（工商管理专业论文）城市污水处理厂污泥堆肥资源化利用的可行性研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页 摘要 近年来，随着我国城市化进程的加快和国家确定的各水资源保护规划工程 的陆续启动，全国城镇污水处理设施的建设速度随之加快，城镇污水处理率逐 年提高，污水污泥的产生量相应地不断增加，污泥的处理处置问题日益显现出 来。目前我国城市污水处理厂的大部污泥分还未经稳定化、无害化、资源化的 处理和处置，不但成为城市及污水处理厂的负担，而且污泥的任意排放和堆放 对周边环境造成新的污泥已经触目惊心。经多方面因素的综合考虑，认为污泥 处置最为经济有效的方式就是生物资源循环利用，即污泥资源利用处置。为了 解决这一问题，在此提出污泥堆肥的资源化利用方案，将污泥的处理、处置、 污泥肥料的出路连为一体，真正实现了污泥处理处置一体化与生物资源的循环 利用，较好地实现了社会效益、经济效益与环境效益的统一。 可行性研究是项目投资决策的依据，项目开发前期研究论证工作的质量好 坏，直接决定了项目今后的成功与否。本文以城市污水处理厂的污泥为研究对 象，严格按照可行性研究的基本原则，着重从污泥堆肥资源化利用产业发展分 析着手。首先分析了目前国内外污水处理厂污泥的处理处置现状以及其中存在 的问题，通过这些现状反映了该项目研究的背景情况；然后从污泥本身的属性 出发分析污水处理厂污泥进行堆肥的资源化利用的可行性，其中主要分析了目 前我国大多数污水厂污泥的有机成分、氮、磷、钾及重金属等有毒有害物质的 含量，基本符合我国污泥农用标准，并且该有机肥料也具有较高阔的市场空间， 从宏观方面论述了选择污泥堆肥资源化利用的路线在我国是可行的；其次，以 朝阳污水厂的污泥为案列，从技术和经济两方面分析了污泥堆肥资源化利用的 可行性；最后，对该项目进行了总体评价，同时，对污泥堆肥的前景进行了展 望，最后得出了可行性研究的结论。 关键词：污泥；堆肥；资源化利用；可行性研究 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 l 页 a b s t r a c t i nr e c e n t y e a r s ，a st h eu r b a n i z a t i o na n dt h ep r o t e c t i o no fw a t e rr e s o u r c e s p l a n n i n gp r o j e c t sd o e s t a r t e do n ea f t e ra n o t h e r , u r b a ns e w a g et r e a t m e n tf a c i l i t i e sd o e s p e e du pt h ep a c et h e n ，a n ds e w a g et r e a t m e n tr a t ei si n c r e a s i n go v e rt h ey e a r s t h e a m o u n to fs e w a g es l u d g ei so b v i o u s l yi n c r e a s i n g ，t h e r e f o r e ，t h et r e a t m e n ta n d d i s p o s a lo ft h es e w a g es l u d g ei si n c r e a s i n ga p p a r e n t t h eu r b a ns e w a g et r e a t m e n t p l a n t s ，m o s to ft h es l u d g eh a sn o tb e e na tas t a b l e ，s o u n da n dr e s o u r c e so ft h e t r e a t m e n ta n dd i s p o s a l ，a n dn o to n l yb e c o m et h eu r b a ns e w a g et r e a t m e n tp l a n t b u r d e n ，a n dt h eu n c o n t r o l l e dd i s c h a r g eo fs l u d g e a n d p i l e t o s u r r o u n d i n g e n v i r o n m e n th a sb e e ns t a r t l i n g t h em o s tc o s t - e f f e c t i v ed i s p o s a lo fs l u d g ei nt h e f o r mi sb i o l o g i c a lr e s o u r c e sr e c y c l i n g ，o rd i s p o s a lo f s l u d g eu s e do f r e s o u r c e sa f t e r m a n yf a c t o r st oc o n s i d e r t h es l u d g ec o m p o s t i n gu s eo ft h er e s o u r c e so ft h e p r o g r a mi sp r o p o s e dt os o l v et h i sp r o b l e m a n dt h es l u d g et r e a t m e n ta n dd i s p o s a l ， s e w a g es l u d g ef e r t i l i z e ra r et o g e t h e rt oa c h i e v ei n t e g r a t i o no ft h es l u d g et r e a t m e n t a n dd i s p o s a la n dr e c y c l i n go fb i o l o g i c a lr e s o u r c e s t h e ni tc a na c h i e v et h es o c i a l ， e c o n o m i ca n de n v i r o n m e n t a lb e n e f i t so fu n i f i c a t i o n f e a s i b i l i t ys t u d yi sb a s e do nt h ei n v e s t m e n td e c i s i o n - m a k i n ga n dp r o je c t d e v e l o p m e n tp r e f e a s i b i l i t ys t u d yo nt h eq u a l i t yd e t e r m i n et h es u c c e s so ft h e p r o j e c ti nt h ef u t u r ed i r e c t l y f o c u s i n go nt h eu s eo fs e w a g es l u d g ec o m p o s t i n g r e s o u r c e st ot h ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r ya n a l y s i sp r o c e e d ，b a s e do nt h eu r b a n s e w a g et r e a t m e n tp l a n ts l u d g ef o rt h es t u d y , a n di ns t r i c ta c c o r d a n c ew i t ht h eb a s i c p r i n c i p l e so f af e a s i b i l i t ys t u d y f i r s to fa l l ，t h i sa r t i c l ea n a l y z e st h ec u r r e n ts e w a g e s l u d g et r e a t m e n ta n dd i s p o s a lo ft h es t a t u sq u oa n dt h ep r o b l e m s ，a n dt h e s er e f l e c t t h es t a t u so ft h ep r o j e c t sr e s e a r c hb a c k g r o u n d ；s e c o n d l y a n a l y z e st h ep r o p e r t yo f t h es l u d g e ，a n ds t a r t i n gt oc a r r yo u tas e w a g et r e a t m e n tp l a n ts l u d g ec o m p o s t i n go f t h ef e a s i b i l i t yo ft h eu s eo fr e s o u r c e s ，w h i c ha n a l y z e dt h em a j o r i t yo fu r b a ns e w a g e s l u d g eo r g a n i cm a t t e r , n i t r o g e n ，p h o s p h o r u s ，p o t a s s i u m ，a n do t h e rt o x i ch e a v y m e t a l sa n dh a z a r d o u ss u b s t a n c e s ，i nl i n ew i t hu r b a na g r i c u l t u r a ls l u d g es t a n d a r d s ， 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 ii 页 a n dt h eo r g a n i cf e r t i l i z e r sa l s oh a v eh i g hm a r k e t - w i d e ，f r o mt h em a c r oa s p e c t so f t h es e l e c t i o no fs l u d g ec o m p o s t i n gr e s o u r c e su t i l i z e di no u rl i n ei sf e a s i b l e ；t h i r d l y , t h ef e r t i l es o i li ns h a n x ip r o je c tw o r k sa sa c a s et h a tt h ec h o i c e o fs l u d g e c o m p o s t i n gi st h eu s eo f r e s o u r c e sw i t ht h ei m p l e m e n t a t i o no ft h ec a n ；a n d ，f r o ma t e c h n i c a la n de c o n o m i ca n a l y s i so ft h ef e a s i b i l i t yo ft h ep r o j e c t ；f i n a l l y , t h eo v e r a l l a s s e s s m e n to ft h ep r o je c t ，a tt h es a m et i m e ，t h es l u d g ec o m p o s t i n gp r o s p e c ta n d c a m et ot h ec o n c l u s i o no ft h ef e a s i b i l i t yo ft h es t u d yc o n c l u d e d k e yw o r d s ：s l u d g ec o m p o s t i n g r e s o u r c eu t i l i z a t i o n f e a s i b i l i t ys t u d y 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇 编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密囱，使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“) 指导老师签名：节目物 日期：汐孑侈9 - 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所 得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： l 、随着城市污水处理率的提高，城市污泥产量必然越来越大。污泥是一 种很有利用价值的潜在资源，为了充分利用这种资源，减少环境公害，世界上 许多国家都在大力发展污泥处置和利用的各种技术。我国目前在这方面的投入 还不够，为了彻底解决污泥问题，避免造成二次污染，文本通过一系列技术和 经济分析，选择了污泥堆肥的资源化利用方式。 2 、由于污泥堆肥的产业在我国还没有得到大力发展，因此，作为一项环 保公益事业，需要的到政府的扶持和支持，企业应该通过积极与政府部门的沟 通和协调争取一些补助。 学位论文作者签名：髀 日期：湖年j 争月。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 问题的提出 第1 章绪论 污泥的安全、卫生、无害化体现了人与自然的协调。人源于土，终归于 土。人类生存的基本自然条件是淡水与土壤，污泥是城市发展的产物，却异化 为“城市环境新隐患 。 污泥处理处置的不完整，表现出人类的幼稚与自私，在我国则表现为环境 产权的缺失。如果说“非典 是中国融入现代文明进程的挫折与代价，那么， 禽流感就不仅仅是“杀鸡给猴看”，而且警示人类生存环境的脆弱。“戴口罩的 春天结结实实封住了国人太好吃的嘴：这一切将在很大程度上影响与改变我 们的生活。 “泥水并重 是城市成熟的标志，是人类睿智的体现，是污泥产业的发端， 至少是一种负责任的态度。就此，看谁在这条道路上跑得最远：污泥的资源化 是最有生命力的，因为脚下的土壤贫瘠、人口众多、经济欠发达，粮食安全、 环境安全均具有战略产业的意义。 “污泥浓缩、脱水一外运( 填埋) ”不仅是写在设计文件中的“经典 语 言，也是污水处理厂实际污泥处理的“习惯”做法，本质上是被动地“逃避 污泥：另外一个极端是不顾实际情况和经济承受能力一味追求“消灭污泥”： 填埋和焚烧发达国家已经限制和淘汰的处置手段。无论是“逃避”还是“消 灭 在理论上是片面的，在实践中是有害的，我国制定污泥产业化技术政策一 定要保持清醒的认识。 “逃避”和“消灭”都是不负责任的，资源化的选择是明智的。资源化处 置是以资源化利用为目标的一种安全、有效、经济的处置方式，在实现污泥无 害处置的同时，还有利于保持生态平衡，降低处置成本，促进循环经济的发展。 因此，污泥的最终出路成为城市污水处理厂目前面临的一个巨大难题。 1 2 研究的目的和意义 城市污水厂污泥是城市生活污水和工业污水处理过程中产生的固体废弃 物，是污水处理厂的必然产物。按中华人民共和国国民经济和社会发展“九 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 五”计划和2 0 1 0 年远景目标纲要，我国城市污水处理率到本世纪末要提高到 2 5 ，相应产生的污泥势必越来越庞大。数量如此巨大的污泥，若不加以妥善 的处理处置，必将引起严重的二次污染。污泥的处理问题已成为中国各城市发 展的重要问题。 在我国城市污水处理厂中，传统的污泥处理工艺处理费用昂贵，约占污水 处理厂总运行费用的2 0 一5 0 。投资占污水处理厂总投资的3 0 一4 0 。而污 水处理中的污泥处理和处置技术在我国还刚刚起步，在我国现有污水处理设施 中有污泥稳定处理设施的还不到1 4 ，处理工艺和配套设备较为完善的还不到 1 1 0 。在我国仅有的十几座污泥消化池中，能够正常运行的为数不多，污泥直 接排放造成了二次污染，所以对污泥的处理必须予以充分的重视。 随着城市污水处理率的逐步提高，污泥处理问题日趋严峻。以北京为例， 目前北京市区现有城市污水处理厂四座，包括高碑店污水处理厂、北小河污水 处理厂、方庄污水处理厂、酒仙桥污水处理厂，处理能力为1 2 8 万m s d ，城 市污水集中处理率为4 2 。2 0 0 5 年左右北京市的污水处理率预计达到6 0 ，污 水处理事业迅速发展，高碑店二期( 5 0 万m 3 d ) 己在建，还将兴建清河( 3 0 万m ， d ) ，吴家村( s 万m 3 d ) ，酒仙桥( 3 0 万m ，d ) ，小红门( 6 0 万m 3 d ) ，芦沟桥 ( 2 0 万m 3 d ) 等一系列城市污水处理厂。根据北京市总体规划，至2 0 1 0 年北京 市城区将建设1 6 座城市污水处理厂。这对于解决北京市的水污染问题固然有 着积极的作用，但是一个潜在的问题也会随之而来，那就是污水污泥的处理和 处置问题。这些大量未经无害化处理的污泥，如果不妥善处理，其危害是不言 而喻的。 污泥固体的来源主要是污水处理过程中截留下来的悬浮物质：生物处理系 统过程中增长的生物量以及生物或化学絮体的吸附作用从污水中得到的物质。 污泥会产生许多危害，主要包括t ( 1 ) 侵占土地：( 2 ) 污染土壤，污泥堆置的有害 成分聚集，风吹雨淋，产生高温或者其他化学反应，能杀灭土壤微生物，破坏 土壤结构，使其丧失腐解能力：( 3 ) 淤泥河床、污染水体：( 4 ) 污染大气，污泥有 机物被微生物分解释放出有害气体、尘埃，加重大气污染：( 5 ) 含有大量的病原 菌，主要有肠道细菌、蠕虫寄生虫及病毒三大类，大部分被结合在污泥颗粒物 上浓缩，其数量比污水中的要高得多。但我们也应看到污泥中可利用的部分， 污泥中还含有大量有机物和植物必需的养分，如不进行合理利用，又是对资源 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 的浪费。此外，污泥的含水率很高，其所占容积较大，这就给污泥的运输、储 存、使用带来了诸多不利，同时也增加了许多处理费用。城市发展所带来的环 境问题是目前迫切需要解决的问题。污泥处理的目的是减量化、无害化和资源 化。因此，研究城市污水污泥的分布、成分，寻找合理处理、处置并利用污泥 的有效途径具有极为重要的现实意义。 肥料化利用被认为是最有发展潜力的处置方式，这种处置方式是把污泥 应用于农田、果园、林地、草地、市政绿化、育苗基质及严重扰动的土地修复 与重建等。林地、园林绿地施用污泥可促进树木、花卉、草坪的生长，提高其 观赏品质，并且不易构成食物链污染的危害，避免了土地中的有机质失衡。 由于目前城市污泥堆肥资源化利用并未在我国推广，因此，做好该项目 的可行性论证是项目前期必须首先解决的问题，也是实施决策准备的重要依 据。项目可行性论证所提供的市场分析、方案选择、财务评价等数据，可以帮 助投资决策者得出正确的结论性意见和项目选择建议，为决策者确定项目提供 可靠依据。 1 3 国内外污水厂污泥处理处置现状 1 3 1 国外污水厂污泥处理处置现状 一、欧洲污泥处置现状 1 、欧洲污泥在利用之现况 欧洲下水道的普及率在五大洲中最高，在许多著名的大都市像伦敦、巴黎、 莫斯科等其普及率均近百分之百，而全欧洲之普及率在1 9 9 1 与1 9 9 2 年间也接 近8 0 ，而每年之污泥产量近6 5 0 万吨，每人每天可生产近7 8 克污泥( 干重) ， 换算成湿污泥量超过半公斤，如表1 - 1 所示。1 9 9 0 年欧洲共同市场之1 2 个国 家共产生都市污泥约7 0 0 万吨，各国之污泥利用情形如表卜2 所示，农业利用 由l o n8 0 ，平均约4 5 ，卫生填埋占3 8 ，焚化占1 l ，海抛占6 ，不过自 1 9 9 2 年起禁止海抛到1 9 9 8 年完全停止海抛，当农业利用程度较高或掩埋较容 易时均不采用焚化法处理。欧洲共同市场已规划逐年减少生物可分解性废弃物 的掩埋处理量，按1 9 9 5 年产量计算至2 0 0 6 年需要减少至7 5 ，2 0 0 9 年需要减 少至5 0 ，2 0 1 6 年需要减少至3 5 ，而且掩埋之前必须进过物理、化学、生物 或热处理过程，污泥资源利用化的比率也会逐年提高，但增加的幅度远不及焚 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 化增幅，至2 0 0 5 年掩埋处理的量即将至1 7 ，参见表卜3 表1 - 1 欧洲共同市场1 9 9 1 与1 9 9 2 年间其下水道普及率及污泥量 下水道普及污泥处理工污泥处理量( 千克) 国家人口( 百万) 率( )程( ) 千吨年克人天 比利时 9 97 02 85 9 25 8 丹麦 5 19 39 21 7 0 39 9 法国 5 6 96 55 08 5 28 2 德国 7 9 7 8 98 32 6 8 1 2 1 ll 希腊 1 0 24 53 44 8 24 0 罾尔兰3 56 74 53 6 76 4 意大利 5 7 77 56 08 1 66 5 卢森堡 0 49 78 77 96 2 荷兰1 5 09 78 83 3 2 96 7 葡萄牙 9 95 22 02 53 5 西班牙 3 9 o7 05 93 5 0 4 2 英国 5 7 59 68 51 1 0 76 2 合计 3 4 4 87 96 66 4 7 6 57 8 表1 - 2 欧洲共同市场1 2 个国家于1 9 9 0 年下水道污泥处置情形 国家数量( 干重) ( 千吨年)农业( )掩埋( )焚化( )海抛( ) 比利时 3 5 5 7 4 3 00 丹麦 1 5 04 32 92 8o 法国 9 0 02 75 32 0o 德国2 7 5 02 56 51 00 希腊 2 0 01 09 00o 罾尔兰2 32 33 44 3o 意大利 8 0 0 3 45 51 10 卢森堡 1 58 02 0o0 荷兰2 8 05 32 91 08 葡萄牙 2 0 08 01 208 西班牙 3 0 06 1l oo2 9 英国 1 5 0 05 11 652 8 合计 7 1 5 34 5 ( a v )3 8 ( a v ) 1 1 ( a v ) 6 ( a v ) 表卜3 欧洲共同市场1 2 国家都市污泥处理趋势 污泥 1 9 8 4 1 9 9 22 0 0 02 0 0 5 总量( 干重) 5 5 6 3 6 ，4 7 6 8 9 0 6 1 0 ，0 6 3 ( 千吨年)2 , 0 5 7 ( 3 7 ) 2 5 0 4 ( 3 9 ) 3 , 6 1 7 ( 4 0 ) 4 ，5 7 6 ( 4 5 ) 资源化利用 5 1 8 ( 9 ) 7 1 5 0 1 12 , 0 8 8 ( 2 4 )3 ，8 7 2 ( 3 8 ) 焚化 2 , 9 8 8 ( 5 4 )3 , 2 5 7 ( 5 0 )3 , 2 0 0 ( 3 6 )1 ，6 1 5 ( 1 7 ) 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 2 、欧洲污泥在利用之未来趋势 目前污泥回收与处理议题渐渐成为关注之目标。从北欧开始，自1 9 9 5 年 后受到注意，欧洲刚开始使用污泥在利用期间，所讨论的重点为各相关利害团 体的态度，推动动力及使用上限制等。特备是，近年来由于基因改造生物 ( g m o s ，g e n e t i c a l l ym o d i f e do r g a n i s m s ) 、戴澳辛、狂牛病( 牛海绵状脑病， b s e ，b o v i n es p o n g i f o r me n v e p h a l o p a t h y ) 对健康的威胁。因此，市面上食品 安全性以及现行法规是否能够控制人类暴露于潜在风险最小化都受到广泛的 讨论，此外，食物安全性在欧洲某些国家受到消费者团体或自然保护团体等注 意，而质疑政府农业部门没有充分注意与人类相关的产品，是否会对人类健康 或是环境造成影响，因而对政府施压，影响了污泥应用于农业上的产量。 以上为大多数欧洲国家所存在己久的事实，然而，某些国家却常常受到污 泥量剧增与污泥营养成分应用的压力。这是为什么污泥在利用的讨论在荷兰、 比利时或是北欧国家较为热烈，但是在欧洲每个国家讨论结果并不一致的原 因。 欧洲国家使用回收污泥再利用与土地的趋势，有几个重要参与者，其中包 括了农业团体、工业团体、水及废物工厂、当地管理机关、国家权责单位与居 民，从上述团体的意见，可充分了解污泥使用于农业上未来的竞争优势及可能 产生的潜在性风险。经过讨论之后所得结论，可作为未来欧洲污泥再利用及制 定相关法令规范的参考依据。 二、美国污泥处置现状 1 、美国污泥在利用的现状 农地利用方面，对于欲应用于农业上的污泥所含重金属、致病菌、养分( 氮、 磷、钾) 订定浓度标准，并将其区分为a 级污泥与b 级污泥，各有其施用范围。 a 级污泥为可直接施用于农地，其肠道菌( f e c a lc o l i f o r m ) 密度需低于 1 0 0 0 m p n gt s ( m p n ；m o s tp r o b a b l en u m b e r ，最大可能数、t s ：t o t a ls o li d ， 总固体物) ，肠炎杆菌密度需低于3m p n gt s ，并符合下例任一条件的要求： ( 1 ) 以高于p h l 2 的处理方式至少7 2 小时，或以高于5 2 的热处理1 2 小时，再以空气干燥至干固体重量浓度达5 0 。 ( 2 ) 施用污泥的肠病毒量需低于1 p f u 4 9 t s ( p f u ：p r o c e s st of u r t h e r r e d u c ep a t h o g e n s ) ，蛔虫卵含量须低于1 颗可见虫卵。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 ( 3 ) 需采用进一步去除致病菌的程序，包括堆肥、干燥、热处理、高温 好养消化、电子射线照射、伽马射线照射、巴斯德灭菌法、或其他任一主管机 关所认可方式。 b 级污泥虽也可作为土地利用，但若要为人类食用的谷类施肥用，则须更 近一步处理，其标准为： ( 1 ) 肠道菌密度要小于2x1 0 6m p n gt s 。 ( 2 ) 需采用大幅对去除致病菌的程序，包括好氧消化、空气干燥、厌氧 消化、堆肥、石灰稳定、或其他任一主管机关认可方式。 2 、美国污泥在利用的未来趋势 近年来美国在没有巨额掩埋费用的压力下，分化处理维持1 0 左右，掩埋 受环保政策影响而略有下降，取而代之再利用及生物处理略有成长，从1 9 8 9 年约9 至1 9 9 8 年的3 0 。虽然掩埋仍为主要污泥处理方案，但被接受度已逐 渐降低，污泥的生物处理及安全有效利用受到重视。如缅因州有机污泥生物处 理的比例最高达3 3 ，马里兰及新罕什州约2 1 ；而美国全国有2 6 7 处污泥生 物处理设施，以纽约州3 2 处为最多。由此可知污泥生物处理再利用为美国废 弃物新的处理趋势。对于生机质材的管理原则上是施用于土地增加微量元素并 调节土壤性质为主，其目的在增加作物产量，经过三十余年的使用显示对土壤 的效益大多属于正面的，因此联邦政府订定相关规定以利施用。在1 9 9 3 年订 定了4 0 c f r 5 0 3 法案以规范处置及使用生物废料，此规范目标为保护生物与环 境利用危险评估建立各类使用的数据标准。 1 3 2 国内污水厂污泥处理处置现状 2 0 世纪6 0 年代，由于经济发展缓慢和其它各种因素的制约，我国污水处 理厂的数量较少，产生的污泥由于成分简单，通过就地施用就解决了污泥的出 路，所以当时污泥并没有成为威胁环境的突出问题。2 0 世纪8 0 - 9 0 年代，我 国的污水处理设施得到了快速发展，全国各地开始大规模的修建城市污水处理 厂，但由于认识和资金上不足，对污泥的处理、处置没有给予足够的重视，立 项、规划、设计、建设和管理部门未对污泥处理、处置的设施建设给予落实， 致使污泥成为今后环境污染的重大隐患。 我国的排水事业虽然有一定程度的进展，但比起西方发达国家仍然较为 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 后，污泥的处理处置技术也相对落后，大部分污泥未经处理或仅简单处理后就 直接农用、填埋或者是送垃圾场处理，甚至有随意堆放的现象。一些中小城市 基本上没有建造污水处理设施，即使在建有污水处理厂的大中城市，污水处理 厂里的污泥处理设施也有9 0 以上不配套。 国内主要污泥处置方法有：( 1 ) 填埋法：填埋法基本上类似于城市垃圾填 埋：( 2 ) 焚烧法：( 3 ) 直接烘干法：将含水率7 5 一8 0 的污泥采用气流干燥烘干， 温度高达2 0 0 度以上，杀死各种病菌，然后进行填埋或再处理：( 4 ) 厌氧消化 法：8 0 年代以前大多数的活性污泥采用厌氧消化法处理，杀灭微生物病菌并产 生部分可利用的沼气：( 5 ) 生物处理法：即生物堆肥法，它是引进好氧菌种和氧 气，使污泥好氧高温发酵。堆肥化技术是国际上从6 0 年代后期迅速发展起来 的一项新的生物处理技术，它运用多学科技术，利用微生物群落在特定的环境 中对多相有机物分解，将污泥改良成稳定的腐殖质，用于肥田或土壤改良。 在我国，己建成的污水处理厂中，污泥未经任何处理就直接农用的占7 0 以上。即使在设有消化池的污水处理厂，消化后的污泥也只是稍加脱水后就直 接农用，基本上未作无害化处理，很难符合污泥农用卫生标准。在污泥农用方 面，主要有两种情况：直接施用和间接施用。 ( 1 ) 直接施用：城市污泥经简单的脱水处理后直接施用于农田，这种处理方 法一段时间内在我国的大部分地区广泛应用过。许多农民将污泥当作农家肥来 施用，而且有很好的田间施用效果。但由于在施用污泥的过程中缺乏相应的科 学指导，以至于到后来出现了烧苗、死秧、虫害等现象，对作物、土壤产生了 一定的副作用，故农民使用污泥当作农家肥料的热情受到打击，渐渐地对污泥 的使用敬而远之：还有一部分污泥被当地的果农、菜农施用于果园和菜园，施 用污泥后可以使果树枝繁叶茂，蔬菜生长迅速，但后来发现结果率低与施用污 泥有关，而且虫害很普遍，以至于污水污泥的施用量和施用范围受到很大程度 的限制【l 列：另一种情况是用作城市绿化、花圃、游乐场、高尔夫球场的肥料， 其不利的因素就是卫生条件不好，容易滋生蚊蝇，影响景观，也致使施用量受 到限带0 。 ( 2 ) 间接施用：一般是污泥经消化后农用。国内约有4 0 的污水处理厂把污 泥进行消化脱水后农用。通过消化处理后，一方面可以回收部分能源，另一方 面可以减少污泥中有害细菌的数量，增加污泥的稳定性。这样，污泥在农用中 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 负面影响要相对少一些。国内也有将污泥与城市垃圾、通沟污泥等堆肥后农用。 污泥经过堆肥发酵后，可以全部杀死污泥和垃圾中的有害细菌，还可以增加和 稳定其中的腐殖质，应用的风险性较小。也有制成复合肥料使用的，这种方式 解决了污泥在使用中科技含量不高的问题。 1 4 本论文的主要内容及结构安排 可行性论证处于项目实施的概念阶段，可以说是项目概念阶段的核心内 容，主要包括三个方面的内容：( 1 ) 环境和市场研究；( 2 ) 技术研究。即项 目技术方案研究；( 3 ) 项目经济效益的分析和评价。这三方面内容是一个完 整的项目可行性论证所必须涵盖的内容。本论文紧紧围绕这三个内容，运用可 行性论证的理论和方法，结合污泥堆肥资源化利用的实际案例进行分析、研究， 从而对理解上述问题做出一些努力。本论文的结构安排如下： 除第一章绪论外，论文由第二章到第六章构成。第二章主要阐述了项目可 行性分析的相关理论；第三章对污泥堆肥资源化利用的项目进行简要介绍；第 四章从技术方面对污泥堆肥的资源化利用进行了分析；第五章从经济方面对污 泥堆肥的资源化利用进行了分析；第六章从法律法规、国家政策及污泥堆肥资 源化展望等方面进行了项目的总体评价；最后是全文的总结和回顾。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 第2 章项目可行性分析相关理论概述 2 1 项目可行性论证理论概述 随着我国社会经济和城市化的发展，城市污水处理厂的规模不断扩大， 处理程度不断提高。到1 9 9 8 年为止，全国已建成和在建的城市污水处理厂已 近2 0 0 座，污水处理能力约为1 0 0 0 余万m 3 d 。与蓬勃发展的污水处理相比， 污泥处理和处置技术在我国还刚刚起步，随着新建污水处理厂的陆续投产，污 泥产量将会有大幅度的增加，所以对污泥的处理和处置必须予以充分的重视。 我国城市污水处理厂每年产生湿污泥约4 5 1 0 6 吨，每年以1 5 的速度增长。 污泥的成分非常复杂，不仅含有较丰富的氮、磷及多种微量元素和大量有机质， 同时还含有病原菌、寄生虫( 卵) 、重金属、盐分及某些难分解的有机毒物。 因此，必须进行适当处理，才能二次利用，否则会引起二次污染。 污泥处理的主要目的有三个方面：( 1 ) 是减少污泥的体积，即降低含水率， 为后续处理、利用、运输创造条件，并减少污泥最终处置前的容积。( 2 ) 使污 泥无害化、稳定化。污泥中常含有大量的有机物，也可能含有多种病原菌，有 时还含其他有毒有害物质，必须消除这些会散发恶臭、导致病害及污染环境的 因素。( 3 ) 通过处理改善污泥的成分和某种性质，以利于应用并达到回收能源 和资源的目的。 污泥资源化利用在我国尚处于发展初期，面临着技术、经济、国家政策、 市场环境等各方面问题，因此，必须做好项目研究的可行性分析，综合分析各 要素，以取得最佳的经济效益和社会效益。 2 1 1 项目可行性论证的内容及阶段 可行性论证是随着技术进步和经济管理科学的发展而兴起并日趋完善的 一整套系统的科学工作方法。通过可行性论证对建设项目方案进行技术经济论 证，能够较准确地提供技术上先进，经济上合理的建设方案。因此，已被世界 各国广泛采用，国外经验证明，凡是经过可行性论证的建设项目，一般成功的 多，失误的少，我国改革开放以来的许多例子也证明了这一点。所以，可行性 论证已成为建设项目决策必不可少的一项工作程序。 可行性论证是指在建设项目投资决策阶段，通过对项目的投资环境和条件 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 的调查研究，对各种建设方案以及项目建成后的生产经营方案实施的可能性、 技术先进性和经济合理性进行分析和评价的过程，进行开发方案选择与投资方 案决策的科学分析方法。在此基础上综合研究建设项目的技术先进性和适用 性、经济合理性和有效性，以及建设的可能性和可行性。由此确定该项目是否 应该投资和如何投资，或是就此中止不投资，还是继续投资。建设项目可行性 论证是项目投资决策、资金筹集、项目实施方案的选择、项目立项审批的依据。 可行性论证的好坏关系到项目投资的成败，有效的可行性分析可以排除投资的 盲目性，减少投资风险，有效地将企业利益、地区利益和国家利益有机地结合 起来，为项目筹集资金、银行贷款、工程设计等提供投资决策的依据。 根据项目的大小与不同类型，从浅到深，项目论证一般分为一般机会研究、 初步可行性研究、详细可行性研究三个阶段： ( 1 ) 一般机会研究：是寻求投资用于哪些方面才能获得最大利益的研究， 也就是项目设想或项目构思，包括地区研究、部门研究、资源研究、政策研究 等内容。 ( 2 ) 初步可行性研究：是介于机会研究和详细可行性研究之间的一个中 间阶段，对项目初步评估进行专题研究，广泛分析、筛选方案，鉴定项目的选 择依据和标准，判定是否有必要进行下一步的详细可行性研究。 ( 3 ) 详细可行性研究：详细可行性研究为项目决策提供技术、经济、社 会以及商业方面的依据，是项目投资决策的基础。 在论证研究的各个阶段，由于基础资料的占有程度、研究深度以及可靠程 度要求不同，决定了各阶段的工作内容和投资估算精度也不同，如表2 1 ： 表2 - 1 可行性论证的各阶段 工作阶段一般机会研究初步可行性研究详细可行性研究 t 作性质项目设想项目初选项目拟定 鉴别投资方向、寻对项目进行专题辅助对项目进行深入细 找投资机会、提出项目研究，编制初步可行性研致的技术经济论证，编制 工作嘟酶燃建议，为初步选择项目究报告，确定有无必要进可行性研究报告，提出结 方向提供依据行详细可行性研究论性意见，作为项目投资 决策的重要依据 投资估算精度 3 0 2 0 1 0 费用占投资总大项目0 2 1 0 小项目 额百分比( ) 0 1 1 0o 2 5 1 2 5 1 0 3 0 可行性论证的内容包括6 个方面： ( 1 ) 市场研究，是可行性论证的前提和基础，主要任务是解决项目建设 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 的“必要性”问题。市场研究是项目能否存在的依据，如果产品没有市场，项 目也就没有必要存在，生产规模要根据市场供需和销售预测来确定 ( 2 ) 技术可行性。解决项目建设的技术可能性问题。 ( 3 ) 组织体制可行性。项目实施组织和投产后的组织机构、人事制度、 工资待遇、管理制度等，都对项目执行和今后的效益具有重大影响。 ( 4 ) 财务可行性。从项目能否收回投资、赢利并偿还贷款的角度考虑问 题。 ( 5 ) 经济可行性。又叫国民经济可行性，从宏观出发衡量项目的经济价 值。包括实施该项目所耗费的自然和环境资源，以及实施项目后对提高国民经 济增长率和增加国民收入所起的作用 ( 6 ) 社会可行性。主要是考察项目收益的分配对社会不同阶层的影响， 项目的投资建设和运营活动对社会发展目标所做出的贡献。 2 1 2 项目主要的风险与对策 污泥堆肥资源化利用项目是高投入、低回报的投资项目，由于具有投资额 度大、资金周转慢、产品体量大、生产环节多、社会环境影响大等特点，因此 风险也呈现出多样性、复杂性。 1 、市场风险 污泥堆肥资源化项目的主要市场风险在于肥料的销售存在一定难度，由于 人们对污水厂堆肥产生的污泥认识不够，接受该产品需要一定的时间和政府政 策的引导，因此，在销售初期需要做大量的工作，改善人民对污水厂污泥的认 知。可采取以下措施：( 1 ) 在市场开发的初期，可将肥料免费赠送给当地的农 民使用或低价卖给农民使用，让农民认识到有机肥料的优点，改变思想意识， 同时做好宣传工作，打开以后的市场销路。( 2 ) 积极与当地政府进行沟通， 从经济和政策方面，获得政府的支持和帮助。 2 、经营管理风险 运营风险主要指投资者因经营管理不善而导致预期收益不能实现。投资者 的市场预测能力和经营管理水平的高低也是影响投资收益的内在因素，是经营 风险形成的主要原因。可采取以下措施：( 1 ) 加强市场营销工作，加大促销力 度，多渠道，在找准市场的同时，只有尽快销售，才能最大限度地减少项目市 场销售风险。( 2 ) 在项目实施中不断优化设计，采取切实可行的工程技术措施 和工程方案，在施工管理中，控制各项开发经营成本费用，降低投资成本。( 3 ) 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 做好生产运行管理，不断优化工艺技术，降低生产成本。 3 、财务与金融风险 财务风险主要指靠贷款或其它形式获得资金所面临的风险。可采取以下对 策：( 1 ) 由于该项目开发研究具有一定的特殊性，可通过向政府申请项目研究基 金等方式，缓解资金压力和风险。( 2 ) 争取自有资金投资按预期回笼以及预售 款资金回笼，以化解利率风险。 4 、其他风险 该项目开发除上述风险外，还有自然灾害、意外事故等突发事件所带来的 风险。 2 2 污泥堆肥的理论基础 2 2 1 污泥的产生及分类 污泥是污水处理厂对污水处理过程中所产生的沉淀物质，以及污水表面漂 的残渣。污泥是污水中的固体部分，产生的污泥约占处理污水体积总量的0 3 5 。而污泥的处理费用约占污水厂总运行费用的4 0 5 0 。污泥处理和处 置己成为污水处理厂和城市环境卫生的重要大事。目前我国年产污泥近3 0 万 吨( 干物质计) ，按我国2 0 1 0 年远景目标规划，我国城市污水处理率到本世纪 末要提高到2 5 ，相应产生的污泥势必越来越庞大。 污泥中有机物含量高，容易腐化发臭；颗粒较细，密度较小，含水率高 且不易脱水。污泥中还含有氮、磷、钾等植物营养素，可以作为肥料。干燥污 泥具有较高热值，可以燃烧。由于城市污水中混有医院排水和某些工业废水， 污泥中常常含有寄生虫卵、细菌和重金属等有害物质。这些污泥未经处理任意 排放或处置不当会对周围环境造成严重的污染。因此，寻求经济有效的减量化、 无害化和资源化污泥处理技术具有重要意义。 根据污水的处理工艺流程，可将污泥分为消化脱水污泥( 含水8 0 ) 和未消 化液态污泥( 含水9 7 ) 。消化脱水污泥是将污泥在消化池里经过一级、二级， 厌氧消化后沉淀下来的固态物质，未消化液态污泥是指污泥未进行处理和脱水 处理就排除系统。污泥的分类，根据污泥从污水中分离的过程，可将其分为如 、下几类：沉淀污泥( p r i m a y r s e t t li n g s l u d g e ) ：初次沉淀池和二沉池中截留的污 泥，包括用化学药剂沉淀下来的污泥。生物处理污泥( b i o l g o i a c l s l u d g e ) ：在 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 生物处理过程中，由于污水中悬浮状、胶体状或溶解状的有机污染物组成的某 种活性物质，称为生物处理污泥。这种生物体中的大部分固体是由细菌块( 或 菌群) 组成的。根据生物处理方式的不同，又可进一步分为：生物滤池污泥 ( f i l t e r h m u u s ) ：采用生物滤池处理时产生的污泥：活性污泥 ( a c t i v a t d e s l u d g e ) ：采用活性污泥处理时产生的污泥，在这种处理过程中，一 部分污泥作为接触体而循环，称为回流污泥( r e t u r n s l u d g