污泥热电工程可行性研究报告

目录第一章概述411项目名称、建设单位412建设单位介绍413项目概况514编制依据715项目建设的必要性716、建设规模1117、可行性研究范围1118、设计指导思想及主要设计原则12第二章XXX市污水处理厂污泥分析和生物质能分析1421污泥来源1422污泥量的统计1523污泥的成份及热值分析1624花生皮来源1625花生皮量的统计1726花生皮的成份及热值分析18第三章污泥处理方法及技术比较1931污泥处理国内外研究现状和发展趋势1932国内污泥处理现状2033污泥焚烧处理工艺2234本项目拟采用的污泥处理方法34341污泥的外部处理34第四章工程条件3741厂址选择3742交通运输3843原料供应3844工程地质4145灰渣综合利用及灰场41第5章热负荷4251供热现状42511工业负荷4252供热参数48第6章电力系统4961概述4962电力负荷预测5063电厂接入系统方案50第七章机组选型及供热方案5172、汽轮发电设备选型原则5473、装机方案54根据热负荷、污泥量、花生皮数量，本期机组得汽平衡如下54已有机组得汽平衡如下5574、装机方案主机主要技术参数57741、污泥焚烧循环流化床锅炉57第8章工程设想5981厂区总平面布置和运输5982污泥的储存和干燥6083污泥输送给料方案6184燃烧系统及主要辅机6285除灰渣6386热力系统6487水工部分6688化学水处理系统69810电气部分71811控制系统75812土建部分818121主厂房布置81813热热网部828131蒸汽热网82第9章环境保护8691本工程依据的主要环境保护标准8692环境空气质量现状8793污泥流化床焚烧过程中气态污染物排放及其控制8794水体污染源及其污染物9595噪声污染及其抑制9696飞灰及灰渣的环境影响分析9797厂区恶臭的控制9798绿化与环境监测9899环保投资估算98第10章劳动安全及工业卫生100101概述100102生产过程中职业危险、危害因素100103劳动安全卫生设计中采取的主要防范措施101104防火、防爆101105防电伤、防机械伤害、防坠落和其他伤害104106、防尘、防毒、防化学伤害105107、防暑降温107108、噪声和振动防治108109、其它安全措施1081010、劳动保护及工业卫生机构设置1091011、专用投资估算1101012、建议110第11章节约和合理利用能源111第12章生产组织和定员114第13章工程项目实施条件和轮廓进度115131实施条件及设备运输115132实施进度115第14章投资估算及经济分析116141投资估算116142财务评价119第十五章结论和建议125151结论125152建议125第一章概述11项目名称、建设单位项目名称公司污泥焚烧发电资源综合利用工程建设单位项目建设地点地址注册资本万元经营年限年至今法定代表人企业类型装机规模改造原有台T/H循环流化床蒸汽供热锅炉，改造为两台T/H污泥焚烧循环流化床锅炉，新上台MW抽凝机组12建设单位介绍公司位于，公司始建于年，是股份制有限公司，主要担负着XXX市企、事业单位和居民供热及部分发电任务，占地亩，拥有职工人。该公司现有台T循环流化床蒸汽锅炉，台MW抽凝汽轮发电机组、1台MW背压汽轮发电机组，总装机容量为MW，供暖能力达到万平方米，供工业蒸汽达到T/H，年发电能力为亿KWH。2010年，该公司实际发电量为万KWH，上网电量为万KWH，供汽万吨，循环水供热量为GJ，消耗原煤138万吨，供电标煤率为31552G/KWH，工业总产值为万元。作为城市供热和工业用气的主要单位之一，该公司在新能源和新技术的运用上也走在了同行业的前列。2008年实现利润646万元，上缴税金384万元；2009年实现利润2062万元，上缴税金830万元；2010年实现利润3014万元，上缴税金970万元。法人代表籍贯为人，现任董事长，2008年9月荣获荣誉称号。13项目概况市东濒黄海，南依山，是近郊市，全市总面积1780平方公里，耕地面积818万公顷，辖18个镇、4个街道办事处、1个经济开发区、1个省级旅游度假区，1033个村庄，10753万人口。扼通往全国的XXX市陆上“咽喉”，胶济、蓝烟铁路横穿境内西部，济青高速公路、青烟、青威、青沙等5条国家和省级公路纵贯全境，刚竣工的青银高速公路、青威一级公路又拉近了与全国各地的距离。城区距国际机场不足15公里，距港40公里，市乡公路四通八达；境内还有两个国家二类开放码头，形成了海陆空交通便利的交通网络。气候宜人，旅游资源丰富。处于北温带沿海区域，年平均气温12，降雨量750毫米，夏无酷暑，冬无严寒，温润相济，气候宜人。的温泉具有较高的医疗价值，水中含有多种对人体有益的矿物质，建有等一批国家、省、市级培训疗养基地，吸引着成千上万的疗养人员。东临翠山碧海，拥有183公里海岸线、2517平方公里海域、24个岛屿，海洋资源十分丰富。随着经济发展，工业污水和生活污水量逐渐增加，市污水处理厂BOT项目开工奠基，该项目是市委、市政府为加快城市基础设施建设，保护市水环境而实施的一项民心工程，项目包括XXX市污水处理有限公司、XXX市西部、XXX市北部、XXX市东部四个污水厂，由XXX城市建设投资（集团）有限责任公司投资、建设和运营，总投资2亿元。污水处理厂处理了城市工业和生活的污水，大大减轻了城市水污染，然而随着时间推移，污水处理厂的处理后产物污泥量越来越大，逐渐的形成了新的城市污染源XXX市政府对该问题非常重视，为加强环境治理，要求尽快妥善解决污水处理厂的污泥治理问题，并采取了一系列的措施，其中最关键的措施是建设污泥焚烧处理厂。XXXAA热电有限公司对这个课题开展了广泛的探讨和研究。通过对区域（污水处理厂所在的区域）内的企业进行了充分的调查，对企业的用汽量、用电量进行了统计、分析，针对企业用汽量大的特点，结合当地的实际情况，对资源的充分利用，认为污泥焚烧发电供汽是符合资源综合利用的环保项目，符合循环经济发展规律的一条出路。XXXAA热电有限公司拟在热电公司的基础上建设污泥焚烧热电联产项目，解决城区污泥处理难题。通过污泥焚烧厂的建设，不仅解决了污泥的堆放及二次污染问题，而且在该区域还实现了集中供热，并且大大减少了污染物总量的排放，具有很好的社会经济和环保效益。同时，XXX市有多家花生食品生产企业，年产生花生皮废料接近5万吨需要处理。根据XXX市污泥处置规划，本项目建设规模为改造原有两台75T/H循环流化床锅炉为日焚烧原始污泥（60含水量）564吨的65T/H流化床污泥焚烧电站锅炉（同时掺烧51T/H的花生皮和519T/H的原煤），新上1套C12汽轮发电机组。污泥焚烧减量后的灰渣将进行综合利用，以实现污泥处理的三废的“零”排放化，同时处理大量工业废料花生皮，增加采暖季节低真空供热面积，真正实现污泥的废物利用和热电联产。14编制依据（1）XXX市污泥处置规划（2）促进产业结构调整暂行规定，国发200540号（3）产业结构调整指导目录（2005年本），国家发展和改革委员会，2005年12月（4）中华人民共和国国家标准生活垃圾焚烧污染控制标准（GB184852001）（5）建设部和国家计委城市生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准（2001121）（6）中华人民共和国行业标准生活垃圾焚烧处理工程技术规范（CJJ902009）（7）中华人民共和国国家标准小型火力发电厂设计规范（GB5004994）（8）国家鼓励的资源综合利用认定管理办法，国家发改委、财政部、税务总局，2006年9月（9）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）HJBAT00215项目建设的必要性151污泥减量化、资源化、无害化处置的需要污水处理设施的有效建设是XXX可持续发展的基础。目前，XXX市建有XXX市污水处理有限公司、XXX东部污水处理厂、XXX西部污水处理厂、XXX北部污水处理厂。污水处理厂已建成投产，为XXX市的污水处理问题奠定了基础。但污水处理过程中产生污泥的无害化处置问题将成为限制污水厂持续运行的一个瓶颈。如果将污水处理厂每天产生的污泥用于填埋，将占用大量的填埋土地，在今天的XXX市已不现实。其次，由于污泥中含有的有害物质经过雨水侵蚀和渗漏，会不同程度地污染地下水环境，带来二次污染的威胁。根据发达国家的经验，污水污泥洁净焚烧处理是比较好的出路，不仅可以节约大量填埋土地，焚烧后的飞灰还可作为新型建材加气混凝土制砖的原材料，真正实现污泥处置的减量化、无害化、资源化。污泥的科学规范处理为污水处理厂的稳定连续运行奠定了基础，而污水处理厂的建设与运行可以大幅度减少XXX市的污水排放，从而保护了XXX市的环境。污泥焚烧发电综合利用项目可以实现污泥的减量化、资源化和无害化，同时也是节水、节能、实现循环经济的好项目，是国家发改委支持鼓励的环境保护与资源综合利用项目（参见产业结构调整指导目录2005年本）。152生物质能综合利用的要求国务院关于发布实施促进产业结构调整暂行规定的决定指出“坚持节约优先，立足国内，煤为基础，多元发展，优化能源结构，构筑稳定、经济、清洁的能源供应体系”、“积极扶持和发展新能源和可再生能源产业，加快发展风能、太阳能、生物质能等”。国家发改委可再生能源中长期发展规划（2007年9月）指出根据我国经济社会发展需要和生物质能利用技术状况，重点发展生物质发电、沼气、生物质固体成型燃料和生物液体燃料。到2010年，生物质发电总装机容量达到550万千瓦。到2020年，生物质发电总装机容量达到3000万千瓦。2006年初全国人大通过了可再生能源法，鼓励可再生能源发展的其他相关细则也陆续出台，国家发改委颁布了2006年13号文，制定了上网电价优惠政策以及附加电价全国分摊的激励政策。我国目前每年发电用煤量约114亿吨，SO2的排放量约1350万吨，粉尘排放550万吨左右。根据环保局计算，我国排放空间有限，全国每年燃煤7亿吨，SO2对大气污染就己到上限，而我国目前煤炭消耗量己达16亿吨以上，大气污染己经到了不可承受的地步。由于SO2污染，产生酸雨己危害30国土面积。2003年统计，仅酸雨危害这一项使农、林作物损失高达220亿元，SO2的污染更危及人民身体健康。利用生物质能麦秆、玉米秆、稻壳、稻草等发电可以大量减少SO2的排放，秸秆中硫的含量接近01，相当于燃煤含量的1/10。本项目掺烧生物质发电，可减少SO2的排放量，减少对煤炭资源的开采和利用。XXX市有多家花生油和花生食品生产厂家，产生大量的花生皮，除了一小部分得到工农业利用，一部分烧掉之外绝大部分堆积，污染了环境，占用耕地，据统计XXX市每年产生35万吨的花生皮，本项目改造后的锅炉掺烧一部分花生皮，年处理花生皮45万吨。153热电联产、节约能源的需要中华人民共和国能源法中规定能源开发利用应当贯彻节约资源的基本国策，坚持节约与开发并举、节约优先的基本方针。全社会应当厉行节约能源，提高能源效率。国家鼓励能源综合高效开发利用，支持以煤炭为原料的燃料、电力、化工产品多联产，鼓励热电冷联产、热电煤气多联供等综合梯级利用，因地制宜发展分布式能源。随着XXX市城市化进程的发展，新增住宅面积的增加，供暖面积不断增大。公司现有供暖面积为160万平方米，至明年年底将带约240万平方米的供暖用户，同时工业蒸汽用户也有所增长。为了提高城市居民的生活水平，为了满足日益增长的供暖需求，扩大集中供暖规模显得十分紧迫，同时集中供暖也是国家节能减排有效措施。焚烧污泥热电联产，可实现公司产能提高，在废物利用的同时，达到节能的目标。城市污泥中含有大量的有机物，其热值较高。污水污泥的发热量相当于煤炭的3550，比煤泥和木材的发热量稍低，属低热值燃料。而且其焚烧时产生的剧毒物质也大大低于生活垃圾。国外发达国家如荷兰的水泥厂大量使用干化污泥用作燃料替代品。欧洲国家还在流化床单一污泥焚烧厂中使用脱水污泥；在煤发电厂中使用脱水或干化污泥；垃圾焚烧厂中使用脱水或干化污泥。因焚烧后重金属被固化于焚烧灰中，焚烧灰又可作为生产水泥的添加剂，故该法对重金属含量超标无法农用的污泥非常适合。我国目前能源紧缺，如能充分利用污泥的热量，运送到发电厂发电，则能彻底实现污泥资源化。原有两台75T/H蒸汽锅炉为中温中压压蒸汽额供热锅炉（一用一备），改造后为两台65T/H中温中压蒸汽锅炉，蒸汽额外的压力可以投入到发电机组里面，也就是12MW的抽凝机组，本期12MW的抽凝机组运行工况运行需蒸汽106T/H，需要标煤1153T/H，本期工程焚烧污泥1566T/H含水60和643T/H花生皮，掺烧552T/H的原煤。同时中压蒸汽热电联产，汽机低真空循水供热替代了原有的供热锅炉蒸汽，基本消除热电厂采暖季节的冷源损失，供热成本大大降低，节约了大量煤炭资源，还可以产生电能1012MW,充分利用了能源，实现了能源的梯级利用，提高了电厂热效率。热电联产要求保证机组的热效率在45以上，本项目机组的热效率可达7246，供电标煤耗为274G/KWH。154生态循环经济建设的需要通过污泥焚烧厂的建设，不仅可以实现污泥的综合治理，利用大量的生物质能，实现了热电联产和集中供热，减少了污染物的排放，有效地保护了环境。因此，无论从XXX污水处理厂污泥的减量化、无害化、资源化处置的角度，还是从节约资源土地、能源、水资源等、保护环境、建设XXX生态循环经济的角度考虑，建设污泥焚烧发电综合利用工程是十分必要的。16、建设规模根据XXX市的污泥产量、生物质能利用量和供热量，本期工程改造原有两台75T/H循环流化床锅炉为两台65T/H中压污泥焚烧流化床电站锅炉，新上1套12MW抽凝式汽轮发电机组，由热力系统、燃烧系统、燃料供应系统、除灰系统、供水系统、热控系统、电气系统和必要的附属生产设施组成。发电接入电力系统工程由业主另行委托。污泥饼由污水处理厂提供。花生皮由花生食品生产企业提供。17、可行性研究范围根据XXX市污水处理产生的污泥量及其工业园热负荷现状调查，本报告主要论述以下内容（1）污泥焚烧发电厂建设规模的确定；（2）现有厂址条件分析；（3）污泥焚烧发电厂技术工艺选择，主要有污泥焚烧电厂平面布置方案、与焚烧炉相配套的余热发电机组配置、设备水冷却系统等方案；（4）投资估算及资金筹措方案；（5）项目财务评价及社会、环境及经济效益分析；通过以上各项可行性分析为项目建设提供依据。（6）厂外道路、厂外热力网建设及环境评价报告、电力接入系统等由业主另行委托进行评估和设计，污泥脱水及输送工艺的由污水处理厂进行，本可研仅作工艺论述，具体工作不在本次可行性研究报告之内。18、设计指导思想及主要设计原则本项目为污泥处置的环保项目，所以在本工程的可研报告中，遵循充分体现环境保护、节约资源、实现循环经济的总原则。即选用先进的焚烧技术洁净焚烧处理污水厂污泥，实现烟气达标排放，焚烧灰渣用于轻质节能墙砖的生产；污泥焚烧后产生蒸汽用于发电和集中供热，节约了能源，保护了环境。到现在为至，尚没有关于污泥焚烧处理的污染物排放控制标准，因此本项目将参考中华人民共和国国家标准生活垃圾焚烧污染控制标准，依据污泥的产量和稳定燃烧降低污染物排放等要求确定焚烧炉容量的大小，以清洁焚烧、节约能源的基本原则来进行设计。181采用循环流化床污泥焚烧技术。182改造原有循环流化床锅炉烟气处理系统，烟气处理采用炉外脱硫、活性炭吸附二噁英（暂定），尾部采用静电除尘器除灰，以确保烟气排放达到国家有关标准。183XXX市各污水处理厂在自己厂内将原始污泥经过加药和板框压滤脱水（含水60），压缩污泥成饼状通过汽车运至污泥焚烧场地。花生皮由汽车运到污泥焚烧电厂厂区辅助燃煤由汽车运到污泥焚烧电厂厂区。184水系统本工程水源（焚烧炉用水）利用已建成的取水系统。185化学水处理系统本工程化学水处理系统利用已建成的系统。186污泥及辅助燃煤系统在污泥焚烧发电厂厂区内部设置一个污泥饼堆放车间；。污泥饼棚内设有1台5T桥式抓斗起重机和1套地下给料设施。污泥饼输送系统设1条皮带，进行单元输送。输煤系统采用已有设备。输料系统采用2路胶带输送机单元输送，考虑两班制工作，输送能力污泥按100T/H，选用1路B650MM的污泥和煤输送皮带和一路B650MM的花生皮输送皮带，的污泥输送皮带，输料栈桥为全封闭式结构。187焚烧厂附属公用设施生活辅助设施利用XXXAA热电有限公司现有设施。188电气系统本工程电气设计范围为电气系统的可行性研究设计，包括电气主接线方案建议、设备安装及布置、照明、防雷接地系统等，以厂区围墙为界。本污泥焚烧工程配置1台容量为12MW的抽汽凝汽式汽轮发电机组。发电机出口电压为63KV。本焚烧项目发电机发出电力除本厂自用外，其他电能上网，厂用电率为115。19项目综合优点及技术经济指标本期项目建成后，每年将处理污泥1643104吨含水60，处理花生皮4502104吨，供电6733104KWH,供热1526104GJ，节约标准煤35891吨，节省了大量不可再生一次资源,减少了污泥对环境的二次污染和掩埋占地。机组热效率为7246，热电比为630，供电标煤耗为0274KG/KWH第二章XXX市污水处理厂污泥分析和生物质能分析21污泥来源XXXAA热电有限公司已与XXX东部污水处理厂、XXX西部污水处理厂、XXX北部污水处理厂签订污泥处置合同。211XXX东部污水处理厂的污泥XXX东部污水处理厂位于鹤山路以北、温泉河桥西侧，主要服务区域为XXX鳌山组团（鳌山、温泉、黄埠），服务面积6381平方公里，占地2公顷，日处理污水3万吨，二级处理出水水质达到国家一级A标准。处理厂将含水95的原始污泥通过加药和板框压滤处理，脱水后的压缩污泥饼含水率为60，处理厂将压缩污泥通过卡车运输送至XXXAA热电有限公司厂区内指定地点。212XXX西部污水处理厂的污泥XXX西部污水处理厂设计规模日处理污水11万吨，位于金黄海路西、龙王河南、济青高速公路北区域，服务面积10287平方公里，二级处理出水水质达到国家一级B标准。处理厂将含水95的原始污泥通过加药和板框压滤处理，脱水后的压缩污泥饼含水率为60，处理厂将压缩污泥通过卡车运输送至XXXAA热电有限公司厂区内指定地213XXX北部污水处理厂XXX北部污水处理厂位于泰山一路西侧、振邦化纤公司北侧，服务面积68平方公里，设计规模日处理污水10万吨，二级处理出水水质达到国家一级A标准。处理厂将含水95的原始污泥通过加药和板框压滤处理，脱水后的压缩污泥饼含水率为60，处理厂将压缩污泥通过卡车运输送至XXXAA热电有限公司厂区内指定地214XXX市污水处理有限公司XXX市污水处理有限公司位于通济街道办事处孙家庄村东，服务面积35平方公里，设计规模日处理污水10万吨，二级处理出水水质达到国家一级A标准。处理厂将含水95的原始污泥通过加药和板框压滤处理，脱水后的压缩污泥饼含水率为60，处理厂将压缩污泥通过卡车运输送至XXXAA热电有限公司厂区内指定地22污泥量的统计根据上述分析，XXX市污泥产生量的统计见表21。本工程可用污泥产生量统计表21序号工程名称工程现状污水处理量污水性质污泥量1XXX东部污水处理厂已建3000T/D城市污水632T/D（含水率60）2XXX西部污水处理厂已建10000T/D城市污水250T/D（含水率60）3XXX北部污水处理厂已建5000T/D城市污水125T/D（含水率60）4XXX市污水处理有限公司已建5000T/D城市污水125T/D（含水率60）5合计5632T/D23污泥的成份及热值分析XXX市各污水处理厂主要处理城市污水，所以污水厂产生的污泥以城市污泥为主。XXX市东部水处理厂产生的污泥成分见表22。污泥饼成分分析表22编号检验项目单位东部污水厂西部污水厂北部污水厂市污水处理公司燃烧特性收到基碳CAR1058101111101092收到基氢HAR128112084078收到基氧OAR751613431424污泥成分分析收到基氮NAR034031041041收到基硫SAR007009009010收到基灰分AAR2022222423252355收到基水分MAR60606060低位发热量QNET,ARKJ/KG25724241672649726385微量元素干物质镍NIMG/KG10119591锌ZNMG/KG1103130816141512铜CUMG/KG675572791693镉CDMG/KG155386597485铅PBMG/KG238435533445砷ASMG/KG76102119125汞HGMG/KG025301850386042124花生皮来源XXX市花生产区主要分布在XXX乡镇的金口、店集、华山、刘家庄、移风店等二十三处乡镇,花生产量较大，这些乡镇都分布着大大小小的花生加工厂,据不完全统计，每年产花生皮35万吨。这些花生加工厂、站距离XXXAA热电有限公司距离1030公里，交通运输便利。还有与XXX市交界的平度市、胶州市、莱西市都是产花生大市，花生皮来源充足。下面是几家规模较大的重点花生加工厂XXX金华粮油食品集团XXX万家福粮油食品有限公司XXX润德粮油食品有限公司XXX市正泰粮品食品有限公司XXX市鹤翔外贸粮油食品公司XXX升运花生加工厂XXX金龙绿和花生加工厂XXX市益民花生加工厂XXX宏丰花生加工厂25花生皮量的统计本工程可用花生皮产生量统计表23序号工程名称工程现状花生处理量T/D工厂性质花生皮处理量T/D1XXX金华粮油食品集团已建180542XXX市万家福粮油食品有限公司已建7522513XXX润德粮油食品有限公司已建45154XXX升运花生加工厂已建5671895XXX金龙绿和花生加工厂已建9453156XXX市鹤翔外贸粮油食品公司已建74259867合计525651543626花生皮的成份及热值分析花生皮成分分析表24编号检验项目单位数值备注燃烧特性污泥成分分析收到基碳CAR收到基氢HAR收到基氧OAR收到基氮NAR收到基硫SAR收到基水分MAR1173分析基内在水分23空干基收到基灰分AAR407空干基固定碳2060挥发份7303空干基收到基低位发热量QNET,ARKJ/KG1925564600KCAL/KG第三章污泥处理方法及技术比较31污泥处理国内外研究现状和发展趋势日前比较成熟的污泥处理方法有填埋、堆肥和焚烧等。311填埋污泥填埋有直接填埋和卫生填埋两种处理方式。直接填埋的是将简单灭菌处理后的污泥直接倾倒到低地或谷地，而卫生填埋是将污泥运至垃圾填埋场与垃圾合并进行无害化填埋，优点是处理成本低，可增加城市建设土地。缺点是污泥中的有毒有害重金属和病原微生物会污染土地和水资源，必须考虑填埋场的地质、水文和土壤条件，使用受到一定限制。今后污泥填埋处理所占比例将会减少。312堆肥堆肥处理是将污泥中的有机物进行生物化学降解作用，使之转化为稳定的腐殖质。堆肥处理可以改善土壤的物理性能增加土壤的保肥能力缓冲作用和微生物含量。堆肥法较好地解决了污泥的出路问题，具有一定的经济和社会效益，值得研究发展。近年来，随着污泥农用标准如合成有机物和重金属含量日益严格的趋势，许多国家，污泥农用的比例不断降低。今后的发展方向是提高堆肥的质量，进一步开发利用堆肥产品，培育能提高堆肥速度的菌种，发展各种堆肥原料混合发酵。313焚烧焚烧是使污泥中的可燃成分在高温下充分燃烧，最终成为稳定的灰渣。它能使有机物全部碳化，杀死病原体。焚烧法具有减容、减重率高，处理速度快，无害化较彻底，余热可用于发电或供热等优点。近年来，焚烧法采用了合适的预处理工艺和先进的焚烧方法，满足了越来越严格的环境要求。卫生填埋操作相对简单，投资费用较小，处理费用较低，适应性强。但是其侵占土地严重，如果防渗技术不够，将导致潜在的土壤和地下水污染。欧盟国家普遍认识到污泥的填埋处置不是一种可持续的发展方法，许多成员国对填埋污泥的物理性质有了正式或实验性的限制。随着污泥农用标准如合成有机物和重金属含量日益严格的趋势，许多国家，如德国、意大利、丹麦等污泥农用的比例也不断降低。也有观点认为污泥的热干燥是克服这种限制的一种解决办法，但是在对填埋污泥有机物总量进行限制的国家，这仅仅是一种短期的补救办法，故在不久的将来，德国、法国、丹麦以及其它国家，可能仅有污泥焚烧灰是适宜于填埋的污泥形式。焚烧方式在发达国家应用较为广泛。32国内污泥处理现状我国城市污水处理及污泥资源化利用较晚。我国至今仍有1379的污泥没有任何处置，这将为环境污染带来巨大危害。污泥散发的臭气污染空气，病原菌对人类健康产生潜在威胁，重金属和有毒有害有机物污染地表和地下水系统。近年来，城市污水的处理有了较快的发展，处理量已有较大幅度增加。2000年全国湿污泥产生量已达2000万吨左右96含水率，但进行了稳定处理的很少，大部分用于填埋或农用，存在卫生与环境污染问题。国内城市污水污泥的处理起步较晚，其中也存在许多问题，主要表现在以下几个方面（1）污泥处理率低、工艺不完善目前我国70以上的污水厂中不具有完整的污泥处理工艺。不具有污泥稳定处理的污水厂占5570,大量未经过稳定处理的污水污泥将对环境产生严重的二次污染。不具有污泥干化脱水处理的污水厂约占4865。污泥经浓缩、消化后，尚有约9597含水率，体积仍然很大。这样庞大体积的污泥如果不经过污泥的干化脱水处理，将为运输及后续处置带来许多不便。（2）污泥处理技术设备落后当前我国有些污水处理厂所采用的大多数污泥处理技术还停留在发达国家的70、80年代的水平，有的甚至是国外的60年代的水平。而且有些污泥处理技术根本不合乎国内的污水污泥特性，对所采用的技术缺乏必要的调查研究。污泥处理设备也比较落后，性能差、效率低、能耗高，专用设备少，未能形成标准化和系列化。因此，限制了我国污泥处理技术的提高和发展。（3）污泥研究及处理设计水平低在污泥处理方面，我国还缺乏深入的研究和实践设计经验，尤其是污泥处理系统的整体水平还比较低，急待提高。（4）污泥处理投资低，缺口大国内污泥处理投资只占污水处理厂总投资的2050,而发达国家污泥处理投资要占总投资的5070。由于我国目前的环保基础设施建设仍沿用计划经济的做法，完全由政府投资，建成运行后运转费用还要政府补贴。按我国目前已建、在建污水处理厂吨水能力投资15002000元，运行费用0814元吨测算，需投资1000亿元，每年还需运行费用补贴300亿元。目前国内已开始对污泥处理处置技术的重视，取得了一定成绩，特别是污泥的能源化逐渐受到重视，将城市污泥混合其他燃料进行焚烧处理。如枣庄华润纸业有限公司热电厂造纸污泥焚烧、无锡垃圾电厂城市污泥焚烧。预计污泥焚烧和能源利用将是污泥处置的发展方向之一，所以今后污泥焚烧的比例将进一步增加。33污泥焚烧处理工艺污泥焚烧是将污泥置入焚烧炉内，在过量空气加入情况下，进行完全焚烧。焚烧后最终污泥含水率为0，其中不存在多环芳烃类污染物，其它有机污染物含量也几乎为0，重金属离子不能被有效去除，沉积在飞灰和炉渣中，其体积大为缩小，使污泥最终处置极为便利。331污泥焚烧前处理工艺（污泥脱水工艺）污泥含水率的多少是污泥焚烧处理中的一个关键因素。它直接影响污泥焚烧设备和处理费用（当污泥挥发物含量高、含水率低时，通常能维持自燃）。因此降低污泥含水率对于降低污泥焚烧设备及处理费用是至关重要的。污水经过沉淀处理后会产生大量污泥，既使经过浓缩及消化处理，含水率仍高达95以上，体积很大，必须经过脱水处理，提高泥饼的含固率，以减少污泥堆置的占地面积。1、机械脱水一般大中型污水处理厂均采用机械脱水。脱水机的种类很多，按脱水原理可分为真空过滤脱水、压滤脱水及离心脱水三大类。国内污水处理厂常用的有压滤机（包括带式压滤机及板框式压滤机）和离心式脱水机。1）带式压滤脱水机带式压滤脱水机（BELTFILTERPRESS）是由上下两条张紧的滤带夹带着污泥层，从一连串有规律排列的辊压筒中呈S形经过，依靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨和剪切力，把污泥层中的毛细水挤压出来，获得含固量较高的泥饼，从而实现污泥脱水。泥饼含水率6585。2）离心式脱水机离心脱水机（CENTRIFUGE）主要由转载和带空心转轴的螺旋输送器组成，污泥由空心转轴送入转筒后，在高速旋转产生的离心力作用下，立即被甩人转毂腔内。污泥颗粒比重较大，因而产生的离心力也较大，被甩贴在转毂内壁上，形成固体层；水密度小，离心力也小，只在固体层内侧产生液体层。固体层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下，被输送到转载的锥端，经转载周围的出口连续排出，液体则由堰四溢流排至转载外，汇集后排出脱水机。在离心机内，细小的污泥也能与水分离，所以絮凝剂的投加量较少，脱水后泥饼的含水率为6575左右3）板框式压滤脱水机板框式压滤机的结构由三部分组成机架机架是压滤机的基础部件,两端是止推板和压紧头,两侧的大梁将二者连接起来,大梁用以支撑滤板、滤框和压紧板。液压压紧机构液压压紧机构的组成由液压站、油缸、活塞、活塞杆以及活塞杆与压紧板连接的卡片。过滤机构过滤机构由过滤板、滤框、滤布、压榨隔膜组成，滤板两侧由滤布包覆，需配置压榨隔膜时，一组滤板由隔膜板和侧板组成。隔膜板的基板两侧包覆着橡胶隔膜，隔膜外边包覆着滤布，侧板即普通的滤板。物料从止推板上的进料孔进入各滤室，固体颗粒因其粒径大于过滤介质（滤布）的孔径被截流在滤室里，滤液则从滤板下方的出液孔流出。框式压滤机一般板框式压滤机与其他类型脱水机相比，泥饼含固率最高，如果从减少污泥堆置占地因素考虑，板框式压滤机应该是首选方案。根据我们对华润纸业有限公司调查，其污水处理厂采用板框式压滤机，主要为造纸污泥，经板框式压滤脱水机处理泥饼含水率为40。下图为我院作的污泥试验图片下图为我院作的污泥试验压缩污泥图片我院作的XXX市污泥样品试验，通过板框式压滤机可以将污泥水分压缩到60。332污泥干化（干燥）1、污泥干化方式污泥干燥是为了去除水分，污泥干化的加热方式分为直接干化和间接干化干化是依靠热量来完成的，热量一般都是能源燃烧产生的。燃烧产生的热量存在于烟道气中，这部分热量的利用形式有两类1直接利用将高温烟道气直接引入干燥器，通过气体与湿物料的接触、对流进行换热。这种做法的特点是热量利用的效率高，但是如果被干化的物料具有污染物性质，也将带来排放问题，因高温烟道气的进入是持续的，因此也造成同等流量的、与物料有过直接接触的废气必须经特殊处理后排放。2间接利用将高温烟道气的热量通过热交换器，传给某种介质，这些介质可能是导热油、蒸汽或者空气。介质在一个封闭的回路中循环，与被干化的物料没有接触。热量被部分利用后的烟道气正常排放。间接利用存在一定的热损失。2、污泥干化的热源干化的主要成本在于热能，降低成本的关键在于是否能够选择和利用恰当的热源。干化工艺根据加热方式的不同，其可利用的能源来源有一定区别，一般来说间接加热方式可以使用所有的能源，其利用的差别仅在温度、压力和效率。按照能源的成本，从低到高，分列如下烟气来自大型工业、环保基础设施（垃圾焚烧炉、电站、窑炉、化工设施）的废热烟气是零成本能源，如果能够加以利用，是热干化的最佳能源。热干气来自化工企业的废能。沼气可以直接燃烧供热，价格低廉，也较清洁，但供应不稳定。蒸汽清洁，较经济，可以直接全部利用，但是将降低系统效率，提高折旧比例。可以考虑部分利用的方案。燃油较为经济，以烟气加热导热油或蒸汽，或直接加热利用。天然气清洁能源，但是价格最高，以烟气加热导热油或蒸汽，或直接加热利用。所有的干化系统都可以利用废热烟气来进行。其中，间接干化系统通过导热油进行换热，对烟气无限制性要求；而直接干化系统由于烟气与污泥直接接触，虽然换热效率高，但对烟气的质量具有一定要求，这些要求包括含硫量、含尘量、流速和气量等。只有间接加热工艺才能利用蒸汽进行干化，但并非所有的间接工艺都能获得较好的干化效率。一般来说，蒸汽由于温度相对较低，必然在一定程度上影响干燥器的处理能力。3、污泥干化设备市场上的污泥干燥设备主要有三筒式回转圆筒干燥机（即转鼓干燥机）、间接加热式回转圆筒干燥机、带粉碎装置的回转圆筒干燥机、流化床干燥机、蝶式干燥机、浆叶式干燥机、盘式干燥机、带式干燥机、太阳能污泥干燥房等。1）三筒式回转圆筒干燥机由于普通的回转圆筒干燥机，包括三筒式回转圆筒干燥机，只能干燥颗粒状的物料。将产生含水为40左右的半干污泥，再进入三筒式回转圆筒干燥机进行干燥。此系统需要粉碎机和筛分机。整个系统的投资很大。2）普通回转圆筒干燥机普通回转圆筒干燥机的工艺流程与三筒式回转圆筒干燥机相似，只是能耗稍高。转筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体。湿物料从左端上部加入，经过圆筒内部时，与通过筒内的热风或加热壁面进行有效地接触而被干燥，干燥后的产品从右端下部收集。在干燥过程中，物料借助于圆筒的缓慢的转动，在重力的作用下从较高一端向较低一端移动。干燥过程中的所用的热载体一般为热空气、烟道气或水蒸气等。如果热载体（如热空气、烟道气）直接与物料接触，则经过干燥器后，通常用旋风除尘器将气体中挟带的细粒物料捕集下来，废空气则经旋风除尘器后放空。3）间接加热式回转圆筒干燥机间接加热式回转圆筒干燥机的工艺流程也与三筒式回转圆筒干燥机相似。4）带粉碎装置的回转圆筒干燥机带粉碎装置的回转圆筒干燥机的结构由于带粉碎装置的回转圆筒干燥机可直接干燥湿污泥，因此不需要混合过程，也就不需要混合机，粉碎机和筛分机。并且回转圆筒干燥机很短，整个系统的投资小。但是，对于湿污泥的干燥，其终水分只能到30。下图为带粉碎装置的回转圆筒干燥机和内部粉碎装置。5）带式干燥机带式干燥机由若干个独立的单元段组成。每个单元段包括循环风机、加热装置、单独或公用的新鲜空气抽入系统和尾气排出系统。对干燥介质数量、温度、湿度和尾气循环量操作参数，可进行独立控制，从而保证带干机工作的可靠性和操作条件的优化。带干机操作灵活，湿物进料，干燥过程在完全密封的箱体内进行，劳动条件较好，免了粉尘的外泄。6）浆叶式干燥机空心桨叶干燥机主要由带有夹套的W形壳体和两根空心桨叶轴及传动装置组成。轴上排列着中空叶片，轴端装有热介质导入的旋转接头。干燥水分所需的热量由带有夹套的W形槽的内壁和中空叶片壁传导给物料。物料在干燥过程中，带有中空叶片的空心轴在给物料加热的同时又对物料进行搅拌，从而进行加热面的更新。是一种连续传导加热干燥机。浆叶式干燥机需要由蒸汽或导热油提供热量。其产品是粉状，对存储和使用不方便。在干燥后，需要进行造粒。在小型废水处理厂得到广泛的应用。7）盘式干燥机工艺的能源采用天然气或沼气，利用热油炉加热导热油，然后通过导热油在干燥器圆盘和热油炉之间的循环，将热量间接传递给污泥颗粒，从而使污泥干化。干燥后的颗粒进入分离料斗，一部分颗粒被分离出再返回涂层机，另一部分粒径合格颗粒通过进一步冷却后送入颗粒储存料仓。但是盘式干燥机的传热效果是上述所有干燥机中最差的，因此盘式干燥机的体积庞大，造价高。8）蝶式干燥机蝶式干燥机可以对污泥进行半干或全干处理。其产品也是粉状。9）太阳能干燥工艺将脱水后的污泥放置于温室中，利用太阳能蒸发污泥中的水份即可获得百分之6080的干化污泥，运行中可利用搅拌轮将污泥翻转平铺在地板上或增加强制通风以提高蒸发效率。这种工艺设计简单，投资运行费用低，但需要很大的占地面积，适合于产泥量较低，污泥用作农业应用，并需长期储存的场合。10）流化床干燥工艺工艺的热能采用蒸汽，通过换热器将热量间接传递给污泥，从而使污泥干化。工艺的主要设备为流化床干燥器。污泥直接送人流化床干燥器内，无需任何前段准备。在流化床内通过激烈的流态化运动形成均匀的污泥颗粒，整个系统在一封闭性的气体回路中运行，干化系统中的细颗粒在旋风除尘器中被收集，然后与少量湿污泥混合后送回污泥干燥器。经除尘后的气体中含有大量的气态水，需要经过污水厂出水冷却回收气态水后方可进入鼓风机，经增压后返回流化床干燥器。在运行期间，循环的气体自成惰性化，氧气的含量降低到几乎为零。流化床干燥机的干化能力由能量的供应所决定，即由热油温度或蒸气温度决定。根据所能获得的热量和床内的固定温度，一个特定的水蒸发量被确定。进料量的波动或进料水分的波动，在连续供热温度保持恒定的情况，会使蒸发率发生变化。一旦温度变化，自动控制系统分别通过每台泵的变频调速控制器调节给供料分配器供料泵的供料速率，从而使干燥机的温度保持恒定。根据污泥的特性和污泥的含水率，污泥的进料量有所变化。干化颗粒经冷却后，通过被密闭安装在惰性气体环境中的传送带送至干颗粒储存料仓。为保证安全，料仓同时被惰性气体化。干化系统中产生的少量废气被送入生物过滤器，经生物除臭处理后排人大气。对干化技术进行不断的优化努力，一直是以安全性为目标的，而解决安全性的出路极为有限，它仍然是以干燥器结构为中心、综合一系列边缘技术的持续不断的改进过程。4、污泥焚烧设备污泥焚烧过程中的核心设备是焚烧炉。污泥焚烧技术主要有多膛式、炉排式、回转式、电加热红外式及流化床等，目前最新发展的焚烧技术还有熔融处理技术。污泥流化床焚烧炉的焚烧温度一般为660830（辅助燃料采用煤时，该温度区域扩大为850）。在该区域可有效消除污泥臭味。流化床焚烧技术是目前利用污泥热能的最常用技术，适用于大处理量处理的要求。焚烧温度通常为815850，可以将有毒气体特别是NOX和CO量降到最低。这种焚烧工艺最大的优点就是节省能量，不管什么污泥来源，污泥烘干，只需干物质含量达到40半干化，不需要额外的热能就可以自己燃烧，到达热平衡，而且焚烧产生的热量足够满足半干化干燥机。流化床焚烧炉的优势还在于有非常大的燃烧接触面积、强烈的湍流强度和长的停留时间。如对于平均粒径为013MM的床料，流化床全接触面积可达到1420M2/M3。而且还可连续加料、连续出料，操作可自动调节，因此可广泛地用来处理各种固体废物及污泥。国内外污泥流化床焚烧技术主要有两种方式循环流化床和鼓泡流化床焚烧技术。现今国内外一些国家采用循环流化床技术，但大多数仍采用鼓泡流化床焚烧处理污泥，主要有美国、日本、加拿大、德国、韩国、英国等国家。从技术角度上讲，两种技术在不分段燃烧时，循环床NOX排放比鼓泡流化床低，而CO排放后者较低。在处理预干燥污泥焚烧时，分段燃烧在流化床和循环床中均可有效降低NOX排放。污泥焚烧锅炉以鼓泡床使用最普遍，尤其是处理量较少的场合。而处理量大的情况下，由于受到鼓泡床大型化的限制，往往采用循环流化床技术。流化床锅炉往往需加入一定的辅助燃料，可焚烧多种废物如树皮、木材废料等，也可加入煤或天然气作为辅助燃料。采用污泥流化床焚烧方式处理的污泥，以污水厂污泥和造纸污泥为主，其污泥物排放如SO2、NOX以及有害有机物均可达到较苛刻的环保要求。目前循环流化床燃烧物污泥技术已系列化，污泥处理量50500吨/天设计炉膛出口烟温850950烟气炉内停留时间3秒。污泥的减容幅度可达90，重量减少80有毒有害废水焚烧后的尾气经处理后达标排放，不致引起二次污染。回收的能量可用于发电、产蒸汽。二次污染气体的如SO2、NOX、CL2、HCL等均可得到有效控制，使之达到国家规定的排放标准。流化床焚烧炉己被广泛用于焚烧城市生活垃圾和有机固体废弃物。在炉膛下部布置有耐高温的布风板，板上用惰性颗粒作为载热媒体。一次风从炉膛底部进入使炉内获得流态化，二次风从布风板上方引入，燃料从流化床侧部或上部进入，发生强烈的翻腾和循环流动。流化床焚烧炉燃料适应性广，燃烧热效率高，能有效控制SO2和NO2等有机气体的产生，燃烧热强度高，设备体积小，单位投资少，在低热值燃料焚烧方面有明显的优势。我国污泥成分较复杂、含水量较高、发热值较低，流化床焚烧技术无疑是我国目前实现垃圾和污泥的高效、稳定和低污染燃烧的一项重要技术措施。国内中科院、浙江大学、东南大学等单位正在进行流化床锅炉焚烧污泥试验，取得了一定的经济和社会效益。综上分析，循环流化床锅炉污泥焚烧技术可较好的适用于本工程的要求。5、焚烧污染排放物污泥焚烧产生大量带飞灰的烟气，这些烟气中含有多种有毒物质，如二恶英、甲硫醇、SOX等，形成一次污染。烟气处理工艺复杂、技术难度大、处理成本昂贵。而且废气的潜在性危害，有些还处在环保工作者的进一步认识、研究之中，如二恶英等。1）控制SO2的排放流化床锅炉燃料适应性强，燃烧充分，床温一般不超过850，能有效抑制SO2和NO2的排放，在燃料中混入石灰石或生石灰脱硫，效果很好且价格低廉。由于污泥的含硫量较一般燃煤要低，尤其是污水厂污泥。因此，在污泥焚烧过程中，只要加强控制便能有效抑制SO2的污染。2）控制重金属排放污泥中通常含有各种有害的重金属，如汞、铜、镉、铅等，这些重金属物质在水中不易降解，性质稳定，进入水体后除通过食物链逐步蓄积外，能被水中的悬浮颗粒吸附而沉入污泥中，造成了污泥中重金属含量较高。污泥的重金属主要以氧化物、氢氧化物、有机络合物等形式存在，其次为硫化物。重金属的含量直接影响了污泥的处理工艺。重金属含量高的污泥，若用于农业，重金属会富集在植物体内，通过食物链传递给人类，造成毒害作用。此时应考虑用化学方法提取重金属元素，使之能够用于农业，或焚烧处理。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）控制二恶英排放影响污泥焚烧炉中二噁英和呋喃的形成和持续排放的因素包括污泥成分和特性、燃烧的条件、烟气的成分、颗粒的数量、烟气的温度、颗粒排除设备的温度和酸性气体的控制方法。1991年到1994年，美国环保局对二噁英重新评价后认为，城市垃圾、污泥以医院废弃物燃烧过程中所生成的二噁英占已知二噁英生成源的生成量的95。近年来随着对城市废弃物焚烧炉的改进以及安装更先进的污控装置，所排放的二噁英的量已开始急剧下降，已下降到最初期城市废弃物焚烧炉排放量的11。目前国际上焚烧过程中二噁英类的控制技术多为对已产生的二噁英类附着形态转移或降解这样的被动防治。活性炭吸附法显然对二噁英类的吸附效率较高，然而对除尘器排出的混有活性炭的飞灰如何既经济又安全地处置是国际固体废弃物处理事业所面临的一大难题。在焚烧炉燃烧室内而言，其产生二噁英类的概率很小，烟气中的二噁英类主要产生于烟气冷却阶段，在烟气冷却阶段，通过化学阻滞剂制造不利于二噁英类合成的气氛，可以从根本上达到防止焚烧设施二噁英类污染的目的。由于阻滞技术研究开发较晚，一些新型阻滞剂及其阻滞机制也不断得到探索和研究。34本项目拟采用的污泥处理方法341污泥的外部处理本项目处理污泥来自XXX东部污水处理厂、XXX西部污水处理厂、XXX北部污水处理厂和XXX市污水处理有限公司。本项目处理污泥以城市污泥为主，其组分比较复杂，热值相比较低。污水污泥（含水40）的发热量相当于煤炭的20，比煤泥和木材的发热量低，属低热值燃料。而且其焚烧时产生的剧毒物质也大大低于生活垃圾。以上各污水处理厂污泥，均由污水处理厂作压滤处理，处理工艺为原始污泥（含水95）经过加药，如凝聚剂等药品，然后经板框压滤机脱水，脱水压力约10MPA,时间大约45分钟，脱水后压缩污泥成饼状，含水约60，然后用卡车运至污泥焚烧电厂。污水处理厂场内压滤污泥，减少了污泥的体积和重量，降低了运输费和填埋费，而且污泥的