成本为 144.8 元每吨 80%的污泥,换算为干污泥为 723.8 元每吨 干污泥。Box 3
苏州工业园区污泥干化项目 苏州工业园区污泥干化处置项目设计总规模为日处理 900 吨湿污泥。其中, 一期工程项目占地面积约 20 亩,设计规模日处理 300 吨湿污泥。项目位于苏州 东吴热电厂厂区内,紧邻苏州工业园区第二污水处理厂,采用国际领先的污泥干 化技术、 装备, 利用热电厂的剩余蒸汽和污水厂的中水将含水率 80%的湿污泥干 化至含水率 10-30%的干污泥,再与煤掺和后做为燃料送入热电厂锅炉内焚烧, 热水回到热电厂循环利用,剩余灰份用于道路建设等。 该项目由中新苏州工业园区市政公用发展集团有限公司(简称“中新公用” ) 旗下苏州工业园区中法环境技术有限公司投资、建设、运营,总投资 2.16 亿元, 已被评选为“江苏城建示范工程” 。投运后,节省燃煤 30 吨/天,年节约过万吨,28 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究减少二氧化碳排放 60 吨/天。技术流程概述见下图。由下图可见,随着污泥含水率的减少,污泥处理的成本也逐渐升高。这与采 用的不同处理技术有关。其中 80%的污泥采用的是离心机脱水技术,而脱水到 60%的要求则需采用更先进、成本更好的板框压滤技术。污泥含水率到 20%的脱 水技术采用的则非机械脱水,而是直接加热烘干的技术,因此成本相对更好。图
污泥处理不同情景成本效益比较 2.4.1.2 污泥运输 污泥含水率的高低会极大的影响污泥的重量,从而影响运输成本。以日产生29 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究100 吨 80%污泥的污水处理厂为例,如污泥含水率降到 60%,则污泥重量减少到 50 吨,减少了 100%,对应的污泥运输成本也将有 100%的降幅。 基于 80%污泥的平均运输成本 27 元/吨,换算为干污泥为 135 元/吨,60%的 污泥和 20%污泥的运输成本分别为 67.5 元每吨干污泥和 33.75 元每吨干污泥。 运 输成本成倍数下降。见下图所示。图
污泥运输不同情景成本效益分析 2.4.1.3 污泥处置 污泥含水率的变化对处置环节的成本效益影响主要体现在污泥焚烧中由于 水分减少而导致的能源消耗节约以及污泥处置前进一步脱水环节减少而导致的 成本节约。本研究针对污泥热电厂协同焚烧、污泥制砖、污泥水泥窖协同焚烧、 污泥制绿化用肥四种处置方式,在污泥含水率 80%,60%及 20%的三种情景分别 作了分析。 (1) 污泥热电厂协同焚烧处置污泥含水率 80%时,根据上文结果,污泥处置成本为 125 元每吨 80%的污 泥,折合 625 元每吨干污泥。 污泥含水率达到 60%时,成本的变化有增加和减少两个方面。成本的增加 主要是因为热电厂的污泥输送管道等相关设备主要围绕 80%的流质污泥设计, 当 污泥脱水到 60%时,将变为固态,因此输送管道等相关设备需要重新建设。基于 调研数据,成本增加为 8 元每吨 80%的污泥,折算为 40 元每吨干污泥。成本减30 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究少主要是因为污泥含水率减少而导致在焚烧炉内, 用于蒸发水分的能源消耗减少。 这部分能量的计算可采用公式: 能耗=液态水加热能耗+液态水汽化能耗+气态水加热能耗 基于调研数据和原煤现价, 当污泥含水率为 60%时, 由于污泥含水率减少而 导致的能源节约为 253.04 元每吨干污泥。 因此,总的来看,污泥含水率达到 60%时,污泥热电厂协同焚烧的成本减少 了 213.04 元每吨干污泥。较含水率为 80%时的处置成本减少 34.09%。 污泥含水率为 20%时,成本的变化同样有增加和减少两个方面。20%污泥 与 80%污泥想比较,物理性质的主要变化同样是从流质到固态,因此,设备的更 新与 60%污泥类似。参照 60%含水率变化的结果,设备更新的成本增加同样为 40 元每吨干污泥。 在成本减少方面,基于能耗计算公式,当污泥含水率降至 20%时,能源节约 收益为 379.56 元每吨干污泥。 因此,总的来看,污泥含水率达到 20%,污泥热电厂协同焚烧的成本减少了 339.56 元每吨干污泥。较含水率为 80%时的处置成本减少 54.33%。图
热电厂协同焚烧污泥含水率变化成本效益比较 由上图可见,在污泥热电厂协同焚烧处置中,污泥含水率的变化对处置的成 本效益影响较大, 污泥含水率从 80%到 60%以及 20%, 成本节约分别达到了 34.09% 和 54.33%。31 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究(2)污泥制砖处置污泥含水率 80%时,根据上文结果,污泥处置成本为 75.32 元每吨 80%的 污泥,折合 377 元每吨干污泥。 污泥含水率达到 60%时,对于调研的制砖厂而言,由于不需再设置干化过 程, 相关成本有所下降。 但成本下降幅度较小, 因为砖厂预干化的成本本身较低。 其工艺为在污泥储存场所下方埋设烟气管道, 通过鼓风机将砖窑热气导入污泥储 存场下方,从而起到干化污泥的效果。因此,当没有污泥干化措施时,鼓风机和 送风通道等成本将有所节约。由于烟气管道建设成本较低,且基本无相关维护成 本。因此,成本的减少主要来自于风机运行成本的节约,经过核算,成本节约为 8.23 元每吨干污泥。因此,当污泥脱水率达 60%时,其处置成本为 368 元每吨干 污泥。成本减少约 2.18%。 (3) 污泥热水泥窖协同焚烧处置污泥含水率 80%时,根据上文结果,污泥处置成本为 107.5 元每吨 80%的 污泥,折合 537 元每吨干污泥。 污泥含水率达到 60%时,成本的变化有增加和减少两个方面。成本的增加 同火电厂一样, 主要是因为水泥厂的污泥输送管道等相关设备主要围绕 80%的流 质污泥设计,当污泥脱水到 60%时,将变为固态,因此输送管道等相关设备需要 重新建设。故可采用火电厂数据,成本增加设为 8 元每吨 80%的污泥,折算为 40 元每吨干污泥。成本减少主要是因为污泥含水率减少而导致在水泥窖内,用 于蒸发水分的能源消耗减少。与火电厂焚烧不同的是,水泥窖内温度较高,为 1000 摄氏度。这部分的能耗计算采用公式: 能耗=液态水加热能耗+液态水汽化能耗+气态水加热能耗 基于调研数据和原煤现价, 当污泥含水率为 60%时, 由于污泥含水率减少而 导致的能源节约为 264.09 元每吨干污泥。 因此,总的来看,污泥含水率达到 60%时,污泥热电厂协同焚烧的成本减少 了 224.09 元每吨干污泥。较含水率为 80%时的处置成本减少 41.69%。 污泥含水率为 20%时,成本的变化同样有增加和减少两个方面。20%污泥 与 80%污泥想比较,物理性质的主要变化同样是从流质到固态,因此,设备的更 新与 60%污泥类似。参照 60%含水率变化的结果,设备更新的成本增加同样为32 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究40 元每吨干污泥。 在成本减少方面,基于能耗计算公式,当污泥含水率降至 20%时,能源节约 收益为 396.13 元每吨干污泥。 因此,总的来看,污泥含水率达到 20%,污泥热电厂协同焚烧的成本减少了 356.13 元每吨干污泥。较含水率为 80%时的处置成本减少 66.26%。图
水泥窖协同焚烧污泥含水率变化成本效益比较 由上图可见,在污泥水泥窖协同焚烧处置中,污泥含水率的变化对处置的成 本效益影响较大, 污泥含水率从 80%到 60%以及 20%, 成本节约分别达到了 41.69% 和 66.26%。 (4) 污泥制绿化用肥污泥含水率 80%时,根据上文结果,污泥处置成本为 110.96 元每吨 80%的 污泥,折合 555 元每吨干污泥。 污泥含水率达到 60%时,处置成本没有变化。这与污泥制绿化用肥的工艺 有关。在相关工艺中,污泥并不需经过预干化处理,污泥含水率的调节主要通过 增加秸秆等固体添加剂。秸秆等物料的增加会增加绿化用肥的产量,因此并不属 于调节污泥含水率而导致的成本增加范畴。2.4.1.4 污泥处理处置全过程成本效益情景分析 如下图所示,对比污泥含水率 80%和 60%两种情景,可以发现在污泥制砖33 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究以及污泥制绿化用肥两种处置方式中, 污泥脱水到 60%再进行处置全过程的成本 要高于污泥含水率 80%的情况。 其中的原因主要有三个方面: 1) 污泥脱水到 60% 需要更高的脱水处理成本。2)污泥制绿化用肥对污泥含水率没有要求,脱水到 60%的污泥不会减少处置过程的成本;另外,虽然污泥制砖对污泥的含水率有要 求,60%含水率的污泥可以减少污泥预干化的成本,但由于制砖预干化处置过程 采用的是利用砖窑在原有污泥堆置场所进行烟气烘干,预处理成本较低,因此污 泥含水率降低到 60%对制砖处置的成本减少较小。3)污泥运输成本在全过程成 本中的比重较小,虽然运输成本成倍数减少,但仍无法抵消污泥脱水过程成本的 大量增加。因此,总体而言,在污泥制砖以及污泥制绿化用肥料这两种处置方式 中,污泥含水率 60%的全过程成本效益较低,60%的污泥含水率出厂要求不宜推 广到这两种处置方式。 在热电厂协同焚烧以及水泥窖协同焚烧两种处置方式中,污泥含水率 60% 的情景下, 其全过程成本效益要优于污泥含水率 80%的情景。 其原因主要是污泥 含水率降低后,将显著减少在焚烧过程中用于蒸发水分的那部分能源消耗,其能 耗成本减少和运输成本减少超过了污泥脱水过程的成本增加。然而,从下图也可 以发现,污泥含水率 60%时,焚烧处置全过程的成本节约幅度较小,热电厂协同 焚烧和水泥窑协同焚烧的成本节约分别为 5.09%和 6.49%。从成本效益的角度来 看,成本节约的驱动力并不强。但是,污泥含水率低于 60%后,其优势不仅体现 在成本上。在运输过程中,含水率 60%的污泥由于是固态,基本可以杜绝 80% 流质污泥运输过程的跑冒滴漏。另外,80%的污泥由于含水量很高,在锅炉中被 加热生成大量蒸汽后,对于锅炉和管道的腐蚀也将更为严重。热电厂和水泥厂焚 烧含水率低于 60%的污泥有益于设备维护,维持主营业务的正常生产。因此,综 合考虑成本、运输、设备等方面,污泥出厂含水率低于 60%的要求适用于热电厂 协同焚烧及水泥窖协同焚烧的处置工艺。 另外, 当污泥含水率从 80%降低到 60% 时,水泥窖协同焚烧的成本节约效益要高于热电厂,这主要是因为水泥厂的炉温 要高于火电厂,炉温高时,用于蒸发水分的能量也更高。因此,可以优先考虑在 水泥窖协同焚烧工艺中设置污泥出厂含水率低于 60%的要求。34 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究图
污泥含水率 80%和 60%全过程成本对比 根据上文情景设定,污泥含水率达到 20%时,其处置方式以焚烧为主。如下 图所示, 热电厂协同焚烧以及水泥窖协同焚烧两种处置方式的全过程成本均随着 污泥含水率的降低而减少。在热电厂协同焚烧处置方式中,污泥含水率为 20% 时,其污泥处置成本较含水率为 60%的污泥减少了 7.65%,较 80%含水率的污泥 减少了 12.35%。在水泥窖协同焚烧处置中,污泥含水率为 20%时,其污泥处置 成本较含水率为 60%的污泥减少了 8.92%, 较 80%含水率的污泥减少了 14.83%。 由此可见,污泥含水率为 20%时,其成本节约效果更明显。然而虽然 20%含水 率的污泥在焚烧处置中存在较明显的成本节约优势, 但污泥直接热干化处理需要 与热电厂就近共建, 从而可利用热电厂余热对污泥进行干化, 降低热干化的成本。 因此。20%污泥含水率的处置需结合地区特征情况,有选择地试点推广。35 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究图
污泥含水率 80% 60% 20%
三种情景处置全过程成本比较 因此,结合上文的分析结果。在污水处理厂污泥出厂含水率的要求方面,应 根据不同的污泥处置方式选择相应的含水率要求。如下表所示,当污泥进行填埋 处置时, 80%的流质污泥会严重影响填埋场的物理结构安全同时也容易造成渗滤 液污染,因此,根据最新的《城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋泥质》要求 , 污泥含水率必须在 60%以下; 当污泥采用单独焚烧及协同焚烧处置方式时, 应逐 步要求污泥含水率降到 60%一下, 并鼓励有条件的地区直接将污泥干化至含水率 低于 20%。当污泥采用制砖处置时,根据制砖工艺的不同也应有所差别,对于可 以利用现有厂房设备,利用砖厂余热进行低成本预干化处置的工艺,可将深度干 化脱水的过程放在制砖企业完成;而对于需要重新建设预干化厂房及设备,预干 化成本较高的制砖企业,从成本效益的角度出发,应要求污水处理厂出厂污泥含 水率低于 60%。当污泥用于制绿化用肥时,也应根据不同的工艺区别对待。对于 直接以污泥为原料堆肥的工艺,根据最佳可行技术指南,从应要求污泥含水率低 于 60%; 而当堆肥工艺采用添加其他原料对污泥含水率进行调节时, 则不需要求 污泥含水率到 60%。表
污泥含水率要求建议 污泥处置方式 填埋污 泥 含 水 参考依据 率要求 60% 城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋泥质(CJT36 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究热电厂协同焚烧 污泥制砖(有专用预 干化处理设施) 污泥制砖 水泥窖协同焚烧 污泥制绿化用肥 (添加物料) 污泥制绿化用肥 (直接堆肥)60% 60% 80% 60% 80% 60%249-2007) 本研究 本研究 本研究 本研究 本研究 城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳 可行技术指南(HJ-BAT-002)2.4.2.污泥处置方式的选择基于上文成本效益的分析结果,仅从成本效益而言,污泥制绿化用肥产生了 9 元每吨 80%污泥的正效益。其次为污泥制砖和污泥水泥窖协同焚烧处置,分别 为-15 元每吨 80%的污泥以及-71 元每吨 80%的污泥。热电厂焚烧处置的成本效 益最差,为-125 元每吨 80%的污泥。然而污泥处理处置技术的选择不仅要考虑 技术的成本效益, 还需要注重污泥处置的技术是否先进, 即是否能彻底处置污泥、 处置带来的负面环境影响是否最小化、处置的成本效益是不是很好,选择有效、 可行的处置方式,达到保护环境的目的(污泥处理处置的综合环境影响评估参加 box1) 。市政部门在管理甚至回收污泥处置设施时,应当注意同时接收污泥处置 的商标、专利、专有技术等无形资产的文件及其知识产权的使用权等。Box 4 污泥处理处置方法综合环境影响评估 在污泥处理处置的决策中,当需要在不同的污泥处理处置方法中做出选择 时,仅仅考虑经济成本是不够的,在解决环境问题的优化决策中,应当考虑到处 理处置方案环境影响,避免二次污染。因此识别与比较不同污泥处理处置方式可 能带来的环境影响是必要的。 国内外都有很多研究者都在关注污泥处理处置的可能造成的潜在环境问题, 有写研究者对污泥处理处置进行了全过程的环境影响分析与评估。Peters, G. M. 和 H. V. Rowley 在其研究中使用生命周期分析这一方法, 考察了 8 种不同污泥处37 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究理处置技术组合的环境影响(不同技术组合的详情见下表) 。这些处理处置方式 中,填埋已经是国内十分普遍运用的处置方式,堆肥用作园林绿化、干燥后进行 农业利用、水泥窑焚烧等在太湖流域也都有试点项目在运作。在国内,消化与高 温干化等技术的运用尚不成熟,但这些都是全国各地研究的热点与发展趋势。因 此,了解以上处理处置技术组合方案的环境影响,有助于决策者在管理太湖流域 的污泥时综合考虑环境、经济效益。编 号 1 2 3 4 5 6 7 8污泥处理技术 处置方式 填埋 消化+农用 消化+堆肥 石灰干燥+农 用 干化+农用 干化+水泥窑 消化+干化+农 用 消化+干化+水 泥窑 √ √ 厌氧 消化 √ √ √ 机械 脱水 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 石灰 干燥 干化 卫生 填埋 √污泥处置技术 农业 利用 √ √ √ √ √ √ √ 堆肥绿 化土 水泥窑 焚烧文章在考察污泥前端处理的技术时,没有包括污水处理工艺。影响核算中, 设污泥采用重力带式装置进行浓缩技;污泥厌氧消化会产生甲烷,经过消化的污 泥有机质含量减少,在焚烧中能提供的热值也相应减少;干化技术主要使用天然 气,如果与消化技术一起使用,则使用消化沼气作为燃料。带式压滤后污泥的含 水率是 80%,干化脱水则可以将污泥含水率降低至 4%, 在评估填埋、 堆肥、 农业利用和水泥窑协同焚烧这四种污泥末端利用方式时, 运输距离都设为 50km。污泥在水泥窑中进行协同焚烧,污泥自身能够产生热量 补偿,有研究表明每掺烧 2 吨污泥可以减少使用 1 吨煤。一方面,污泥减少了煤 炭燃烧的污染物排放,另一方面,替代化石燃料在气候变化方面的影响是很显著 的。 在文中,环境影响是以处理干重质量为 1 吨的污泥为单位来衡量与表现的,38 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究作者考察了污泥处理处置中的资源、能源消耗与污染物排放,将环境影响分为总 能源消耗、水资源利用、碳足迹(全球增温潜势) 、陆地生态毒性潜能和人体毒 性潜能。 作者呈现了每种处置方式环境影响的绝对值与相对表现, 其结果如下表。编 号 1 2 3 4 5 6 7处置方 式 填埋 消化+农 用 消化+堆 肥 石灰干 燥+农用 干化+农 用 干化+水 泥窑 消化+干 化+农用 消化+干 化+水泥 窑影响类型 总能源消耗 3 747 168 90% 92% 90% 93% 0% 100% 40% 水资源利用 369 290.5 338 -683 33 52% 55% 53% 100% 22% 0% 22% 碳足迹
125.5 877.5 -260 508 0% 76% 74% 73% 19% 100% 46% 陆地生态毒 性 0.75 1.1 1.2 2.3 5.6 5.4 4.8 85% 79% 77% 58% 0% 4% 14% 人体毒性 0.35 0.5 0.5 0.25 1.55 -4.55 1.3 20% 17% 17% 21% 0% 100% 4%8227483%14811%20.580%-0.1100%1.34%总的来说,就平均排名而言,方案 6(干化+水泥窑)的环境表现最好;其 次是方案 2(消化+农用)和方案 8(消化+干化+水泥窑) ;环境表现排第三的是 单独填埋,填埋利用很少的能源但是会有其他方面的环境危害。 由文章的环境评价结果可知,当工艺复杂时,水资源消耗更大,这是由于大 量的水被用来发电,以供应更多的复杂设备,其他的水资源消耗包括各个情境中 的物质生产。在能源消耗上,方案 6(干化+水泥窑)可以产生净能源,是因为 污泥替代了焚烧中的煤炭;而方案 4(石灰干燥+农用)虽然自身的耗电量很少, 但由于石灰生产会造成的能源消耗,所以该方案排名在中游。考察碳足迹(CF) 方面的影响可以发现,大部分技术的能源使用与其碳足迹正相关,例外是填埋处 置, 虽然其能源使用很少, 但由于填埋废气中含大量甲烷, 其温室效应仍然很高。39 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究大部分造成其他环境影响的处理处置环节也都会产生毒性影响, 包括直接排放的 有毒有害物质和电力生产造成的影响两种。 由于农业利用而转移到农业中的痕量 金属造成的毒性很小,相对而言,由于燃煤发电和运输排放造成的有毒无机物和 重金属影响更大。污泥制绿化用肥的处置方式,虽无能量回收,但可以增加营养质的循环量, 是一种资源化利用的方式,实用性强、经济性好。而且污泥土地利用可以间接减 少由化肥生产产生的碳排放。同时,由于污泥用于绿化,其潜在的环境和健康风 险大大减小。在国家 2009 年发布的《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治 技术政策(试行) 》中,不包括污泥农用的土地利用为也被列为最佳可行处置技 术。 污泥制砖工艺一般在以现有砖厂为基础开展。由于砖厂的规模一般较小,配 套的管理水平也较差,因此污泥在处置过程中容易产生环境违法行为。近年来影 响恶劣的污泥偷拍事件也往往是打着运往砖厂处置的幌子, 砖厂的环境管理水平 可见一斑。另外,砖窑本身炉温较低,污泥焚烧容易产生二f英等有害物质,加 之砖厂往往缺乏烟气污染收集和治理系统, 因此总的来看污泥砖厂处置难以从全 局上实现污泥的无害化处置要求。 焚烧电厂协同焚烧技术可以分为直接焚烧和干化焚烧两种。 将含水率为 80% 的污泥直接送入热电厂进行焚烧的处置技术在技术上比较简单, 且污泥直接焚烧 发电不经济,含水量过大的污泥不能达到焚烧的热量需求,需要消耗多余的一次 能源。利用稳定、可靠余热作为污泥干化处理的热源,然后进行联合焚烧的技术 更优。污泥热电焚烧还会带来一定的环境风险,电厂焚烧炉温度大约为 800℃, 不能完全避免二f英等大气污染物的排放,污泥热电焚烧还需考虑脱硫问题。总 的来说,电厂焚烧投资高,会产生飞灰、炉渣等危险废弃物,技术上不是十分适 宜。 水泥窑协同处置是目前无害化程度高、资源综合利用水平较佳处理方式。污 泥以建材利用为处置方式,最关键的要求是无机化。实现无机化可以将污泥处理 到一定程度后在水泥窑、砖窑中掺烧,以此实现污泥的资源化利用。由于炉窑温40 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究度较低,污泥在砖窑中掺烧不能保证污染物的完全焚烧。而水泥窑掺烧拥有窑温 高、持续时间长、碱性等条件,污泥中有害有机物可充分燃烧、分解,且水泥厂 均配备一定的环保设施,因此是较为合适的处置方式。 综上所述,污泥制绿化用肥的处置方式经济效益和环境效益均较突出,应优 先选择, 污泥热电厂和水泥窖协同焚烧技术通过污泥的完全焚烧实现了完全的无 害化处置,加之江苏省太湖流域污泥有机质含量较高(分析的江苏省 150 家污水 处理厂中,污泥有机质含量大于 60%的,苏南地区达到了 20 家,而苏中苏北分 别为 7 家。这与苏南地区雨雾分流系统较完善有关。见下表) ,其进行焚烧处置 的成本效益较好。因此,除制绿化用肥外,应优先选择焚烧的处置方式。在焚烧 处置中,水泥窖焚烧处置炉温较高,污染排放少,加之成本效益较热电厂高,在 焚烧处置中应优先选择。表
江苏省不同区域污泥有机质含量分布 有机质含量(%) 苏南 苏中 苏北?60% 20 7 760%-40% 59 60 59?40% 21 33 34因此,从结合成本效益和技术先进性的分析结果,污泥处置方式的选择应遵 从以下原则: ? 有绿化用肥需求的地区,可优先选择污泥制绿化用肥的处置方式,处置 一批污泥。 ? ? 2.4.3. 其次,优先选择利用区域内水泥厂进行污泥的水泥窖协同焚烧。 最后,选择利用区域内的热电厂进行水泥窖协同焚烧。 污泥处理处置推荐技术路线结合污泥含水率和污泥处置方式选择的主要结论, 太湖流域污泥处理处置的 推荐技术路线见下表:表
太湖流域污泥处理处置技术路线 优 先 污泥处理处 理 污泥处置41 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究级1 1 2 3后 污 泥 含 水率 离 心 脱 水 或 带 式 压 滤 80% 污泥制绿化用肥(添加物料) 脱水 板框压滤脱水 60% 污泥制绿化用肥(直接堆肥) 板框压滤脱水 60% 水泥窖协同焚烧 板框压滤脱水 60% 热电厂协同焚烧?优先选择污泥制绿化用肥处置技术,配套处理技术为离心脱水或带式压 滤脱水时,采用添加物料后堆肥的制绿化用肥料工艺。采用板框压滤脱 水时采用,污泥含水率达到 60%,可以直接堆肥。?其次优先选择水泥窖协同焚烧处置技术,并优先选择板框压滤脱水作为 配套处理技术。?最后优先选择水泥窖协同焚烧处置技术,并优先选择板框压滤脱水作为 配套处理技术。42 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究3. 江苏省太湖流域污泥处理处置全过程管理研究3.1. 国外污泥处理处置的全过程管理经验欧美等国在污泥处理处置的管理上, 已构建了完善的污泥处理处置全过程管 理法规体系。 所有的污泥处理处置管理依法进行, 针对污泥处理处置的污泥产生、 处理、运输、处置各环节均有对应的相关法规条文和标准。对标准和法律条文实 施情况的监管由环保部门实施, 违反标准的超标排放依法追究责任主体的相关责 任。 以美国的污泥处理处置责任界定为例, 美国的污泥处理全过程管理法规标准 以及责任界定见下图:43 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究图
美国污泥处理处置的责任认定44 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究美国污泥处理处置的责任界定中, 责任主要分为主体责任和监管责任两大类。 主体责任主要指污水处理厂、污泥运输、污泥处置企业等直接参与污泥处理处置 各环节的企业,其承担污染排放超标或污染事故的主体法律责任。监管责任指对 污泥处理处置的监管机构富有对污泥处理处置主体行为的监管责任, 当发生监管 缺失或不到位导致的事故时承担作为监管主体的法律责任。 美国的污泥监管责任 主体主要为美国环保局(EPA, Environment Protection Bureau) 。 3.1.1. 污泥处理处置全过程污染控制根据污泥处理处置的三个基本环节:处理-运输-处置,美国的污泥处理处置 法规体系识别了三个主要的责任主体,即负责污泥处理的城镇污水处理厂,负责 污泥运输的污泥处置企业,以及负责污泥处置的污泥处置企业。针对污泥处理处 置的三个主要环节,美国现有的法规体系中,环境保护部分(40CFR,Protection of Environment)中分别对应了相关的法规条文。同时,三个环节对应的法规标 准根据污泥的全过程管理需求进行了严谨地衔接。 处置设施建设环节――《污水污泥处置与利用标准》 (40 CFR Part 503, Standards For The Use or Disposal of Sewage Sludge) ,即 503 法案,规定了污泥处 置设施建设的严格要求,以污泥处置为例,相关建设技术标准节选见下表。污泥 处置设施建设企业在开展相关设施建设过程中须严格按照标准要求建设, 违反标 准建设将承担行为主体责任。表
污泥填埋场建设标准 类别 选址要求技术标准主要内容 污泥填埋场的选址不能威胁到濒临灭绝的物种栖息场地 污泥填埋场不能位于最高水位线以下 当填埋场位于地震影响区时,污泥填埋场必须满足最大横向地面水 平加速度 填埋场必须距断层 60m 以上 渗 滤 液 收 污泥填埋场的渗滤液和流出物必须进行收集和处理,且收集系统必 集 系 统 建 须保证可以有效运行 25 年,且每天 24 小时不间断运行,且必须在 设要求 填埋场封场 3 年内持续运行 填 埋 封 场 当污泥填埋场上方覆土后,填埋场上部空气中甲烷气体含量浓度不 要求 得超过最低爆炸极限的 25%,并且制定持续的监测计划,监测工作 需持续到封场 3 年后。45 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究污泥处理环节――《国家再处理项目》 (40 CFR 403,National Pretreatment Program) ,即 403 法案,根据污水处理厂产生污泥最终处置方式的不同,规定了 对应的污泥前处理标准,相关技术标准节选见下表。不仅如此,根据最终处置方 式的不同, 该法案中甚至规定了污水处理厂可以接受的污水中所含污染物的类型 和标准。在污泥处理环节,污水处理厂需按要求对所产生的污泥进行预处理,并 对预处理后的泥质按检测项目和频次的要求进行监测和汇报, 出现无法达标的情 况时,由污水处理厂承担行为主体责任。但如污水处理厂在污泥的处理环节达到 了 403 法案的要求,则污泥后续运输和处置环节出现的问题,污水处理厂将不需 承担行为主体责任。表
不同污泥处置过程对应的污泥处理控制要求 污染物 土地填埋 砷 铜 铬 总碳氢化合物● ● ○ ○控制要求 弃置● ○ ● ○焚烧● ○ ● ●●表示有控制指标要求 ○表示无控制要求污泥运输环节――《危险废物运输者适用标准》 (40 CFR Part263,Standards Applicable to Transporters of Hazardous Waste) ,即 263 法案,规定了从事危险废 物运输者,运输车辆和运输过程的技术操作规程和相关标准,并根据这些技术规 程和标准, 明确了获得危险废弃物运输资格的运输主体所需获得的资质以及资质 的考核和管理要求,相关技术标准节选见下表。在污泥运输环节,有资质的污泥 运输单位承接污泥运输任务后,即承担起了污泥运输过程中的主体责任,运输者 需严格按照法规规定的要求进行运输和监控管理, 如出现事故导致污泥泄露流失, 污泥运输者将根据 263 法案承担行为主要责任。表
污泥运输环节技术要求节选 类别 运输前 资质管理技术标准主要内容 污泥的产生者需按相关标准进行污泥的打包,并对 119 加仑及以下 的污泥包装进行标识 污泥运输者需根据 262 法案 262.23 部分的要求依法取得污泥运输资 质46 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究转 运 联 单 污泥运输者需持有一份由污泥产生者、运输者自己以及下一个运输 制度 者签字的转运联单。污泥处置环节――《污水污泥处置与利用标准》 (40 CFR Part 503,Standards For The Use or Disposal of Sewage Sludge) ,即 503 法案规定了污泥土地利用、填 埋、焚烧等处置方式适用的标准和责任,明确了污泥处置企业对泥质和污染排放 监测的具体要求, 包括检测的项目, 检测的频次, 达标标准, 监测数据的报告等, 以污泥焚烧为例,相关技术标准节选见下表。污泥处置企业有义务根据 503 法案 的要求对其污泥处置情况实施监测并向环保部门汇报。 如出现违规排放或超标事 故,污泥处置企业将承担行为主体责任。另外,对于污泥投入市政垃圾系统填埋 的处置方式, 《市政固体废物填埋标准》 (40 CFR Part 258, Certificate For Municipal Solid Waste Landfills)规定了污泥投入垃圾处理厂等市政处理场所的环境标准要 求。表
14 503 法案关于污泥焚烧处置标准的部分内容 类别 运行 监测 污染防治技术标准主要内容 污泥焚烧设施必须保证在燃烧过程中,燃烧温度的变化不能超过 20% 污泥焚烧设施必须安装持续的监测设备, 记录焚烧烟气 THC (总碳 氢化合物) 、氧气浓度、烟气湿度、烟气温度等参数 必须配套建设烟气污染治理设施,且必须满足美国对大气污染控制 标准3.1.2.污泥处理处置全过程监管美国资源保护与恢复法案 (RCRA, Resource Conservation and Recovery Act) 中的 3003 章节(Section 3003)规定了环保部门对于污泥处理处置的规划监管责 任。污泥处置设施的规划建设责任,主要通过各州环保局通过州项目的方式,编 制区域污泥处置设施建设规划, 并通过政府财政投入和社会资本共同运作污泥处 置设施项目计划的方式,进行处置设施的建设。监管责任主要包括两反面:1) 要求 EPA(美国环保局)制定监管所需依据的技术标准,如 RCRA 要求 EPA 基 于美国交通部(DOT,Department of Transportation)的 49 CFR Parts 100-185 制47 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究定监管属于危险废物的污泥运输过程适用的规程。2)要求 EPA 根据制定的技术 规程和标准,对相关污泥处理处置的责任主体的信息进行收集并进行日常监管。 如收集监督污泥处置企业按照相关法规要求进行的定期泥质检测的数据。 美国污泥处理处置的监管主体落实于 EPA 系统。在 EPA 系统中,监管主体 的责任也在联邦政府和州政府之间有具体的细分, 《污水污泥处置与利用标准》 (503 法案)规定,州政府可在联邦政府的标准基础上制定本周标准,并行使监 管权力。具体的部门分工如下表所示: EPA 部门 联邦环保局 州环保局 部门职责 负责制定污泥处理处置各环节的技术标准和管理要求 负责基于联邦政府环保局制定的技术标准,制定适用于本州的 污泥处理处置各环节适用的技术标准。州制定的标准须严于联 邦政府的标准。同时州政府环保局也负责对污泥处理处置企业 的具体监管。3.2.我国污泥处理处置全过程管理现状我国目前在污泥处置处置的管理领域缺乏系统的全过程管理体系,因此,在主体责任认定上,长期以来根据“污染者依法负责”的原则,认定污泥为污水处 理厂的污染物,污水处理厂应对污泥的全过程处理承担主体责任。在监管责任方 面,监管主体包括建设、环保、财政、物价、交通等多个部门,同时也缺乏成体 系的法规条文明确各部门的职责和合作方式。另外,监管责任的纵向结构上,地 方监管部门也未切实履行标准制定和监管的任务。48 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究图
太湖流域城镇污水处理厂污泥处理处置的责任界定现状49 太湖流域污水处理厂污泥处理处置配套政策研究3.2.1.污泥处理处置全过程污染控制在污泥处理处置设施的建设环节, 目前缺乏污泥处理处置设施建设的强制性 技术规程,对于相关建设企业建设标准不达标的行为,也缺乏责任认定的依据。 在污泥处理处置设施的运营环节。江苏省《关于进一步加强污水处理厂污泥环境 监管工作的通知》明确规定,根据“污染者依法负责”的原则,污泥产生单位有 责任对污泥接受单位的资质、能力、工艺进行考察,对处置过程进行跟踪。将污 泥提供或者委托给不具有 《危险废物经营许可

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