城市污水处理厂污泥处置设计方案

1、城市污水处理厂污泥处置设计方案城市污水处理厂污泥处置设计方案城市污水处理厂污泥处置设计方案“无害化-减量化-稳定化-资源化”城市污水处理厂污泥处置概述1.1 项目编制单位简介1.2 项目编制原则? 在污泥处理有关文件的指导下，坚持可持续发展战略原则，并在调研国内外污泥处理技术的基础上，针对污水处理厂的实际情况，选用适宜的处理方案。做到工艺合理、运行可靠、管理方便、环保节能，实现污泥无害化、资源化处理的目标；? 严格执行国家和省政府制定的有关法规和相关标准，根据城市污水厂污泥的特点、当地气候条件、地形情况、水文地质特征做好各项环境保护措施，使工程周围的环境卫生受到的污染减少到最低程度；? 在确保

2、环保达标的前提下，尽量节约投资及运行费用。1.3 项目编制范围本系统处理污水处理厂经过浓缩后的污泥。本方案编制范围从污泥浓缩池开始，到干化成品送出处理区为止，包括处理工艺流程的设计，处理区的设计、建设、处理装置的购置和安装、脱水固剂的选择、以及污泥处理设施的调试运营。1.4 采用的规范和标准本报告采用的规范和标准为：1 城市生活垃圾卫生填埋技术规范(CJJl7 2001)；2 生活垃圾填埋污染控制标准(GBl6889 2001)；3 城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准(建标 2001101 号)；城市生活垃圾卫生填埋场运行维护技术规程(CJJ93 2019)；5 生活垃圾填埋场环境监测技

3、术标准(CJ/T3037)；6 恶臭污染物排放标准(GB14554 93)；7 污水综合排放标准(GB8978 1996)；8 环境空气质量标准(GB3095 1996)；9 大气污染物综合排放标准(GBl6297 1996)；10 城市防洪工程设计规范(CJJ50 1992)；11 建筑设计防火设计设计规范(GBJ16 1987)；12 堤防工程设计规范(GB50286 1998)；13 厂矿道路设计规范(GBJ22)；14地基基础设计规范(DBJ08 11 1999)；15地基处理技术规范(nBJ0840 1999)；16室外排水设计规程(GBJl4 1997)；17 建筑给水排水设计规范

4、(GB50015 2019)；18 给水排水工程构筑物结构设计规范(GB50069 2002)；19 供配电系统设计规范(GB50052 1995)；20 土工合成材料应用技术规范(GB50290-1998)。2 污泥处理技术的比较与选择2.1 污泥的处置方法概述项目2.1 、污泥处理处置要求城市污水处理厂产生的污泥是一种由有机残片、寄生虫卵、无机颗粒、胶体等组成的 极其复杂的非均质体，除含有大量水分外，还合有有机物、重金属、盐类及少量的病原体 微生物和寄生虫卵等，若不科学合理地进行污泥处理处置将对环境造成新的二次污染。污 泥处理处置的要求是：(1) 稳定化：经机械脱水后的污泥，每公斤干固体中

5、有机物含量为40 -55，为避免因有机物的腐败变质造成二次污染，应进一步降低挥发性有机物的含量。(2) 减量化：进一步提高污泥的含固率，减少污泥最终处置前的体积，以降低污泥处 理及最终处置的费用。(3) 无害化：杀灭污泥中对人体或自然界有危害的病菌、寄生虫卵和病毒，去除或稳定化 (或钝化 ) 重金属等有害物质。(4) 资源化：尽可能的利用污泥中的有用物质或储藏的能量，以实现其资源价值。2.2 、污泥处理处置方法简述2.2.1 、污泥厌氧消化污泥厌氧消化也称为污泥厌氧生物稳定，主要目的是减少原污泥中以碳水化合物、蛋白质、脂肪形式存在的高能量物质，也就是通过降解将高分子物质转变为低分子物质。厌氧消

6、化是在无氧条件下依靠各种兼性菌和厌氧菌的共同作用，使污泥中有机物分解的厌氧生化反应，是一个极其复杂的过程。一般可分为酸性发酵阶段和碱性发酵阶段，酸性发酵阶段又可以分为水解阶段和产酸阶段，碱性发酵阶段可以分为酸性衰退阶段（ 产乙酸阶段）和产甲烷阶段。厌氧分解过程中产生大量气体，主要成分为甲烷和二氧化碳以及少量的硫化氢等，气体经处理后，可作为清洁的能源。该处理技术是一种可持续的污泥处理技术，是能使污泥稳定化、减量化和资源化的经济实用技术，是较普遍采用的稳定化技术。但由于操作复杂、存在安全隐患，运行难度大，目前大部分污水厂的厌氧消化池都处于停用状态。2.2.2 、污泥好氧堆肥好氧堆肥技术探讨始于19

7、20 年，堆肥系统可分为三类：条形堆肥系统、静态好氧堆肥系统和装置式堆肥系统。城市污水处理厂的污泥中含有大量促进植物和农作物生长的氮、磷、钾等营养成分，肥效较好，经过堆肥处理可以达到稳定化、无害化及资源化的目的。堆肥是一个由嗜温菌、嗜热菌对有机物进行好氧分解的稳定过程，其特点是污泥自身可以产生一定的热量，并且高温持续时间长，不需外加热源，即可达到无害化。经过堆肥化处理后，污泥的性状改善，含水率降低（ 小于40 ） ，成为疏松、分散、细粒状，可杀灭病原菌和寄生虫（ 卵 ） ，便于贮藏、运输和使用。污泥堆肥一般应添力口膨胀剂，膨胀剂可用堆熟的污泥、秸秆、木屑或城市垃圾等，膨胀剂的作用是增加污泥堆肥

8、的孔隙，改善通风以及调节污泥含水率与碳氮比。污泥堆肥可分为两个阶段，即一级堆肥阶段与二级堆肥阶段。一级堆肥阶段可分为3个过程：发热、高温消毒及腐熟。堆肥初期为发热过程，在强制通风条件下，污泥中有机物开始分解，嗜温菌迅速成长，污泥温度上升至约45 55；高温消毒过程，有机物分解所释放的能量，一部分合成新细胞，一部分使肥堆的温度继续上升，可达55 70，此时嗜温茵受到限制，嗜热菌繁殖，病原菌、寄生虫卵与病毒被杀灭，由于大部分有机物已被氧化分解，需氧量逐渐减少，温度开始回落；腐熟过程，温度降至40左右，堆肥基本完成。二级堆肥阶段：一级堆肥完成后，停止强制通风，采用自然通风方式，便进一步熟化、干燥、成

9、粒。该处理技术是一种适用的污泥农用技术，但无法有效处理污泥里面的重金属，且占地面积大、处置周期长，适合于堆肥生产的场地难以寻找，堆肥处理过程和产品质量难以控制，制造的产品在使用过程中，受政策、法规制约，对使用的方式、方法也有很多限制。2.2.3 、污泥蒸汽热解污泥蒸汽热解技术通过蒸汽热解反应破坏脱水污泥持水结构，使得原来只能通过热力蒸发方式脱除的水分（ 结合水 ） ，大部分可以通过机械分离方式以液态形式脱除，大幅度降低污泥脱水能耗和污泥处理成本。该处理技术的基本原理为蒸汽热解破坏污泥胶状絮体等持水结构，将结合水释放出来，脱水性能大大提高；蒸汽热解使污泥大颗粒变成细微颗粒，比表面积大幅度增大，从

10、而使水分从污泥表面挥发脱除更容易。该处理技术只是提高了污泥的脱水性能，适用于污泥的前处理，后续还得进行机械脱水等最终污泥处理处置工艺。2.2.4 、污泥填埋污泥的填埋按其防止二次污染的措施又分为简单填埋和卫生填埋两种方式。简单填埋是指在自然条件下，采用坑、塘以及洼地等自然填埋，不加覆土掩盖和防止污染措施的填埋方法。卫生填埋是指能对填埋气体和渗滤液进行控制的科学填埋方式。卫生填埋与传统填埋根本区别在于采取了底侧层防渗、废气回收处理、覆压实作业等措施，避免造成二次污染。卫生填埋设施及作业设备简单，一次性投资相对较小，但是其占地面积大，运输距离远，场址不易选择，而且随着环保标准的日益严格，对填埋场的

11、设计和施工标准越来越高，其建场投资和填埋费用也相应提高。2.2.5 、污泥干化污泥干化能使污泥显著减容，体积可以减少4 5 倍，产品稳定、无臭且无病原生物，便于运输、利用或最终处置，干化处理后的污泥产品用途多，可以用作肥料、土壤改良剂、替代能源等。污泥干化与焚烧各有各的设备，也可在同一设备中进行。目前应用较多的污泥干化工艺类型有流化床干化、浆叶干化、带式干化、薄层干化、转鼓干化等，常用的污泥干化方法有以下几种。利用烟气余热或蒸汽干化污泥。将热电厂或水泥厂排放的烟气，或锅炉蒸汽，通过引风设备送入特制的污泥干化成料装置中，在烟气与污泥直接接触的过程中，烟气余热加热污泥，并将污泥蒸发的水分，随烟气一

12、起经过除尘除气处理后，达标排放。利用热媒介油减压干化污泥。将脱水污泥和预先加热媒介油混合，在减压状态（ 真空下 ） 降低原料中水的沸点，进行加热、低温（90 左右） 下短时间内进行干燥。该技术的原理是：油的沸点比水高，在通常的大气压下，水的沸点是100，含有水分的物质加热到100以上时，物质中的水分变成蒸汽，蒸发到空气中。油温减压干化系统应用这个原理将废弃食油 作为间接热媒体进行加热，使加热油和原料混合接触，从而使原料中的水分蒸发脱水而干 燥。由于该系统处于减压状态，因而降低水的沸点及媒介油的温度，可以进行较低温度（90 左右）的干燥处理，防止油劣化的同时飞快提高干燥处理的速度。该处理技术占地

13、小，处理和利用效率高，但处理费用较高，如降低运行费用，需有就近的热电厂或水泥厂等热源，且投资较大，对生产安全性要求较高。2.2.6 、污泥焚烧污泥焚烧利用焚烧炉将脱水污泥加温干燥，再用高温氧化污泥中的有机物，使污泥成为少量灰烬。污泥在焚烧前应有效地脱水干燥，焚烧所需热量依靠污泥自身所含有机物的燃烧热值或辅助燃料。采用污泥焚烧工艺时，前处理不必用污泥消化或其它稳定处理，以免由于有机物减少而降低污泥的燃烧热值。污泥焚烧可分为两种：完全焚烧、湿式燃烧（ 不完全焚烧） 。完全焚烧，污泥所含水分被完全蒸发、有机物质被完全焚烧，焚烧的最终产物是CO2、H2O N2等气体及焚烧灰。完全焚烧设备主要有回转焚烧

14、炉、立式多段焚烧炉、流化床焚烧炉。回转焚烧炉可分为并流、错流与逆流回焚烧炉3 种炉型。焚烧炉长度较长，直径与长度之比约为1： （10 16） ，焚烧炉体的前段为干燥带，约占全长的2 3，污泥被干燥至临界含水率约1030，污泥的温度和热气体的湿球温度相同约为160，进行恒速蒸发，然后温度开始上升，达到着火点；后段为燃烧带，约占全长的1 3，燃烧受内部扩散控制，燃烧带的温度为700 900。立式多段焚烧炉是一个内衬耐火材料的钢制圆筒，一般分为6 12 层。各层都有同轴的旋转齿耙，空气由轴心鼓入，一方面使轴冷却，另一方面预热空气。泥饼从炉的顶部进入炉内，依靠齿耙翻动逐层下落，顶部两层起污泥干燥作用，

15、称干燥层，温度约480680，使污泥含水率降至40以下。中部几层主要起焚烧作用，称焚烧层，温度达到760 980。下部几层主要起冷却并预热空气的作用，称缓慢冷却层，温度约260 350。流化床焚烧炉用紫砂作为载热体，被预热的空气从炉底部喷射而上，合硅砂层形成悬浮状态，干燥破碎的污泥从炉顶加入与灼热硅砂激烈混合焚烧，焚烧灰与气体一起从炉顶经旋风分离器进行气固分离，热气体用于预热空气，热焚烧灰用于预热干燥污泥，以便回收热量。湿式燃烧（不完全焚烧） 是经浓缩后的污泥（含水率约96 ），在液态下加温加压，并压入压缩空气，使有机物被氧化去除（ 约有8090的有机物被氧化） ，而改变污泥结构与成分，使其脱

16、水性能大大担高。根据湿式燃烧所要求的氧化度、反应温度、压力的不同，可分为高温高压氧化法、中温中压氧化法及低温低压氧化化。该处理方法技术特点如下：污泥焚烧处理后，污泥中的病原体被彻底消灭；污泥经焚烧后，一般减容量为8090，可节约大量填埋场地；污泥焚烧厂占地面积小，场址选择较灵活；焚烧处理可全天候操作，不受天气影响。但该处理技术所需投资大，占用资金周期长，另外焚烧过程中产生的“二恶英问题也必须有很大投入才能有效解决。2.2.7 、污泥干馏污泥干馏法是在密封、无氧、非燃烧、高温状态下进行的化学反应过程，包括汽化、热解、脱氢、热缩合、炭化等反应，将污泥中的水分蒸发，有机物转化为可燃气体和有机碳。将燃

17、料的燃烧与污泥的干馏分别在两个独立的空间进行。通过气体燃烧室的阶段性升温，将污泥中的水分蒸发，有机物逐渐固化和碳化。污泥中的主要成分转化为可利用的冷凝水、可燃气体和生物有机碳。干馏产生的可燃气体进行回收利用，从而避免了空气的污染和节约能源；干馏产生冷凝水经净化处理后用做煤气发生炉补水；干馏产生的生物有机碳进行统一回收利用。该处理技术是一种新的污泥处理技术，目前在国内还处于试验阶段。2.2.8 、污泥最终处置与利用污泥的最终处置与利用的主要方法是：首选能源利用，其次建筑材料利用，农肥利用等。1 、能源利用：最直接最有效的方法是将污泥经无害化处理后，制成燃料，燃烧后的灰渣可应用于建筑材料，避免了二

18、次污染。2 、建筑材料利用：污泥可用于制砖、制水泥和制纤维板材。污泥制砖的方法有两种：一种是用干化污泥直接制砖，另一种是用污泥灰渣制砖。污泥焚烧灰加石灰或石灰石后，可煅烧制成灰渣水泥，也可作为混凝土的细骨料，代替部分水泥与细砂。污泥制生化纤维板，主要是利用活性污泥中所含粗蛋白（有机物 ）与球蛋白（酶 ）能溶解于水及稀酸、稀碱、中性盐的水溶液这一性质，在碱性条件下加热、干燥、加压后，发生蛋白质的变性作用，从而制成活性污泥树脂（ 又称蛋白胶） ，使之与漂白、脱脂处理的废纤维压制成板材。3 、农肥利用：污泥中含用丰富的氮、磷、钾等，可作为农业肥料，但污泥中含有重金属解决不了，产生土壤二次污染。4 .

19、2.9 、污泥处理处置技术路线污泥处理处置的目标是：控制污染，确保环境安全与公众健康；实现营养物质循环利用，利于可持续发展；降低能耗，开发清洁能源；低碳排放。目前，可行的污泥处理处置技术路线如下：(1) 深度脱水+填埋该技术路线，污泥中的营养物质没有破坏，但污泥中含有重金属等有害物质，故无法利用；清洁能源难以利用；难以实现低碳排放。(2) 好氧发酵+土地利用(农用为主) 无能量输出，如该技术路线，无能量输出，还须能量输入；基本实现低碳排放。但无法有效的处理污泥中的重金属等有害物质，污泥中碳氮比、氧、湿度控制不当将有甲烷排出。(3) 厌氧消化+土地利用(农用为主)该技术路线，能动态增加310的营

20、养质循环量，并能产生甲烷气清洁能源，但存在沼渣处理问题，尹法有效的处理沼渣中的重金属等有害物质，且占地面积大，甲烷气产量不稳定，投资及运行费用较高，为传统工艺，不适宜推广。(4) 制成燃料，进行能源利用该技术路线是最有效的污泥处置路线，选择合适的生产工艺，可实现生产零污染排放，产品燃烧达到环保要求，与其他技术路线相比，可直接减少碳排放量，符合我国循环经济发展，节约能源，该项技术应成为国家污泥处理处置的主要技术路线。(5) 、国内、外污泥处理和处置简述西方国家的大规模现代化污泥处理是从六十年代末开始的，根据时间划分可以分为三个阶段。第一阶段是最为简单的处理方式，把污泥经过脱水减量化后运往农业区或

21、林地进行土地应用。第二阶段是随着控制污染、保护环境的呼声提高，在兴建污水处理设施的同时建设了污泥无害化处理设施，改变了原来直接把生污泥应用于农田的状态。这一时期污泥无害化处理的主要技术和设施是污泥的中温厌氧消化和机械脱水。第三阶段是随着技术进步，开发出了更高水平的污泥无害化和资源化处置的技术及设施，主要有机械堆肥、热裂解、热干化、焚烧、制成建材等，呈现出多元化的污泥处理和处置方法。从西方国家污泥处理和处置技术的发展来看，工艺依然是基本的四类：填埋、土地利用、焚烧和转化为能源再利用。随着社会经济的发展和环保标准的提高，土地利用所占比例小幅度下降，填埋所占份额则大幅削减，焚烧所占份额激增，转化为能

22、源再利用这一方式将稳定增长。我国早期由于产生的污泥量较少，污泥处理的问题还不突出，故一直也没有受到足够的重视。据统计，我国目前用于污泥处理处置的投资约占污水处理厂总投资的2030，而从发达国家的经验来看，一个完善的污泥处理处置系统的投资往往占整个污水厂总投资的5070。从投资额可以看出，我国污泥处理和处置处于严重滞后状态，并且污泥处I 里和处置技术起步较晚。国内污泥的处理和处置方式有很多，但很多方式仍然停留在技术层次。目前主导的处置方式为农用和填埋，分别占到45和31 左右。但是，在实际操作过程中，都存在着很大的问题。首先是污泥填埋，以前我国大量污泥堆场采用的是非卫生填埋方式，给环境带来严重污

23、染，这种处置方式正逐渐被摈弃。目前我国的填埋形式一般采用污泥与城市生活垃圾混合卫生填埋，但由于污泥脱水后含水率一般在75以上，给填埋作业带来很多困难。随着各个城市垃圾填埋场容量的逐步饱和以及填埋要求的不断提高，加之填埋场用地的限制，以及城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质标准要求较高，污泥填埋方式所占比例将逐步下降。其次是污泥的农用，在已经建成的污水处理厂中，污泥未经任何处理就直接脱水农用的占到 70以上，即使在设有消化系统的污水处理厂，污泥消化后也只是经过简单的脱水就直接农用，很难符合城镇污水处理厂污染物排放标准、城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质、农用污泥中污染物控制标准的标准要求，从而

24、造成二次污染。污泥焚烧作为一种污泥减量化、无害化最为直接的污泥处理方式。近年来在我国逐步得到发展。上海石洞口污水处理厂污泥焚烧项目是我国建成的第一个市政污泥单独焚烧工程，但运行成本相对较高，约为280 元吨污泥（含水率80的污泥），这是该项技术受到制约的关键因素。污泥在电厂和垃圾焚烧厂混烧具有独特的优势，但是由于污泥的掺入，企业的生产成本也有一定程度的增加。为鼓励这一符合国家节能减排政策及可持续发展战略的污泥处置方式，当地政府对这些企业均实施了一定的经济补贴，并给予了多方面的优惠政策。污泥的资源化利用是一种污泥稳定化、无害化最为有效的污泥处理方式，污泥的资源化利用最典型方式是将污泥制成燃料，污泥燃料化技术的成功开发使城市污泥变“害”为“宝”，不但实现了城市污泥的无害化、减量化处理及资源化利用，而且符合我国国情，符合节能减排、循环经济和科学发展观理念，具有一定的经济效益和特别显著的社会效益，是解决我国目前城市污泥污染问题的最佳选择。近年来，相关的工艺研究正在深入开展，在我国也逐步得到应用。总的来