污泥处理处置可行性分析20141811

关于建立仓式好氧堆肥技术的示范性项目可行性研究报告

大连瀚能环境科技有限公司

2013年11月20日

目录

一、污泥处置形势分析 (3)

1中国市政污泥市场现状 (3)

2中国市政污泥市场潜力 (4)

3污泥处置趋势 (5)

二、污泥处置技术趋势分析 (5)

1政策 (6)

2技术 (6)

3 经济指标 (8)

三、好氧发酵技术 (8)

1好氧发酵技术现状 (8)

1.1条垛式系统 (8)

1.2强制通风垛系统 (9)

1.3密闭式反应器系统——仓式好氧堆肥技术 (9)

2好氧发酵技术制约因素 (10)

2.1臭味问题 (11)

2.2其他环境问题 (11)

2.3调理剂的来源 (11)

2.4 对碳氮比的要求高 (12)

四、仓式好氧堆肥技术 (12)

1仓式好氧堆肥技术（浩特沃土） (12)

1.1工艺流程 (12)

1.2 组成 (13)

2，投资估算 (13)

1.3运行成本 (13)

3结论 (14)

五、技术优势 (15)

3经济优势分析 (15)

一、污泥处置形势分析

1中国市政污泥市场现状

在过去二十年里，中国政府一直在重点建设市政污水处理厂，以最大限度地减少水体污染。至2010年，中国有大约2740座投入运行的污水处理厂，总处理能力达到每天1亿立方米。在未来5年，1800个新的或扩建的污水处理工程将被建成，旨在增加9千万立方米的污水日处理能力。目前中国每天总共产生污泥（80%含水率）约8万吨。到2015年，预计总污泥将随着污水处理增加而相应增加近一倍，达到每天约13万吨。目前，只有不到20%的污泥（1.4万吨/天）得到了妥善处理/处置，而超过80%的污泥（6.6万吨/天）没有得到很好的处置。相当大一部分污泥被简单地随意倾倒，污泥中的有机污染物，重金属，致病细菌和病原体造成了严重的环境污染。如果再加上至2015年将新增的6万吨/天污泥，我国面临的环境治理形势将更加十分严峻。

2中国市政污泥市场潜力

目前，中国政府已经开始重点关注污泥处理，自2009年2月以来已经连续出台了一系列有关市政污泥的政策、法规和标准。根据国家十二五规划，污水处理率将从57%上升至85%，而污泥处理率将从目前的20%上升到80%。这意味着在中国，污泥处理能力将从2010年的约1.4万吨/天增加到2015年的约10万吨/天，净增6倍的处理能力。

显而易见，中国市政污泥行业的市场机遇正在进行着爆发式增长。这种增长主要有三个推动力：不断增长的污水处理能力、目前低的污泥处理率和有利的国家政策。由于中国人口将在2020—2025年期间达到高峰，预计污水及污泥量届时将至少再翻两番。因此，我们可以自信的预测，中国污泥市场将保持快速增长至少15年。

3污泥处置趋势

污泥处置应遵循“减量化”、“稳定化”、“无害化”、“资源化”的原则，而污泥处置发展的必然趋势是从“无害化”走向“资源化”。然而，我国在污泥处理处置方面仍然处于起步阶段，污水处理厂的投入运行，污水污泥处置问题已经成为非常重要的环境问题，我国要刻不容缓的加强污泥处置。因此，目前我国污泥处置集中努力的目标是为污泥的无害化和稳定化处置寻求经济上可支撑的可持续性发展技术。充分依靠当地特点，通过科技创新、达到污泥稳定化、减量化、无害化目标，并不断提高污泥资源化利用水平，达到污泥合理处置的总体目标。

二、污泥处置技术趋势分析

主流技术路线:

?大型污水处理厂: 厌氧消化和干化焚烧

?中小型污水处理厂: 好氧发酵和化学稳定(结合土地利用）

社会、经济、环境是当前污泥处置需要考虑的3个重要因素。“好氧发酵+土地利用”技术是污泥经过减容、稳定和无害化处理后作为资源加以综合利用，符合社会可持续发展趋势，有利于实现我国资源与经济的和谐发展。另外，“好氧发酵+土地利用”技术成熟、投资少、

运行费用低，将成为解决城市污泥主要出路。目前，我国无论在政策倾向性方面还是在技术、经济等实际情况方面，“好氧发酵+土地利用”均体现了毋庸置疑的优势。

1政策

2009年2月18日，中国发改委和住建部联合发布了里程碑式的《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》。该政策鼓励符合标准的污泥进行土地利用。污泥土地利用主要包括土地改良和园林绿化等。鼓励符合标准的污泥用于土地改良和园林绿化，并列入政府采购名录。允许符合标准的污泥限制性农用。2010年3月1日，环境保护部发布了《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行性技术指南》。本指南明确指出厌氧消化和好氧发酵是最佳的污泥处理技术；为污泥处理资源化确定了土地利用和干化焚烧是最佳污泥处置技术。2011年，住房和城乡建设部联合国家发展和改革委员会发布了《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）》，进一步确立了“好氧发酵+土地利用”在污泥处置方面的主导地位。

2技术

我国目前的污水处理厂采用的主要污泥处置技术包括：焚烧、填埋、干化和堆肥（好氧发酵+土地利用）。这些方法都有其特定优势，但是也存在着一定的不足，不是对环境有污染就是受到条件的限制。下面对每种污泥处置方法的优点和存在的不足进行简要说明。

焚烧法：污泥焚烧法占地小、减量效果最明显，按干质量计算可减少60%，但是成本最高，仅在经济发达地区可接受，如上海石洞口城市污水处理厂、无锡惠联热电公司，而其它地区鲜少使用。另外，本方法的主要不足还在于焚烧时会产生大量有害物质，如二噁英、二氧化硫、盐酸等，受国内焚烧技术的限制，二噁英污染问题尚未很好解决，重金属烟雾与焚烧灰烬也可能造成二次污染。而且，焚烧也浪费了污泥中的营养物质。

填埋法：污泥填埋操作简单，成本较低，但高于堆肥处理。而且本方法处置污泥的稳定性差，导致散发气体和臭味，以及污泥中含有的有害物质直接填埋会污染地下水，不能保证安全

填埋，只是延缓污染，没有最终消除污染。2011年10月14日，南方日报关于“粤九成污泥填埋为害甚于污水”的报道引起了全国广泛关注。深圳下坪填埋场有往污泥里面掺石灰的临时措施，目前效果还可以，起码不滑坡，但是碱性较大，会对填埋场产气造成不小的影响。另外，考虑到日益稀缺的土地资源，本处置技术不适于继续推广。

干化法：干化法的主要缺陷是在干化过程中会使许多有机物分解，产生的气体会发出阵阵的恶臭，给当地居民带来困扰，且成本也较高，略低于焚烧。

堆肥法：城市污泥好氧发酵后进行土地利用能否推广取决于好氧发酵产品土地利用的潜在危险能否消除。据相关研究表明，我国城市污泥中金属平均含量较低，且呈下降趋势，符合农用标准，因此，可将堆肥法进行大规模推广。而且污泥堆肥成本较低，另外，堆肥销售可以补偿部分处理成本，使污泥堆肥运行达到微利水平，这是堆肥最具吸引力的特征之一。潜在的消费者包括庭院种植、园林、菜农、草坪种植者以及高尔夫球场经营者等。由于被视作一种废弃产品，堆肥产品的价格变化很大，其价格主要由本地市场需求、堆肥质量以及原材料价格等决定。

污泥处置技术及资源化利用比较

3 经济指标

综上所述，“好氧发酵+土地利用”投资、运行成本低廉。通过好氧发酵可产生符合卫生安全和重金属安全的肥料，合理施用能够实现污泥的资源化利用，是污泥处理处置技术的主要发展方向。

三、好氧发酵技术

1好氧发酵技术现状

好氧发酵工艺可分为条垛式系统、强制通风静态垛系统、密闭式反应器系统3种。其中以大中型的强制好氧发酵和中小型密闭式好氧堆肥为主流和发展方向。

1.1条垛式系统

条垛式系统是一种最古老的堆肥方式，也是一种最简单的堆肥发酵系统，其特征是将堆肥物料以条垛状堆置，通过自然通风和机械翻堆方式向堆体供氧，通过较长时间的发酵过程，使

物料达到腐熟。由于其建设成本低，所需设备少，操作简单，在过去的堆肥厂中该系统是一种主流工艺。本系统的缺点有：技术稳定性差、处理周期长、占地面积大、翻堆能耗高、臭气污染严重、腐熟与脱水效率低、难以进行自动控制、作业环境差等。因此，该工艺在人多地少或对环境要求较高的地区难以得到普遍应用。

1.2强制通风垛系统

强制通风静态垛或间歇条垛翻堆系统是条垛式系统的改善工艺，本系统通过鼓风机强制曝气为堆体供氧，不进行物料翻堆或间歇机械翻堆，能有效保证堆体的好氧状态，确保堆体达到高温杀灭原菌的效果，该工艺处理周期和占地面积比条垛式系统大幅度缩减。采用强制通风静态垛系统可实现温度和氧气等参数的调控，保证堆体的好氧状态。强制通风垛系统工艺,具有处理过程不翻堆或间歇翻堆、单向强制通风和半开放的特点，堆体不同部位的物料腐熟程度不均匀，有些部位的物料可能难以完全腐熟；环境条件差，安装周期长，运行维护费用高。

1.3密闭式反应器系统——仓式好氧堆肥技术

密闭式反应器系统是将物料置于部分或全部封闭的容器内，通过控制通风和水分条件，使物料进行生物降解和稳定化。密闭式反应器系统占地面积小，发酵过程中的温度、鼓风量、水分含量等控制参数易于控制，臭气收集方便，运转灵活，处理效率高，受天气条件的影响小。密闭式反应系统的主体发酵过程在装置内完成，受容积限制，该工艺在规模上有一定局限性，适用于中小型污泥处理厂。

新西兰的浩特沃土有机垃圾处理有限公司已将“仓式好氧堆肥技术”应用于难处理的有机废物，从垃圾填埋场进行低成本转移，并将产品转换成土壤补充材料。本设备为连续进出料系统，通过泵入空气和负压抽吸，以及专有的混合传质系统，使堆肥过程始终维持在优化的富氧状态；操作人员通过探头持续检测系统的工作情况，获取关键性能数据，保证系统顺利、稳定运行。此系统结构和运行、操作模式决定了本设备具有无臭、无渗滤液、占地小、运行维护成

本低、劳动强度小、人力资源成本低等优点。

浩特沃土公司为客户提供完整、紧凑的解决方案，有三种不同规格的设备。

其最大规格单机设备处理量为9~15吨/天，可对应处理1~2万吨污水厂的日产污泥量。同时通过设备组合，日处理量可达150吨/天。该技术还可处理餐厨垃圾、生物质固体、尿布/尿片/失禁AHP 产品、动物粪便等大多数类型的有机物。现有11个国家的23个处理站使用浩特沃土设备处理固体废物。

图1浩特沃土好氧发酵设备

2好氧发酵技术制约因素

传统堆肥技术是好氧发酵技术的起源，将好氧发酵技术应用到城市污泥处理行业后，对其

处理效率、运行可靠性、产品的稳定性、恶臭污染程度等均提出了较高要求，目前所面临的制约因素主要有工艺的标准化和规范化、臭气污染问题、调理剂的来源、发酵产品出路这几个方面。

2.1臭味问题

臭味问题的解决是好氧发酵系统能够运行的主要因素。无论采用何种技术处理污泥，都存在一定程度的臭气污染风险，因为在污泥的堆放、输送、处理等环节均会伴随着臭味气体的释放。采用好氧发酵工艺处理城市污泥，臭气污染风险更大。因为物料发酵过程会产生大量的挥发性物质，这些挥发性物质中有多种臭味气体，包括脂肪酸、胺类、芳香化合物和环状物质、有机硫化物、萜烯、硫化氢、氨气等。若不能有效控制，恶臭气体会对厂区内部及周边环境造成严重污染，影响工程的运行，在国外有多起堆肥厂因臭气污染而关闭或重建的先例。

2.2其他环境问题

渗滤液的问题，不仅给运行增加了成本负担；同时，对周边环境存在着污染风险。

具有腐蚀性的气溶胶不仅对厂房和设备有长期的影响，更不利于操作人员的健康。因此除臭系统的投资和运行也是个运行风险和负担。

2.3调理剂的来源

调理剂的稳定供给是保证城市好氧发酵工程稳定运行的重要因素。城市污泥是一种高含水率、低孔隙率、低碳氮比（C/N）物质，其含水率一般为80%左右，自由空域（FAS）极低，无法直接进行发酵。在发酵前需混入一定量的调理剂将含水率、FAS、和C/N值调节到适宜范围。目前运行的污泥好氧发酵工程中，经常使用的调理剂包括秸秆、锯末、木屑等，其季节性和地域性的限制制约着污泥好氧发酵的稳定运行。另外，调理剂是污泥好氧发酵系统消耗材料，是系统运行费用的主要来源。

2.4 对碳氮比的要求高

由于反应效率和运行成本，以及产品质量的考虑，普通的好氧堆肥工艺要求碳氮比为20:1左右，而大多数的污泥的碳氮比远低于此值，必须加大量辅料进行调解，限制了好氧堆肥的推广。

四、仓式好氧堆肥技术

由于仓式好氧堆肥技术解决了堆肥系统内空气流量不均、温度不佳等传统堆肥难以解决的技术难题，克服了传统堆肥产生大量渗滤液和臭味的环境难题，并且具有广泛的成功应用实例，因此，从技术角度，本设备具有绝对的竞争优势和推广价值。以下将以1811型号处理城市污水处理厂污泥处理处置为例进行说明。

每天处理80%含水量的污泥4吨，产品为含水率35~40%以下的无害化，稳定化的富含有机C ，N ，P 物的产品。

1仓式好氧堆肥技术（浩特沃土）

1.1工艺流程

图3 仓式好氧堆肥发酵装置工艺流程

混料系统

辅料系统

发酵系统

1.2 组成

一套4.5m3的一体化进料料斗，配套倾斜的进料螺旋，用以将污泥和辅料加入1811设备内。 一套Hotrot 1811一体化堆肥设备，最多能处理4吨的污泥和辅料。

一套与1811设备配套的生物滤器和排风扇。

一套与1811设备配套的出料螺旋，带有一个高度2.8m的出料口。

一套与1811设备配套的在线筛板，用以去除产品出料的大颗粒。

一套与上述配套的电气和控制。

运到现场。

2，投资估算

示范项目投资总额（初步）为310万元

表1 项目总投资估算表

备注：合成辅料是保证污泥好氧发酵，专门开发的一种可循环使用的调理剂。

1.3运行成本

运行成本包括：电耗、油耗、辅料、工资、维修等费用，污泥含水率按80%计算，处理每吨污泥直接运行成本为76.15元（与当地物价水平有关）。

表2 项目运行费用表

备注：可能的下游开发手段：发酵产品可作为有机肥原料，主要用途为园林绿化、土壤改良剂和有机肥，市场售价约为350 ~500元/吨，日产1~2吨/天，产生的经济效益可补充部分运行费用。

3结论

通过上述分析，仓式好氧堆肥技术投资成本略高，具有极低的运行费用，与普通堆肥工艺相比，约为普通堆肥工艺运行费用的45%。同时，仓式好氧堆肥技术在国外已有众多应用，且都成功、稳定，堆肥效果好，运行管理简单，适合中小城镇的运营管理。因此，仓式好氧堆肥技术适宜以中小型污水处理厂的污泥处理处置为目标，进行示范，然后进行大范围推广。

按照若干个浩特沃土模块组成的局部点源（污水厂），处理完的富含有机质的产品，由于所处的污水厂服务面积适当，不仅产品输送在服务面积内的运距合理，而且在服务面积内亦有相当的针对有机基质产品收纳能力：改良土壤，景观建设农林产业对接等等。

五、优势

1，技术优势

仓式好氧堆肥技术以处理规模小于5万立方米/天的污水处理厂为市场切入点，其具有其它堆肥技术所不具备的绝对竞争优势。具体内容如下：

●实践已证明该技术由于具有稳定、高品质的发酵效果，已被广泛西方国家视为污水污

泥及其它有机垃圾的最佳处理方案。

●仓式好氧堆肥是唯一可以保证无异味的污水污泥及其它有机垃圾处理技术。

●浩特沃土设备处理有机垃圾不产生垃圾渗滤液。

●与同等规模的仓式或隧道式堆肥设备相比，浩特沃土减少了50-75%的人力资源。

●浩特沃土生产高度稳定和腐熟的有机肥料，减少了仓储，与同等规模的仓式或隧道式

堆肥技术相比，占地面积降低了50-75%.

●独立机构研究表明，浩特沃土设备具有较低的维护和运行成本。与普通堆肥设备相比，

浩特沃土年运行成本降低了40%，每年节约的运行成本完全可以抵消稍高的浩特沃土设备投资成本。

●浩特沃土不仅提供堆肥设备，同时可以提供系统服务，可以根据客户的要求，找出适

合客户需要的方法，提出综合性解决方案，包括垃圾收集，预处理，堆肥和最终产品的处置。

2，经济优势

针对当前我国堆肥产业和堆肥技术的发展，对于中小型污水处理厂的污泥处理处置必须寻求一种成本较低、操作方便、维护性较好，真正适合中国国情的堆肥工艺和技术。以下对仓式好氧堆肥技术与国内现有堆肥技术进行综合分析和评价。

表6 方案综合分析和评价

总体看来，浩特沃土公司的仓式好氧发酵技术占地小、投资、运行成本低、环境影响小、技术成熟稳定，适于我国目前的中小型污水处理厂的污泥处理处置市场。对于投资成本略高的情况，其年运行成本远远低于传统堆肥和强制静态通风系统。这些年度节省费用完全可以抵消略高的设备投资成本。因此，在目标领域，浩特沃土公司的仓式好氧堆肥技术具有较强的竞争优势。