城市污泥无害化处置处置初步方案.doc

. . . .蚌埠市城市200吨/天污泥无害化处置初步方案机科发展科技股份有限公司机械工业第一设计研究院2011年7月11日学习参考目 录1项目实施的必要性12 国内污泥处理处置政策法规现状32.1 污泥处置政策32.2 污泥泥质标准体系32.3 污泥处理收费政策43 城市污泥处理处置主要技术比选43.1 污泥厌氧消化53.2 污泥热干化73.3 污泥焚烧93.4污泥填埋143.5污泥堆肥（生物干化）153.6污泥处置方案确定164污泥堆肥技术比较选择175.SACT污泥高温好氧发酵堆肥工艺流程及特点186. 实施方案216.1 厂址选择216.1.1厂址选择原则216.2污泥处理量与标准216.3工艺流程说明226.4方案设计226.4.1项目占地226.4.2工艺方案226.4.3土建方案236.4.4电控方案236.4.5建筑物/系统说明246.4.6项目投资估算277熟料处置方式建议277.1制复混肥料277.2 园林绿化277.3 制建材287.4 辅助燃料287.5填埋场覆盖土287.6 污泥最终处理建议298技术承担单位概况308.1 机科发展科技股份有限公司308.2 SACT污泥处理处置技术发展概况318.3 SACT污泥堆肥处置工程案例321项目实施的必要性水资源是保证人类生存最基本的条件，因而保护水资源、防止污水对环境的污染，是人类造福于千秋万代的重要责任。为了改善我国水资源污染严重的现状，从“九五”期间污水治理问题得到充分重视，城市污水处理工程项目发展很快。污水处理和污泥处理处置是解决城市水污染问题同等重要又紧密关联的两个系统，污泥处理处置是污水处理得以最终实施的保障。在经济发达国家，污泥处理处置是极其重要的环节，其投资约占污水处理厂总投资的5070%，各国都把污泥处理处置作为污水处理系统的非常重要的环节，给予巨大投入，使污染治理能划上一个完整的句号，这是成熟的污水处理思路。目前我国大多采用非正规土地处理，造成对环境的二次污染。污泥的处理处置和利用已经越来越成为我国急需解决的大问题。城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策规定：“城镇污水处理厂新建、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。”因此，污泥处置项目的建设是对蚌埠市现有污水处理厂和扩建、改建污水处理厂不可或缺的补充和完善。蚌埠市污水处理厂随着水量、水质逐渐达到设计要求，到2011年蚌埠市主城区的脱水污泥产量将达到200t/d左右。已建成污水处理厂的污泥处置方法主要是自然晾晒干化后填埋。随着填埋泥量的增大，晾晒的污泥散发气味已严重影响了周围居民生活和空气质量。因此污泥无害化处置工程的建设已经迫在眉睫。本工程的建设，是对污染源头的一次深度治理，对蚌埠市的水污染治理工作产生积极深远的影响，同时也为水污染治理工作起到了标杆示范的作用。因此抓紧开展污泥治理工程十分必要，也非常迫切，是蚌埠市市政建设的重要工作之一。其重大意义主要体现在以下三个方面。（1）项目建设是保证蚌埠市污水处理厂正常运行的必要条件近年来随着蚌埠市污水量和处理率的快速增长，必然导致污泥数量的快速增加，污泥是污水处理后的附属品，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、病原体、胶体等组成的极其复杂的非均质体，如果处理不当将对周围的环境造成二次污染，导致污水处理作用前功尽弃，这也势必影响污水处理厂的正常运行。（2）项目建设是保护蚌埠市人民正常生活的需要由于污泥中含有大量的有机物，自然条件下的厌氧发酵和蒸发使周围的空气恶臭，污染大气环境，影响周围人民的正常生活；大量的渗滤液含有高浓度的污染物，易对地表水、地下水造成污染，从而危害蚌埠市人民的饮用水安全。因此，污泥处置项目的建设是保证蚌埠市人民正常生活的需要。（3）项目建设是维护生态环境的需要污泥的如未经科学处理，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，破坏生态系统的稳定性。对污泥进行妥善处理能在很大程度上维护生态环境的稳定性，对生态环境的可持续发展意义重大。综上所述，蚌埠市城市污泥处理处置示范工程的建设十分必要，对蚌埠市城市发展的意义重大。2 国内污泥处理处置政策法规现状2.1 污泥处置政策近年来，针对城市污水污泥的处理处置，中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国环境保护部、中华人民共和国科学技术部三部门多次颁布技术指南和相关政策，确定了污泥处理基本目标和技术工艺。（1）城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）（住建部、环保部、科技部 建城2009 23号 2009.2.18）（2）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（试行）（环保部 HJ-BAT-002 2010.2）（3）关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知（环保部 环办2010 157号 2010.11.26）（4）关于进一步加强污泥处理处置工作组织实施示范项目的通知（国家发改委、住建部、发改办环资2011 461号 2011.3.3）（5）城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）（住建部、国家发改委、建科201134号 2011.3.14）2.2 污泥泥质标准体系2009年，城镇污水处理厂污泥处置技术标准新增水泥熟料生产用泥质和农用泥质2个行标，原6个标准完成行标到国标的升级，重新发布实施，2010年原制砖用泥质也升级为国标：（1）城镇污水处理厂污泥泥质（GB 24188-2009）（2）城镇污水处理厂污泥处置 分类（GB /T 23484-2009）（3）城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化泥质（GB /T 23486-2009）（4）城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋用泥质（GB /T 23485-2009）（5）城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质（GB /T 24600-2009）（6）城镇污水处理厂污泥处置 单独焚烧用泥质（GB/T 24602-2009）（7）城镇污水处理厂污泥处置 水泥熟料生产用泥质（CJ/T 314-2009）（8）城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质（CJ/T 309-2009）（9）城镇污水处理厂污泥处置 制砖用泥质（GB/T 25031-2010）2.3 污泥处理收费政策近两年来，随着污水处理的进一步发展，一些发达地区开始重视污泥处理，有地方也尝试解决污泥处理收费问题。重庆、上海、江苏均在污泥处理处置收费政策方面做了很多工作。2009年2月18日，在住房和城乡建设部、环境保护部、科学技术部三部门联合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）文件中，也明确指出污水处理费应包括污泥处理处置运营成本。3 城市污泥处理处置主要技术比选污泥处理处置包括两个方面：污泥处理和污泥处置。污泥处理（sludge handling or sludge treatment）：污泥经单元工艺组合处理，达到“减量化、稳定化、无害化”目的的全过程。污泥处置（sludge disposal）：处理后的污泥，弃置于自然环境中（地面、地下、水中）或再利用，能够达到长期稳定并对生态环境无不良影响的最终消纳方式。目前，主要应用的污泥处理处置技术主要有：污泥填埋、污泥热干化、污泥厌氧消化、污泥焚烧、污泥堆肥、污泥制砖、污泥电厂混烧、碱性物理稳定化和海洋投弃等。3.1 污泥厌氧消化厌氧消化是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的一种污泥处理工艺。污泥厌氧消化的作用主要体现在：对有机物进行降解，使污泥稳定，避免在运输及最终处置过程中对环境造成不利影响；消化过程中产生沼气，可以回收能源，降低污水处理厂能耗；改善污泥的脱水性能，减少耗药量。总之，污泥厌氧消化可以实现污泥处理的减量化、稳定化、无害化和资源化。采用厌氧消化时，应充分考虑污泥的性质。有机物含量太低的污泥不宜采用厌氧消化工艺。是否采用厌氧消化工艺，应结合污泥处置方式综合考虑。当采用土地利用方式进行污泥处置时，应尽量考虑采用污泥厌氧消化。当污泥进行焚烧处置时，一般不宜采用。厌氧消化系统的组成及工艺流程如图3-1所示。图3-1 污泥厌氧消化工艺流程图投资成本与系统的构成、设备档次等因素相关。一般情况下，关键设备采用进口设备，厌氧消化系统的工程投资约为2040万元/吨污泥（含水率80%）（不包括浓缩和脱水）。若采用更多进口设备，投资成本将会增加。厌氧消化直接运行成本约60100元/吨污泥（含水率80%），折合吨水处理成本约0.050.10元/吨。考虑沼气发电回收电量后，运行成本可下降3050%。图1 厌氧消化池3.2 污泥热干化常见的工艺有自然干化和加热人工干化。自然干化主要利用太阳能，蒸发水分，因而投资低、成本低、干化效果好，但占地面积大，容易兹生蚊蝇、散发臭气。加热干化，主要是采用热量对污泥进行干燥处理。热量来源：化石类燃料、工业余热；热量形式：烟气、蒸汽。污泥热干化技术种类较多，如直接加热转鼓式干化器、气体循环、间接加热回转室、流化床等等，目前国内应用经验不足，只能根据热干化的实际需要和国外经验确定。污泥热干化在国内属于新兴的技术，经验不足。污泥的含水量等性质，对热干化的污泥负荷量有显著影响。1995年以前国外应用直接加热转鼓式干化器较多，干化后得到稳定的球形颗粒产品，但尾气量大，处理费用昂贵。1995-1999年间出现了间接加热系统，尾气量要小得多，但干化器内部磨损严重且难以生产出颗粒状产品。气体循环技术使转鼓中的氧气含量保持在10%以下，提高了安全性。间接加热回转室适用于中小型污水处理厂。此外还出现了将机械脱水和热干化一体化的技术，即真空过滤带式干化系统和离心脱水干化系统。2000年以后的美国热干化设备，出现了以蒸汽为热源的流化床干化设备，带有产品过筛返混系统，其产品的性状良好，与转鼓式干化器是相似的。蒸汽锅炉（或废热蒸汽）和流化床有逐渐取代热风锅炉和转鼓之势。转鼓式干化器仍将继续扮演重要角色，同时也向设备精、处理量大的方向发展。利用热能将污泥烘干至需要的含水率，热干化过程的高温（大于90）灭菌效果彻底，产品可完全达到杀菌卫生指标。含水率10%以下，微生物活性受到完全抑制，运输与储存过程中不会产生臭味等有机物腐化现象，即达到稳定，有利于长时间储藏和运输。污泥干化后的污泥呈颗粒或粉末状，保持了原有的营养成份，做农用肥料的市场可行性大为改善，基本不受运输条、季节性需求变化的影响。污泥加热干化配有除臭设施，对周围环境影响小。先进的干化车间布置紧凑，占地面积小。其缺点在于：（1）能耗很大：蒸发1吨水需消耗1000kW电能获90100m3天然气。（2）干化过程中物料燃烧、爆炸等安全问题需要特别关注：污水污泥产生的粉尘是St1级的爆炸粉尘，其粉尘爆炸常数范围为0200 bar.m.sec-1。主干燥器、粉尘收集和处理装置、造粒和最终处理装置均有潜在的粉尘爆炸的危险。干燥后，干燥设施内的干燥产品也可因自热导致燃烧或因另有空气加入导致燃烧的加剧。储料仓的干燥产品也可能自燃。在欧美已经发生了很多起干燥器爆炸/着火和附属设施着火的事件。（3）污泥热干化产品遇水将再次成为含水污泥，污泥焚烧灰含有较多的重金属和放射性物质，故皆必须妥善保存、利用或最终处置。（4）污泥热干化的尾气，含有臭气和其它污染物质；污泥焚烧的烟气，含有危害人民身体健康的污染物质。二者如不处理或处理不当，可能对大气产生严重污染，故要求必须达标排放。图4 污泥水热干化图5 污泥热干化现场3.3 污泥焚烧污泥焚烧相对于热干化需要建设专门处置污泥的焚烧炉（循环流化床锅炉）和配套的污泥全干化设施，热能不足部分直接在焚烧炉中添加燃煤或其它燃料补充。焚烧将污泥矿物化并释放出一定的能量，使污泥达到最大程度的减容。焚烧过程中，所有的病菌病原体被彻底杀灭，有毒有害的有机残余物被热氧化分解。污泥既可以单独焚烧，也可以和其它废液、废气和固体废弃物混烧。污泥焚烧是否需要外加燃料，取决于污泥本身的热值（有机物含量）和污泥的含水率。机械脱水污泥焚烧前往往要进行干化处理，以便使污泥能够燃烧，从而减少辅助燃料的消耗量，降低运行成本；并需要对尾气进行处理，以便达到规定的排放标准；应考虑对废热进行回收利用等。污泥焚烧的优点是处理时间短、占地面积小、残渣量少、达到了完全灭菌的目的，减量化效果最为明显。该法的缺点：工艺复杂，一次性投资大；设备数量多，操作管理复杂；由于污泥的热值偏低，仅为标准煤的3060%，单独焚烧具有一定难度，故应与热值较高的垃圾或燃料煤同时焚烧，能耗高，运行管理费亦高；焚烧过程存在“二噁英”污染的潜在危险，二噁英是迄今为止人类已知的毒性最强的污染物，国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。干化污泥、未干化污泥与燃煤混合焚烧，物料性质存在较大差异，燃点不同，易造成未充分燃烧的有机质颗粒在烟道的熔融或半熔融黏结。干化用导热油的换热面设置在高温炉膛内，导热油裂解严重，而更换成本较高。由于混烧燃煤助燃，又要防止床温过高造成死床（已发生多起），必须增加助燃空气，烟气量增加，运行费用增加。图6 污泥焚烧（1）污泥焚烧过程中随排烟排放的环境污染物粉尘与重金属：粉尘中含有重金属及其氧化物。重金属的排放与金属的物理和化学性质、燃烧条件和尾气净化有关。重金属的环境释放即可随灰渣（飞灰）排放也可由于挥发形成气态金属单质或其化合物随烟气排放，不过挥发性金属会优先吸附于飞灰。酸性气体：主要有卤化氢、硫氧化物和氮氧化物。污泥（垃圾）中的有机氯化物在焚烧过程中大部分都转化成氯化氢（HCL）。不完全燃烧产物：主要指一氧化碳（CO）、炭黑和多环芳烃。只要控制足够高的燃烧温度和足够多的空气过剩（一般过剩100%200%即可），就可使碳燃烧充分，一氧化碳（CO）就会降到最低水平。当一氧化碳（CO）排放量小于50mg/m3时，就可认为是完全燃烧了，污泥中的有机污染物就能够得到较为完全的降解。二噁英类（Dioxins）：现在文献中通常把氯代二苯并二噁英（polychlorinated dibenzo-p-dioxins,简称PCDDs）和氯代二苯并呋喃（polychlorinated dibenzofurans,简称PCDFs）总称为氯代二噁英或二噁英类（dioxins）。它们是三环氯代芳香化合物，具有相似的物化性质和生物效应，主要来源于焚烧和化工生产，污泥垃圾等固体废弃物（包括医院或化学废弃物等）焚烧所排放的二噁英的主要来自三个方面：一是废弃物自身含有的，在焚烧过程中未被分解而被重新排出；二是由于焚烧炉燃烧不完全，在焚烧炉内合成而被排出；三是在焚烧系统热交换区和尾气净化系统内也可产生二噁英类。化工生产如农药六六六或氯代苯氧化乙酸除草剂的生产过程中，或造纸过程中纸浆经氯化漂白都能产生二噁英；钢铁和某些金属冶炼以及汽车尾气排放等也能产生二噁英，所以环境污染主要来之于上述的二噁英的初级来源，而人体暴露则归结于被污染的饮用水、空气和食品等二级污染源。二噁英是属于全球性污染物质，人类不可避免地暴露于微量氯代二噁英污染的空气中。由于氯原子的取代数目和位置不同所构成的75个PCDD和135个PCDF共210个同类物质中，只有在侧位（2，3，7，8一位）被氯取代的17个化合物才具有很强的毒性，其中尤以2，3，7，8一四氯二苯并二噁英（英文缩写为TCDD）的毒性为最甚，是二噁英类中之毒王，被称为是世界上最毒的有机化合物，有“世纪之毒”之称。图8 焚烧所产生的二噁英受到民众与报纸的高度关注（2）焚烧后所产生的污染物焚烧处理污泥（垃圾）等固体废弃物除由烟气排放上述污染物外，还会产生多种固体废物（炉渣、管道灰、尾气净化设备产生（排放）的固体废物，除尘设备收集的飞灰和污水（污泥垃圾等沥滤液，灰渣冷却水，尾气净化废水、清洗废水等等）。3.4污泥填埋污泥填埋分为单独填埋和混合填埋。单独填埋的基本方式是污泥经过简单的灭菌处理，直接倾倒于低地或谷地后加以封固。污泥的卫生填埋始于1960年代，技术比较成熟，但是填埋需占用大量土地、耗费可观，污泥中含有的各种有毒有害物质易污染地下水。随着人口增加，土地资源匮乏，可供填埋的场地已十分有限。如美国环保局估计今后20年内，美国现有的80%的填埋场将关闭。在我国，混合填埋是大部分采用填埋技术处置脱水污泥的出路。但在管理方面：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，在体制上还需进一步理顺；在技术方面：机械脱水污泥（在我国通常是20%DS），剪切强度低，不容易使用机械设备来运输和处置，同时由于安全问题（病原体、臭味、污泥消化导致的气体爆炸等等），通常不能满足填埋场的要求，垃圾填埋厂不愿意接受污水处理厂的污泥。该技术在国内应用较多，但目前填埋技术无论从技术上还是政策上总体处于濒临淘汰状况。示范工程：上海老港垃圾填埋场污泥单独填埋项目。 图3.1 上海老港垃圾填埋场污泥单独填埋项目图片资料3.5污泥堆肥（生物干化）堆肥，又称堆肥化、污泥生物干化。起源于早期农业堆肥技术，包括厌氧和好氧两种类型，工业化堆肥主要采用污泥高温好氧发酵堆肥技术。污泥高温好氧发酵堆肥技术是利用生物能，将污泥彻底熟化降解的高效生化反应过程。既可以充分利用资源，同时又节约了最终处置费用。国外已经把满足土地利用要求的污水污泥改称为“生物固体（biosolids）”。机械化好氧发酵堆肥的主要技术特点有：节约能耗，化害为利，无二次污染。污泥中有机物在氧化作用下与好氧菌充分反应，放出热量，使堆肥物料自然产生高温，无论室外温度如何，均能保持60以上的高温。这种生化反应过程不需施加任何燃料。生物能使小分子有机物分解，大分子有机物降解稳定化。好氧发酵过程不产生甲烷等厌氧气体，产生较小的臭味，由于持续高温，杀死病原体和杂草种子，彻底使污泥无害化。可采用源头控制和特殊添加物使污泥中重金属在碱性介质作用下稳定化、无害化。高温好氧堆肥法与污泥中温厌氧消化比较，具有节约投资、节约运转费，无二次污染的优点。污泥中温厌氧消化投资高于好氧堆肥2倍，运转中需要使庞大体积的液态污泥维护中温过程，消耗能量，且中温消化不能达到彻底灭菌，消除病原体的目的。因此中温消化污泥仍需进行污泥最终处置。高温发酵生物过程可以生产出高品质的有机肥料，由于污泥中富含N、P、K等营养物质，在好氧菌作用下稳定熟化，易于植物和作物吸收。高温好氧发酵过程所产生的生物有机肥料，易于深加工，有益于微生物的繁殖，可加工成菌肥，也可与营养素混合制成复混肥及各种土壤改良剂。目前采用的主要工艺形式分为静态和动态两种，又可根据物料堆放形式分为条垛式和仓式两种，其它还有一些反应器形式的堆肥形式一般应用于小型项目中。该技术在国内相对较多，目前保持正常运行的包括唐山西郊污水处理厂污泥堆肥项目、唐山西郊污水处理二厂污泥堆肥项目、太原河西北中部污水处理厂污泥堆肥项目、洛阳瀍东污水处理厂污泥无害化项目、北京大兴庞各庄污泥消纳厂项目等等。3.6污泥处置方案确定对以上所述的多种污泥处理处置技术进行对比，如下表所示。可以看出污泥堆肥处理相对于其他技术具有诸多优点，制约因素少，且投资低。在资源化利用方面，污泥堆肥技术也有突出的优势，符合我国循环经济政策的要求。污泥处理处置技术对比处理技术主要优点主要缺点经济性填埋技术成熟可靠。占用大量土地资源，频临淘汰。热干化占地面积节省，臭气收集容易。管理要求高，存在潜在粉尘爆炸危险。投资：24-50万元/吨/日运行：160-350元/吨焚烧占地面积小，臭气收集控制容易，无害化、减量化程度最佳。技术存在缺陷，二垩英问题仍困扰该技术的推广。投资：55万元/吨/日运行：240-400元/吨堆肥/堆肥技术成熟可靠，运行管理简单。重金属问题制约成品的应用范围投资：7-30万元/吨/日运行：30-200元/吨制砖工艺比较简单，对泥质要求不高。技术成熟度低，尤其产品是应用经验较少。臭气较严重。投资：8-25万元/吨/日运行：240元/吨电厂混烧工艺简单，投资运行成本较低。影响电厂系统运行，存在较大政策风险，臭气污染严重。投资：3-38万元/吨/日运行：80-250元/吨碱性物理稳定化工艺简单。仅适用于临时污泥无害化处置。海洋投弃工艺简单。存在二次污染风险，基本淘汰。综上所述，对于以上工艺进行各方面的对比，由对比结果并结合国外污泥处理技术发展趋势，本报告推荐采用污泥堆肥处理技术。污水处理厂脱水污泥是一种宝贵的资源，含有丰富的有机成分合营养可以作为生物质能源，并且具有资源化利用前景。污泥堆肥可以充分利用污泥自身能源实现无害化、减量化目的，并可以为下一步资源化利用打下良好基础。4污泥堆肥技术比较选择污泥堆肥技术在市政行业应用主要分为以SACT工艺为代表的动态堆肥仓工艺和静态堆肥仓工艺两个流派，下表针对各自技术经济特征进行比较：项目动态堆肥仓工艺静态堆肥仓工艺工艺特点通过堆肥专用翻堆机将物料从仓的一端向另一端移动，实现物料总体流动状态，过程中使物料增加空隙率，仓底曝气效率提高。物料始终处于相对静止状态，需要添加大量干物料以增加空隙率，较长间隔时间翻堆仅一定程度上缓解物料塌落密实、空隙率降低的问题，仓底曝气效率较低。停留时间10-14天18-24天仓型翻堆+曝气曝气（主）+翻堆（辅）布料深度最大2m最大1.5m占地面积较小较大车间高度小，满足机械安装高度即可。大，需要满足有人驾驶机械操作空间。是否封闭可以做到完全封闭。为保障人员安全，无法全封闭。物料进仓方式自动机械布料，或装载机布料自动机械布料，或装载机布料物料出仓方式自动机械出仓，或装载机出仓仅能装载机出仓翻堆机配备，每日翻堆一次配备，每周翻堆一次外加干物料量可以不加或者少量添加必须大量添加以维持物料空隙率干物料储运基本没有必须考虑场地、防火等问题臭气污染通过封闭仓体配合主动除臭系统完成，安全可靠，完全可控。通过调节物料性质，减少翻堆过程实现，仍有臭气外溢，且控制水平低。投资（不含除臭）10万元/吨脱水污泥10万元/吨脱水污泥投资（含除臭）15万元/吨脱水污泥20万元/吨脱水污泥运行费用（不含折旧）30-50元/吨脱水污泥50元/吨脱水污泥左右（必须有稳定干物料来源，且价格较低）示范工程唐山西郊污水处理二厂污泥堆肥项目（两座动态发酵仓，2005年建成）烟台莱山污水处理厂污泥堆肥项目（两座静态发酵仓，2004年建成）综合比较污泥动态仓式和静态仓式堆肥工艺特点，污泥动态仓式堆肥有较大优势，因此本项目推荐采用污泥动态仓式高温好氧发酵堆肥工艺。5.SACT污泥高温好氧发酵堆肥工艺流程及特点制约污泥堆肥技术工业化应用的主要瓶颈问题包括占地面积问题、臭气外排造成二次污染问题和操作员工职业健康安全问题。SACT工艺在经济可靠的前提下，很好地解决了上述问题。SACT工艺流程如下：200t/d脱水污泥（生料）生料料仓60t/d成品营养土（熟料）皮带输送机螺旋提升机混料机上料螺旋计量螺旋熟料料仓筛分系统发酵模块1-16螺旋提升机缓冲料仓出仓系统布料系统除臭系统曝气系统SACT系统七个特点：节省占地、免干物料、模块化、无人操作、高效除臭、节省投资、节省成本。具体体现在以下方面：（1）堆肥发酵仓模块化，方便远期扩建。（2）堆肥模块物料深度最大可达2.2m：节省占地。（3）堆肥模块之间可以实现翻抛机水平垂直二维转仓：成倍节省占地面积（本项目考虑水平转仓）。（4）堆肥模块内部容积效率高达45%；每个模块自由空间容积仅675 m3 (传统工艺相同处理能力系统自由空间容积约2000m3)；除臭换气量较传统工艺减少60%以上：高效除臭，节省成本。（5）隧道式发酵仓替代臭气收集管道，且效率提高：节省投资。（6）针对主要臭气源NH3、H2S、VOC，终端除臭有针对性分段考虑：高效除臭。喷淋段活性填料段惰性填料段洗涤段去除绝大部分NH3和部分H2S、VOC去除大部分VOC和 部分NH3 、H2S去除剩余NH3、H2S、VOC去除残余NH3、H2S、VOC循环水进气排气终端除臭系统除臭原理示意图（7）系统集成与优化改进相结合，使操作员工与污泥彻底隔离：无人操作。（8）免干物料，且节省成本。原因如下：l 秸杆等干物料来源和价格不稳定；l 秸杆等干物料储运占地面积很大，切存在火灾隐患；l 秸杆等干物料中C元素多以纤维素等大分子形式存在,调节C/N效果有限；l 市政污泥C/N比一般较低,不妨碍好氧发酵过程的展开,多余的N将以NH4+或者NH3形式存在；l 动态发酵翻堆次数多,通过机械作用改善物料孔隙结构。6. 实施方案6.1 厂址选择6.1.1厂址选择原则l 污泥处理厂应尽量选择在污泥产量较为集中的区域，以减少污泥运输费用及运输期间对城市环境造成的不良影响。如有可能，应尽量与区域内较大规模污水处理厂合建，使得污水、污泥处理设施对城市居民和环境的影响程度降到最低。l 污泥处理厂应尽量远离城市人口密集区，最好位于城市主导风向的下风向。虽然污泥处理厂一般都有较完备的隔离系统和除臭系统，但是污泥在装卸和运输过程中不可避免的对环境要产生一定的不良影响。l 在污泥处理过程中，需要一定量的冷却水、洗涤水，同时也排放一些污水，因此污泥处理厂应靠近污水厂或在污水厂内部。l 设在城镇水体的下游，但不受洪水威胁。l 设在城镇夏季最小频率风向的上风侧，对周围环境影响最小。l 拟选厂址交通、供电、供水等条件良好。l 尽量少占农田。6.2污泥处理量与标准l 处理量200t/d（含水率80%），系统共16个仓。l 出料含水率小于40%。6.3工艺流程说明200t/d脱水污泥经过与200t/d熟料混和达到不超过60%含水率，由布料系统送入发酵仓中，经过14天翻抛机翻倒和仓底曝气系统曝气，使得物料充分发酵，含水率降低到40%以下。熟料在仓尾部由出料系统出仓。部分熟料与脱水污泥混和进入下一周期，每天60t左右含水率40%以下的熟料作为成品输出。6.4方案设计6.4.1项目占地本项目占地面积约为11000m2。6.4.2工艺方案好氧堆肥车间按照2座好氧车间设置。好氧发酵过程停留14天，曝气系统分段曝（吸）气。发酵仓单体有效宽5米，长45米，物料有效深度2米。采用F5.110翻抛机每天将仓内物料翻抛1次，整体前移动3米，仓内堆肥物料被翻抛、打散，与氧气充分接触，保证好氧堆肥所需要的氧气量，提高充氧率，提高分解率。在好氧发酵车间两端设置进料区和出料区，混料区位于2座好氧发酵车间之间。生物除臭滤池位于污泥发酵车间上部，尺寸为4025m，H=3.5m。成品原料堆棚用于储存污泥成品及原料，平面尺寸为60.515.25m，H=6.0m。工艺参数：系统总处理量：200t/d（含水率80%）系统总出仓量：60t/d（含水率30%）发酵仓平面尺寸：45m*5m（含进出料区）发酵仓物料有效深度：2m6.4.3土建方案发酵仓墙体采用钢筋混凝土结构，地板采用素砼结构形式，屋面采用轻钢屋面板+FRP采光板。6.4.4电控方案 总装机功率约为900kW。控制采用现场独立PLC控制柜控制。6.4.5建筑物/系统说明本工程的土建主要包括生料储存、生产车间（含混料车间、好氧发酵车间、维修间等）、营养土仓库、生物滤池。1）生料储存为了保证项目的连续性，需建生料（含水率80%）储存池，设计原则采用区别大量与相对少量，临时与长期存放的不同要求，采用地坑、料仓、仓库等不同的储存方式。本项目厂址位于污水处理厂内部，因此本技术方案未考虑新建生料库，使用水厂内的污泥堆场。2）生产车间（1）混料车间经过机械脱水含水率80%的污泥由污泥专用车运入混料车间倒入污泥地坑储存。脱水污泥由位于地坑底部的螺旋输送机按照预定量输送进入混料机内。回填料通过料仓底部的螺旋输送机按照预定量进入混料机。混料机将两种物料充分混合搅拌，完成混料过程。含水率控制在55-60%的混合物料由混料机出口经过上料输送机，经料斗落在布料机上，在指定仓位上方的落料装置落下，混合物料随之落入指定仓位，完成自动进仓过程。（2）好氧发酵车间好氧发酵车间主要为发酵仓，根据所选用翻堆机确定是否封闭，同时设有相对独立的维修间，供翻堆机、转仓机出仓检修。翻堆机定期将物料翻堆、打散、前移，并使其从发酵仓入口向出口移动。物料在合适条件下达到持续高温，实现无害化处理。出料采用自动出仓系统，最靠近仓尾的熟料落入位于仓尾边上的出料皮带输送机上，熟料经两级皮带输送机输送至混料间混合。3）营养土仓库营养土仓库也就是后熟车间，具有营养土暂存的作用，同时进行二次发酵，使营养土完全腐熟，完成稳定化过程。4）混料系统混料机由壳体、混料组件、维护组件及相关电控设备组成。适用于污泥、生活垃圾及畜禽粪便堆肥处理工程预处理工序。混料机填补了国内该领域的空白。国内首个市政及工业污泥堆肥工程均采用了此设备。5） 布料系统布料机由给料组件、输送组件、卸料组件及相关电控设备组成。污泥堆肥过程中，为了保证发酵质量和效果，污泥堆积要求有一定的厚度。要在大面积的堆肥仓内把污泥堆积均匀，不仅工作量大，劳动条件艰苦，而且有一定的难度。布料机的应用解决了这一难题。布料机适用于污泥、生活垃圾及畜禽粪便堆肥处理工程布料工序。6） 翻堆机/转仓机本方案堆肥在工程中选用F5.110滚筒式污泥翻堆机/Z5.110转仓机系统，由滚筒式翻堆机、转仓机及相关电控设备组成。适用于单机日处理100吨以上规模的污泥、生活垃圾及畜禽粪便堆肥处理工程。该设备适用于封闭式发酵仓，转仓机和翻堆机均为天轨系统，特殊设计的轨道对接机构确保翻堆机能在转仓机与发酵仓之间平稳过渡，结构紧凑，节省了地面空间和土建投资。7） 自动进/出仓系统自动进仓系统采用螺旋布料输送系统，自动控制系统根据工艺指令控制落料机构，使螺旋中的物料按照要求进入不同的仓室。自动出料系统采用皮带输送系统，由于设置特殊结构的物料挡板，杜绝物料溢漏现象的发生。8） 除臭系统设计生物除臭滤池为钢筋混凝土，内壁防腐处理。滤池内采用新型滤料。整个混料、好氧堆肥车间臭气由收集系统收集送到生物除臭系统处理。堆肥仓上部设集气罩，车间内合理分布配置臭气收集口。生物除臭滤池主要为池体，池体内设布气区、支撑结构，隔栅/格网系统，除臭填料，臭气收集层组成。同时臭气收集层兼做散水空间，布气区兼做废水收集区用，底部设有排水槽，主要工艺流程如下图所示：收集管路风机臭气水洗池+生物滤池排放管大气补水循环水水排水排水图3-4 除臭工艺流程图6.4.6项目投资估算 因无具体泥质检验分析报告，及项目建设用地情况，吨泥投资大约在20-25万元左右，7熟料处置方式建议7.1制复混肥料经过生物干化后的物料，仍保持着较多的有机质和N、P、K等有效营养成分，在重金属等有害物质达到相关标准要求的前提下，可以与化肥经过精混造粒，制成各种用途的有机无机复混肥料，应用于农业或者花卉养植、草坪养护等专业领域。该途径产生经济效益最为明显，市场开发有针对性，主要针对复混肥料生产商和经销商，推广较容易。泥质基本指标应满足城镇污水处理厂污泥处置农用泥质（CJT 309-2009）。成品质量应满足有机无机复混肥料（GB188772002）。7.2 园林绿化经生物干化后的物料，仍保持着较多的有机质和N、P、K等有效营养成分，在重金属等有害物质达到相关标准要求的前提下，可以应用于园林绿化领域，也可以应用于速生林地、果树种植等领域。该途径可以产生一定经济效益，市场开发有针对性，主要针对园林绿化行政主管部门、林场、林纸一体化项目等，推广较容易。 基本指标应满足城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质（GB/T23486-2009）。7.3 制建材经过生物干化后的物料，熟料含水率降到30%左右，通过与粉煤灰、粘合剂等混合压制成型，作为混凝土砌块、便道砖的替代品，可以广泛应用于建筑领域。该途径可以产生一定经济效益，市场开发有普遍性，主要针对建材生产商和用户，推广中竞争较激烈，需要相关政策扶持。基本指标应满足城镇污水处理厂污泥处置 制砖用泥质（CJ/T289-2008）。7.4 辅助燃料经过生物干化后的物料，仍保持着较多的有机质，虽然与生料相比较有机质含量和热值均有所降低，但由于含水率大幅降低，因此可以作为辅助燃料与高热值垃圾混合焚烧。该途径效益主要体现在节能减排方面，直接经济效益不突出，推广必须与垃圾焚烧或者电厂相结合。7.5填埋场覆盖土以上用途均无法实现时，成品熟料可以作为垃圾填埋场覆盖土使用，因为成品熟料的含水率满足城镇污水处理厂污泥处置 混合性填埋泥质(CJ249-2007)要求。7.6 污泥最终处理建议近年来，在城乡建设用地日益紧缺的情况下，北京市的绿化面积却持续增长。今年上半年，全市城区新增绿化面积1299.8公顷，改造303.5公顷；城市休闲公园绿地建设完成新增绿化面积282.8公顷，改造绿地49.5公顷；居住区和单位庭院完成绿化面积88.4公顷，实现道路绿化380公顷。郊区完成新增造林8000公顷，补植补造7666公顷，栽植各类苗木1350余万株。9个重点小城镇新增绿化面积279.4公顷，1400个村完成绿化953.3万平方米。本方案日处理300t污泥，日产营养土60t，年产量为21600t。按照9 t/(hm2a)的营养土施用量计算，则每年生产的营养土约需要2400公顷的绿化面积来消纳。北京市郊区目前已完成新增造林8000公顷，补植补造7666公顷，对于21600t的产量具有足够的消纳能力。若采用填埋场覆盖土、土地改良处置方式，则每公顷垃圾填埋场每天需要68m3覆盖土，每年需要约2500m3；用污泥高温好氧发酵后的产品改良土壤，通常每公顷需要加60120t，连续投加35年，就能达到良好的效果，共需要约3.3104t。根据本项目污泥检测报告（附件），参考城镇污水处理厂污泥处置标准城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质（CJT 309-2009）和城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质（GB/T23486-2009），项目污泥重金属含量中Hg含量为4.28mg/kg，超过农用泥质A级标准（3mg/kg），但符合农用泥质B级标准和园林绿化用泥质标准。考虑重金属对环境的严重影响以及熟料的资源化利用，且污泥经本方案所采用的工艺处理之后的产品即为养分含量丰富，可直接施用的营养土。因此本方案建议熟料采取园林绿化的最终处置方式。8技术承担单位概况8.1 机科发展科技股份有限公司2002年经国家经贸委批准整合机械科学研究总院核心资产设立机科发展科技股份有限公司。机科发展从二十世纪八十年代起将研究重点转向环保领域，不断创新发展，取得污泥处置领域的多项第一：1956年，机械科学研究院成立（后更名为机械科学研究总院，现隶属于国务院国有资产监督管理委员会）。1980年，机械科学研究院组建我国最早的环保技术与装备科研机构机械科学研究院环保技术与装备研究所。1986年，机械院环保所在国家攻关计划支持下开始从事污水处理厂污泥处理技术研究。1995年，中国第一台污泥堆肥翻堆机研制成功。1997年，中国第一座市政污泥堆肥项目唐山西郊污水厂污泥堆肥项目投入使用，SACT工艺初步形成。中国第一座市政污泥热干化项目秦皇岛东部区污水处理厂污泥热干化项目投入使用。2001年，中国运行规模最大的污泥堆肥项目北京大兴污泥消纳厂投入运行,目前设计最大处理规模520t/d。SACT技术获北京市科学技术二等奖。2002年，中国第一座工业污泥堆肥项目天津石化供排水厂污泥堆肥项目投入运行。SACT技术获中国机械工业科技进步三等奖。2006年，唐山西郊污水二厂污泥堆肥项目投入使用，自动化与除臭系统的完备标志SACT工艺系统走向成熟。2007年，中国建设规模最大的市政污泥堆肥项目洛阳廛东污水厂228t/d污泥堆肥项目投入运行。SACT技术获首届中央企业青年创新奖。2008年，机科发展公司承担国家环保部污水处理厂污泥处置最佳可行技术导则 （第四、七章/污泥堆肥部分）编制工作。2009年，中国第一台大型国产污泥翻堆机F5.110完成全部设计研制工作。机科发展公司承担环境保护设备产品分类环境保护设备术语等两部国家标准相关内容起草编制工作，以及链条式翻堆机滚筒式翻堆机污泥堆肥翻堆曝气发酵仓等三部行业标准起草编制工作。工程示范方面：中国第一个城市污泥堆肥项目唐山西郊污水处理厂污泥堆肥项目（国家九五重大科技攻关项目），1997年正式投产，目前仍正常运行，创造我国污泥堆肥系统13年正常运行最长时间记录。唐山西郊污水处理厂污泥堆肥项目在国内率先获得肥料商标（田宝牌），取得农用许可，以安全销售应用于大田作物超过10年，积累了大量宝贵应用数据。8.2 SACT污泥处理处置技术发展概况1986年1995年1997年2001年2002年2006年2007年2008年2009年机械科学研究院环保所在国家攻关计划支持下开始从事污水处理厂污泥处理技术研究。先后开发完成国产第一台污泥机械脱水机、第一台污泥自动加药系统等，