高碑店污水厂污泥消化总投资

㈠ 高碑店污水处理厂的介绍

高碑店污水处理厂位于北京市朝阳区高碑店乡境内。是北京市最大的污水处理厂，也是目前我国第三大的污水处理厂。

㈡ 高碑店污水处理厂的流程工艺

1．一期污水工艺选择
针对出水要求，通过试验研究，一期选用前置缺氧段推流式活性污泥法，延长曝气时间，使出水完全硝化。污泥处理采用两级中温消化工艺。沼气用以发电。以补充能源。发电机的冷却水、尾气余热、供消化池加热。提高热能回收率。回用水的深度处理考虑在二级处理基础上，增加混凝、沉淀和砂滤两种简单工艺，使出水水质进一步提高。
2．二期污水处理工艺选择
污水处理工艺采用传统活性污泥法二级处理工艺，分为两个系列，每个系列为25万m3/d。其中一个系列采用前置缺氧段活性污泥法工艺，即在推流式曝气池前设缺氧段（占生物处理池总容积的1/12）其目的是改善污泥性质，防止污泥膨胀。另一个系列采用缺氧好氧脱氮活性污泥法工艺，即在曝气池进口段设置1/6池长作为脱氮池，后续1/6池长作为可变段，并采用内回流泵进行曝气池混合液内循环，内回流比为200％。本系列出水自成系统NH4+-N≤3mg/L，可直接作为工业冷却水使用。
3．一期（二期）污泥处理工艺选择
污泥处理工艺采用重力浓缩、中温两级消化后机械脱水工艺。消化过程产生的沼气用于发电。
二期消化池由原沼气搅拌改为一级消化池搅拌以生熟污泥混合为主，二级消化池搅拌以破浮渣为主；污泥加热由原蒸汽间歇直接加热改为热交换器连续加热；消化池上清夜用泵回送作为污泥管反冲洗用水，以防污泥管堵塞；沼气发电机改为低气压进气方式，取消沼气压缩机层和球层中压贮气罐。改进后的二期污泥消化工程更加完善，操作简单，管理方便，安全可靠。

㈢ 高碑店污水处理厂的工程

高碑店来污水处理厂一期自工程于1993年10月24日竣工投产，处理能力50万立方米/d。二期工程于1999年年底竣工投产，目前处理能力为100万立方米/d。北京市每天产生污水 250 多万吨，近一半的污水在这里进行处理。高碑店污水处理厂污水系统流域面积96平方公里，服务人口240万人，占地68公顷，汇集北京市南部地区的大部分生活污水、东郊工业区、使馆区和化工路的全部污水。
目前高碑店污水处理厂二级出水直接排入通惠河下游，主要潜在用户有工业、第一发电厂、市政杂用和农业灌溉等。
高碑店污水处理厂在奥运期间还成为了景点，为绿色奥运加分。
申办奥运会成功之后，北京市就将水污染治理列为了市政府奥运工作的重要目标。北京是一个超大型国际化都市，水资源缺乏始终是城市发展面临的严峻挑战。目前，高碑店污水处理厂日污水处理回用率达到了50%，平均每天回用量近40万吨，基本达到了奥运会时的城市用水需求，也为一些大型工业园区提供了充足工业用水，这个过程中，还为北京节约了大量优质饮用水。

㈣ 300吨/d污泥厌氧消化大概投资多少钱

消化时间大概20d，所以需要6000方的罐子
大概投个1000～1500w就够了

㈤ 高碑店污水处理厂的工艺方法

该厂采抄用传统活性污袭泥法二级处理工艺：一级处理包括格栅、泵房、曝气沉砂池和矩形平流式沉淀池；二级处理采用空气曝气活性污泥法。污泥处理采用中温两级消化技术，消化后经脱水的泥饼外运作为农业和绿化的肥源。消化过程中产生的沼气用于发电可解决厂内部分用电。该厂还有约1万立方米/日的深度处理设施，处理后的水用于厂内生产及绿化，不仅有效地节约了水资源，还将为大规模的污水回用积累有益的经验。

㈥ 准备投资一个十万吨生活污水处理厂，大约需要多少资金

污水厂一般吨水投资在 2500元左右——大中型污水厂。小型的贵些，吨水在3000元以内上。要是新容疆或者东北等严寒地区估计要4000元/吨水——因为要全封闭的。

你这10万污水厂，估计投资在2.5亿左右。当然污水厂投资除了考虑本身污水厂处理部分和部分必要的建筑物投资外。有的污水厂还要盖很多管理大楼，停车场，养鱼糖，生态景观，停车场，大型绿化等那就是无底洞了。

还要就是2500吨水投资一般针对 污水厂出水要求一级B标准的，要是处理到一级A标准的，那估计要贵些。要上很多深度处理装置。那至少吨水投资增加500元以上。一般3000-3200吨水投资

㈦ 一个城镇污水处理厂每天处理5万吨的城市污水，每天处理后会产生多少的污泥

相信楼主需要的不是一大堆工具书上的公式，以下是对你问题的回答，希望对您有所帮助:
1、关于污泥产量。污泥的产生量一般工具书上分物化和生化两阶段进行计算，因为已经有人详述了，这里不再罗列公式。提供一组设计常用经验数据供楼主参考：按每人每日产生污泥50克或者污水处理量的万分之2来估算，这个数值是按欧共体14国的经验数据推算得到的，具有一定的指导意义。

2、关于污泥的处理。目前，国内大部分的污水处理厂污泥都交由垃圾处理场进行处理。处理的方式有堆肥、焚烧和填埋等，因为二次污染和处理成本控制等原因，其中以填埋的方式采用频率最高。

3、关于污泥的填埋价格。因为污水处理厂和垃圾填埋场一般由不同公司运作，所以一般情况下，填埋场处理污水厂的污泥都收取一定费用（一般为50-200元每立方），费用的高低主要取决于以下几个方面：
a、项目所在位置。一般经济发达地区的费用要高于欠发达地区。
b、污泥性质。填埋场一般对填埋对象有严格的含水率要求，含水率过高的污泥具有流动性不利于分层压实而且可能留下填场的塌陷隐患。对于楼主而言，过高的含水率会增加填埋量即污泥的处置成本，还可能遭到填埋场的拒绝。因此，建议楼主所在的污水厂综合考虑技术和经济可行性来选择污泥的脱水方式，有条件的大污水厂建议采用离心脱水。
c、政府干预。因为垃圾填埋场和污水处理厂都和政府有着紧密联系，如果有政府出面干预污泥填埋的问题，那么填埋价格很可能不会按照市场规律来操作。

从以上分析可知：楼主所提的5万立方米处理能力的污水厂每天产生的干泥约为10吨，考虑70%的含水率（填场的实际要求为含水率低于60%，按有机类污泥考虑仅靠机械脱水较难达到），那么每日需填埋的污泥量为33.3吨。若按50元每立方的处理成本考虑，每日需缴纳的填埋费为1665元。（供参考）

㈧ 谁有污泥消化产生沼气的应用实例，请求帮助！最好有具体分析，产气规律等等。

转了一篇文章，下面有出处

——高碑店消化发电项目数据解读

北京高碑店污水厂直到几年前还一直是我国污水界最有代表性的工程之一，其厌氧消化更是继天津的几个厌氧消化项目之后，国内建设最早、规模最大、设计配套最完整、运行时间较长的项目之一。但2008年奥运会前，消化部分停止了运行，至今尚未恢复生产，时间已过去了三年多，甚至还有传闻说消化罐等要彻底拆除，为计划中的带式干化项目让地。
关于高碑店的消化项目，有多篇已发表的论文可供参考。如张韵等《高碑店污泥消化发电项目》、张韵等《高碑店污水处理厂污泥处理系统及设计中应注意的一些问题》、刘达克《高碑店污泥消化的启动》、李维、杨向平等《高碑店污水处理厂沼气热电联供情况介绍》、王立国《高碑店厌氧消化与沼气发电》、宋晓雅等《高碑店污水处理厂污泥处理系统工艺介绍及运行分析》等。本文拟采用这些论文所提供的数据，建立一个厌氧消化的分析计算模型，以了解厌氧消化项目的设计思想，并结合所报道的实际运行数据，分析技术经济特征，进而探讨项目消化停运的原因。

一、项目设计条件与模型的建立
资料显示，一、二期项目在泥区物流、厌氧消化工艺方面的设计参数是基本一致的，所不同的地方仅在于消化器的搅拌形式、沼气发电机的选型和配置、脱硫工艺类型等。这里按每期项目数据单独分析。
“设计水量50万m3/d，初沉泥和二沉池的混合污泥量为4417m3／d，污泥含水率97％”，则浓缩污泥的干固体量为132.5吨/日。
项目采用中温两级消化，温度35度，一级消化的固体停留时间21天，二级7天，一级消化器12个，二级4个，则单体消化器的有效容积为7800立方米。
入消化器浓缩污泥量2208立方米/日，则含固率的设计值为6%（实际4-5%）；
设计消化参数取值为干基有机质含量60%，消化降解率50%。则每日有机质降解量为39.75吨/日。
设计日产气量设计值为26500立方米。假设甲烷含量在60-65%之间，取中值63%，则日产甲烷量约16695立方米/日。由此可知，设计时可能采用了有机质降解产甲烷系数0.42 Nm3/kg.VSSr。
消化器的设计直径20米，总高28.8米，其中地下5米。据此可得到消化器的表面积。
二期项目设计时，给出了项目“消化池冬季所需最大加热量为226.8万Kcal／h。夏季最小加热量为138.3万Kcal／h”的数据，据此，可采用北京地区气温、土温数据，建立适合此类消化池的加热部分计算模型。
为使模型完整，根据进出水数据，反推得到污水处理工艺的设计数据如下：入水BOD5 200 mg/l，出水20 mg/l，TSS进水200 mg/l，初沉池固体去除率50%，剩余污泥产率系数0.60 kg/kg，MLVSS浓度1.6 kg/m3，MLVSS分解系数0.05，MLVSS/MLSS比0.60。
在沼气使用方面，一、二期项目装机量均为2000 kW；以二期的设计发电效率38.3%考虑，需要耗用沼气19955立方米/日；根据二期项目发电机余热量50.3%，发电机满负荷时所产余热应能满足冬季最大加热量需求。
这里为分析方便起见，不采用全部余热生成热水的方法，而是考虑部分高温余热（相当于发电沼气输入热量的19.5%）生成蒸汽或导热油用于干化，以此来考察厌氧消化的多余能量结合干化实现污泥减量的潜力。仅采用缸套冷却水和润滑油冷却水进行热水回收，这相当于沼气发电输入热量的28.5%。热水不足部分，在专设的沼气锅炉中燃烧沼气替代。满足发电同时满足消化供热最大需求的沼气剩余部分用于干化。
干化数据采用动态取值，升水蒸发量净热耗在660-720 kcal/kg之间，干化后含固率越高，净热耗越低。

二、运行效果与技术问题
从日产污泥的干固体量看，此项目如果不进行消化，采用带机假设可机械脱水至含固率20%的话，每日应产生湿泥量663吨。
按照设计，厌氧消化可实现干固体减量30%，经脱水后，获得含固率25%的湿泥约371吨，相当于总体湿泥减量44%。
在沼气产量为26500立方米/日时，维持设计发电量2000 kWh，需要将沼气的75.3%需要用于发电，21.7%用于沼气锅炉生产蒸汽或热水用于满足最大热能消耗下的保温加热，剩余的3%与来自沼气发电机的余热（回收为导热油或蒸汽），可供蒸发1428 kg/h的水分，能将脱水至含固率25%的污泥干燥到大约27.5%。
从本项目的设计参数看，厌氧消化产生的能量用于发电后，剩余热量仅能满足干化提升2.5个百分点，能量产出有限。发电同时进行热干化的可能性较低，除非干化有大量废热可供利用，不占沼气份额、
从污泥减量看，厌氧消化在理论上十分有意义，消化后污泥的脱水性质改善，可望实现污泥减量（以未消化湿泥的脱水后含固率20%计）的幅度较大。
然而，实际运行下来，结果与设计值有较大的偏差。根据李维、杨向平等《高碑店污水处理厂沼气热电联供情况介绍》（载《给水排水》2003年第12期），2003年初两期项目均实现稳定运行后的实际总产气量仅为25000立方米/日，日均发电量55000千瓦，发电量约为设计值4000 kWh（实际3836 kWh）的57%，产气量相当于设计值53000立方米的47%。
该文分析，高碑店项目的实际来水量为80多万立方米/日， 相当于设计值100万立方米的80%，因此厌氧项目的产气能力可望达到40000立方米/日，也就是设计值的75%以上。此时设施还应有较好的经济效益。
然而，几年运行下来，产气量远远达不到设计规模，经济效益不佳，其间又出现过两次重大安全事故，技术、管理、安全等多方面的原因，最终造成了项目的停运。张韵等《高碑店污水处理厂污泥处理系统及设计中应注意的一些问题》（2005年首届中国城镇水务发展战略国际研讨会论文集）、宋晓雅等《高碑店污水处理厂污泥处理系统工艺介绍及运行分析》（载《给水排水》2004年第12期）对高碑店厌氧发电项目的技术问题进行了较为全面的总结，这里不做引述，仅提出几个比较关键的问题讨论如下：

1、 进泥含固率低的问题
原设计浓缩池出泥含水率为94%，而实际运行的浓缩池出泥含水率95~96%。固体回流给污水处理、脱水都带来了问题，但核心问题是单位池容的产气率降低。
笔者以为，4-6%的含固率是目前国内厌氧消化项目的典型取值范围，如果仅提高进泥含固率就可以保证实现设计产气率，这一问题其实不难解决。由于水量减少了20%，这意味着干固体量也应减少20%，但进泥浓度下降为5%，仍可保持同样的水力停留时间，消化率应不受到什么影响。如果浓缩只能达到4%含固率的话，也可考虑将少量浓缩污泥进行预脱水，然后将这部分脱水污泥打入消化罐混合而成5%，由此可彻底避免文章所提到的“固体回流现象”。
含固率低一定会造成加热量提高，有机质负荷降低，池容产气量减少，因此在池容一定的条件下，4%含固率的进泥一定不如6%。含固率是对项目效益产生影响的因素之一，但还不是最主要的问题。相反，低固体浓度，对于降低搅拌的电力消耗、减少换热器结垢只会有好处。

2、脱硫系统设计选型问题
来水变化对沼气的构成产生了重大影响，硫化氢浓度高于设计值10倍，导致沼气脱硫效果不理想，引起后续处理设备的腐蚀（如球罐出现漏点、发电机系统内的汽水热交换器发生腐蚀穿透等现象）以及堵塞等，影响了发电机的发电效率及余热利用效率。设备腐蚀直接导致了运行成本升高。
沼气的硫化氢浓度值是一般厌氧项目日常必测的项目，一旦发现硫化氢浓度超标10倍，就应采取措施，及时改造，如增加一级洗涤、增加化学品用量等。事实上，二期在一期干法脱硫不佳的影响下，已经改为湿法，但效果仍然不好。业主其实已得出了“单独的干式脱硫和湿式脱硫均不能解决脱硫问题，必须考虑硫从系统中去除和回收的问题”（宋晓雅等《高碑店污水处理厂污泥处理系统工艺介绍及运行分析》）。
实际沼气产量低于设计值50%，实际脱硫负荷相对减低，但设备仍腐蚀严重，业主甚至为了降低备件成本还在2004年初就试用了两台国产发电机，而未能采用治本方法解决硫的出路，这不能不说是个遗憾。

3、消化工艺问题
浮渣导致上清液管路易堵塞，沉砂在消化器底部堆积影响溢流排泥。
浮渣是污泥厌氧消化的主要问题之一，对采用气体搅拌的来说尤为典型。高碑店一期采用沼气搅拌为主，循环搅拌为辅的方式。理论上不难理解，搅拌强度大，则有机质降解率高，反之则低。搅拌本身会造成浮渣，加大搅拌强度，将使浮渣增多。宋晓雅等《厌氧消化系统搅拌强度的探讨》一文提供的数据显示，一期采用低强度搅拌的方式运行，有机质降解率只有15~30%，远低于设计值的50%。以2003年的运行数据来看，全年有机质降解率在20-60%之间，平均36%，也低于设计值。
二期采用了连续机械搅拌，并设有顶部破浮渣搅拌器，但根据报道，浮渣问题也还是未能彻底解决（宋晓雅等《高碑店污水处理厂污泥处理系统工艺介绍及运行分析》）。二期采用的静压溢流排泥方式还因沉砂导致了排泥问题。
砂含量已造成了浓缩环节输送泵的磨损，已说明高碑店污泥存在含砂量高的特点。大量砂砾进入没有底部连续排渣的消化池，可能挤占库容，造成水力短流，阻碍排泥，影响搅拌效果，进而影响产气率。
上述三个技术难题其实都是消化工艺常见的问题，国外实践均已有解决方法。高碑店项目上未能彻底解决，并不能说明这些就是导致无法运行的技术瓶颈。

三、投入产出与运行成本问题
高碑店一、二期厌氧消化采用了不同工艺，进行了大量艰苦的摸索实践，暴露出了国内厌氧消化所存在的一些典型问题，这些问题在吴静等《我国城市污水厂污泥厌氧消化系统的运行现状》（载《中国给水排水》2008年22期）一文中被总结为三个主要方面：①污泥厌氧消化工艺操作比较复杂，运行有难度；②运行费用不足；③存在消防隐患。上面讨论的三个技术层面的问题应该均属于第一类“污泥厌氧消化工艺操作复杂运行难度高”。笔者认为，造成厌氧设施停运的更主要原因其实应该是第二类，即经济层面的因素。
由于缺乏高碑店污水厂泥区建设投资的完整数据，且年代已比较久远，建设成本数据可能已缺乏可比性，这里采用上海白龙港消化项目（2008年6月）的数据进行测算。白龙港项目投资4.96亿元，进消化器干泥量204吨/日，折合含固率20%的脱水污泥1020吨。该项目含干化设施，最大蒸发量约7200 kg/h，相当于220-240吨/日的湿泥全干化项目，按照流化床干化工艺在国内几个项目上的报价水平（20-30万/吨·日），干化项目的设备工程费投资约7200万元，则厌氧部分（含土建安装）的投资为42400万，折合含固率20%湿泥的吨厌氧消化成本为41.5万元。
按照100万吨来水量设计，北京高碑店项目的消化对象为663吨含固率20%的湿泥，以2008年价格考虑，厌氧部分的投资应在2.75亿元左右。高碑店两期发电设备（含沼气储存和处理）的投资为1.1亿元，这样一个完整的高碑店泥区厌氧消化项目总投资应在3.85亿元左右，吨湿泥的厌氧发电项目联合投资可达58万元/吨·日。考虑采用国内发电系统，并扣除蛋形消化器的额外高成本，本文经济评估以40万元/吨·日，即泥区总投资2亿元来进行估算。
在电能消耗方面，由于沼气搅拌复杂，耗电量高，这里考虑仅采用机械搅拌形式进行设计，一个完整的项目（厌氧消化、沼气处理和压缩、发电、加热）装机量大约为760 kW，耗电量约570 kW，自用电率为28.6%。
以电能上网价格0.65元/千瓦考虑，厌氧项目可实现产值约37元/吨湿泥（均以入消化湿泥含固率20%折算）。
按照项目的设计值，厌氧消化后的脱水污泥含固率25%，干基减量率30%（有机质60%，降解率30%），设全年有效运行时数8000小时、大修提存2.5%、定员15人、人均年薪3万元、药剂费15元/吨湿泥、消化后污泥填埋处置费0元/吨，则直接成本为76元/吨湿泥。这就是说，污泥厌氧消化和发电项目从立项开始，本就是一个“赔本”的项目（37-76=-39元），需要靠补贴来维持运行。
如果还要考虑折旧和财务成本的话，取还款期20年、银行长期贷款利率5.94%，则每吨财务成本需增加84元。这就是说，在不考虑填埋成本的情况下，厌氧发电项目的真正综合运营成本至少在每吨湿泥160元以上（84+76=160）。
如此之高的运行成本，如果再因为产气率低、发电量少，消化后污泥也根本实现不了25%的含固率而减量不大的话，那么国内污泥厌氧消化技术“叫好不叫座”的真正原因也就不难明白了。
将来水量改为80万立方米，进口含固率为5%（池容、SRT不变），消化降解率改为36%，则沼气产气量将降为30528立方米/日（前文已引述资料，实际尚不及此），此沼气量的62.3%可用于发电，其余需要用于加热，方能保证冬季消化加热的需求。此时两期总共可发电1908 kW，自用电比例达59.9%。上网售电的产值降为15元/吨湿泥（就80万吨水产生530吨含固率20%污泥而言），直接运行成本增为93元，项目“赔本”78元（15-93=-78元）。不考虑填埋处置成本，财务成本上升为106元/吨，这样综合运营成本就达到了199元（93+106=199）。
显然，如此昂贵的厌氧消化发电，在目前的处理费划拨体系下，确实很难生存。那些能够生存的项目（如青岛麦岛、大连夏家河）一定有其特殊的原因（另文讨论）。

四、结语
关于第三个原因，所谓厌氧系统存在安全隐患的问题，笔者以为其实不然。高碑店两次出现恶性事故，其实都是操作人员素质和不遵守安全操作规范等管理方面的问题所造成的，但这两次事故无疑给北京排水集团的管理者带来了巨大的心理阴影。消化停运（高碑店和小红门）是技术、成本和管理方面诸多问题交汇所造成的结果。
一个显而易见的问题是，为什么在欧美大量污水厂均采用厌氧消化，且视之为一个有效的污泥减量工具？为什么国外污泥消化能够良好运行？笔者以为，国内外污泥处置差异的一个关键因素在于，国外的污泥作为污水处理必备的一环，是将最终处置成本一起考虑的，其终端的高额填埋处置费，作为一种限制性处置资源，起到了自然选择和调节的作用。直白一点说，由于污泥填埋费太高，因此各种减量处理设施才有生存和发展的必要。
仍以北京高碑店为例，在原设计条件下，如果将污泥填埋处置费规定为175元，那么每日处置20%含固率污泥663吨的总费用，就会超过厌氧加上处置含固率25%的消化污泥371吨的总额，因此厌氧处理也就会有原动力。
在一些发达国家，吨污泥的填埋处置费在70~150欧元，折合人民币600-1300元，无论厌氧消化还是干化、焚烧，均能大幅度低于填埋，这也就是国外厌氧技术成熟和发达的根本原因。而在我国，填埋费仅有几十元，不规范、超廉价的“填埋”，除了大量耗费稀缺的土地资源，成为大面积地下水污染的潜在威胁外，它事实上阻碍了各种污泥处理处置技术的发展，这其中也包括被业内专家普遍看好的厌氧消化。
污泥厌氧消化是一种中间处理过程，虽然有能源产出，但自身热量需求、有机质比例、降解率、硫化氢浓度、投资都会大幅度影响项目运行的经济效果，其产出不一定是正的。在这个意义上，对厌氧项目进行合理设计，如提高进泥含固率、联合消化以提高可降解有机质比例、水解或超声波预处理等，消除或减少因工艺原因导致的运行不良（含砂量、浮渣、脱硫高等），是今后厌氧项目努力的方向。这方面可讨论的内容实在太多了，从国内外各种类型的项目中汲取成功和失败的经验与教训，无论如何是值得深入做下去的第一步。
笔者以为，高碑店消化项目停运，技术、运行费着落、对安全的担心等三个方面的原因均有，其中技术方面如果与一些成功项目进行比较，就可发现需要改进的内容所在；对安全的担心，有过度的倾向，只能靠提高企业管理水平来解决；运行费无着落，则是业内目前面临的最普遍难题。如果这个问题在政府的政策层面不解决，各种严肃的污泥处理处置，包括厌氧消化本身，恐怕都很难进行。一些号称“运行良好”的污泥处置项目（如嘉兴的两大锅炉掺烧污泥项目），靠的是打政策擦边球，上大火电、大热电，以火电、热电的利润割肉补疮，自我补贴，本质上是置环境于不顾，如此污泥处置恐怕永远也走不上正轨。

泥客庄主
2011年6月12-23日

㈨ 污水处理厂的污泥处置费用问题

城市污泥不同处理处置方式的成本和效益分析
——以北京市为例
张义安，高 定，陈同斌*，郑国砥，李艳霞
中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心，北京 100101

摘要：以北京市为例，估算不同电价及运输距离下填埋、焚烧及堆肥等方式的城市污泥处理处置成本，在此基础上讨论各种处理处置方案的前景，展望北京市污泥处理处置出路。污泥填埋在一定时期内还将是主要处理处置方式，但所占比例将逐渐下降；堆肥是经济上较为可行的处理处置方式，适合大力推广；随着经济实力与技术水平提高，焚烧法可以适用于个别特殊地点。同时，分析了政府补贴对污泥处理处置效益的影响。
关键词：城市污泥；处理处置成本；填埋；焚烧；堆肥
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）02-0234-05
城市污泥是污水处理的副产物，以含水率97%计算，体积占处理污水的0.3%~0.5%[1]，深度处理产泥量还将增加50%~100%。目前我国每年排放的干污泥大约1.3×106 t，并以大约10%的速率在增加。
北京市全区域规划污水排放量为330×104 m3/d，其中2003年市区污水排放量约为230×104 m3/d[2]。规划建设14座污水处理厂，2015年污水处理能力预计将超过320×104 m3/d，处理率将超过90%。到2008年，北京市将新增9座中水处理厂，深度处理能力将由目前的1×104 m3/d提高到47.6×104 m3/d，届时每年产生含水率 80% 城市污泥超过80×104 m3。北京市最大的污水处理厂——高碑店污水处理厂污泥外运运输费用占到全厂运行费用的1/3[3]。
城市污泥的大量产生，已引起日益严峻的二次污染，并成为城市污水处理行业瓶颈。污泥处理处置率低，其中非常重要的一个原因就是投资和运行成本方面的限制。但到目前为止，还未见关于不同污泥处理处置方案的经济分析，导致不同单位和设计人员在方案的选择上存在较大的盲目性。本文以北京为例，对几种典型的城市污泥处理处置方式进行经济分析，以便为城市污泥处理处置技术的选择提供参考依据。
1 城市污泥处理处置成本估算
1.1 估算方法
以1 t干污泥（DS）为计算基准，综合成本＝运行成本+设备折价成本。运行成本以目前较为成熟的处理处置方式进行估算。
北京市污泥机械脱水效果通常在80%左右。各方案中的成本估算涉及或包括焚烧、运输、填埋等3个流程；设备折价成本取15 a使用年限，年折旧7%，社会利率10%，即年折价17%，设备年工作时数以8000 h计。因此，设备折价＝设备价格×指数×0.17/8000。
1.2 估算细则
（1）单位成本
填埋：生活垃圾卫生填埋的成本约60~70 ￥/t，污泥填埋时按照压实生活垃圾∶土∶污泥容重比为0.8∶1∶1，污泥填埋成本为48~56 ￥/t，取52￥/t。
干化：干燥能耗与脱水量成正比。燃气加热效率85%、锅炉热效率70%、过程热损失5%时，水的蒸发能耗为150 (kW•h)/t，每小时去除1 t水的设备投资为180×104￥[4]。
焚烧：目前多采用流化床技术，每h焚烧1 t干化污泥的设备成本为528×104￥，污泥按干质量减量60%。焚烧的运行费用24￥/t，烟气处理消耗NaOH量约为37 kg/t，折价约128￥/t [5]。
电价：北京市工业电价高峰期、平段区、低谷期分别为0.278、0.488、0.725￥/(kW•h)。按不同补贴方案，将电价设定为0.30、0.60￥/(kW•h)。
运费：北京市运输价格在0.45~0.65￥/(t•km)之间，污泥为特殊固体废物，需特殊箱式货车运送，价格处于高端。另外，近年运输价格有上涨趋势。因此，运费取0.65 ￥/(t•km)。
此外，干化及焚烧均按设备成本添加30%物耗人工管理费及土建配套费。
（2）污泥含水率
污泥的有机质和水分含量较高，填埋存在一系列问题，当前主要关心的是土力学性能，当含水率高于68% 时需按m(土)∶m(污泥)＝0.4~0.6的比例混入土 [6-8]。含水率降低时污泥性状存在突变，因此填埋脱水目标设定为80%、30%。
含水率是污泥焚烧处理中的一个关键因素。有机质含量高、含水率低利于维持自燃，降低污泥含水率对降低污泥焚烧设备及处理费用至关重要。一般将污泥含水率降至与挥发物含量之比小于3.5时，可形成自燃[9]。北京市污泥有机物含量在45% 以下，因此使污泥维持自燃焚烧的水分含量应小于61.2%。朱南文总结了几种国外污泥热干燥技术，可以将污泥干燥至10%含水率[10]。污泥焚烧综合成本随干燥程度动态变化，干化程度越高，干化能耗升高，焚烧设备及运行费用随之下降。简化起见，本文以污泥保持热量平衡燃烧为估算前提，不再进行高水分下加入重油的成本估算。因此污泥焚烧的干化目标定为：60%和10%。
表1 北京市填埋场概况[11]及离污水处理厂的最近距离
Table 1 Description of landfill sites and wastewater treatment plants
填埋场 填埋场位置 处理规模/(t•d-1) 预计关闭时间 最近的污水处理厂 最近直线距离/km 1)
北神树 通县次渠乡 980 2006 高碑店 20
安定 大兴区安定乡 700 2006 小红门 36
六里屯 海淀区永丰屯乡 1500 2017 清河 15
高安屯 朝阳区楼梓庄乡 1000 2018 高碑店 15
阿苏卫 昌平区小汤山乡 2000 2012 清河、北小河 40
焦家坡 门头沟区永定镇 600 2011 卢沟桥 15
1) 最近距离数据为作者实测

综上所述，污泥的处理处置方式计有：堆肥，分别干燥至含水80%、30% 时填埋，干燥至含水

60%、10%时焚烧。
1.3 填埋成本
填埋成本＝能耗成本+运输成本+填埋场成本+设备折价成本
能耗成本＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×150×α×Pele
运输成本＝0.65×L /(1-ηe)
填埋场成本＝βPf /(1-ηe)
设备折价＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×180×α× 0.17×104/8000
其中，η0、ηe分别为处理处置始、末的含水率；Pele为电价，￥/(kW•h)；L为运输距离，km；α为土建及人工配套费指数，1.3；β为体积系数，含水率≥68%时在1.4~1.6之间，取1.5，含水率＜68%时取1；Pf为填埋场填埋价格，40~60￥/t，取52￥/t。
污泥填埋运输距离：北京市现有填埋场容量不足以满足生活垃圾处置需求，即使规划中的填埋场建成之后，富余填埋能力也很有限，污泥填埋需另外觅地新建填埋场。随着城市发展及填埋场地质条件要求，运输距离也将越来越远，参照表1，污泥
填埋的运输距离将在40 km以上，因此在估算今后的填埋成本时，分别取50、100 km作为近期及远期填埋场运输距离。
1.4 堆肥成本及收益
城市污泥经过堆肥无害化处理之后进行土地利用，是国际上普遍采用的处理处置方式。强制通风静态垛堆肥处理是泥堆肥主流技术，其处理成本与污泥初始含水率、处理规模、堆肥厂与污水处理厂之间距离以及设备原产地等因素相关。堆肥厂宜建在污水处理厂周围，运输成本计为0，堆肥成本主要由鼓风、烘干、筛分能耗，调理剂及设备折价成本组成。目前，堆肥产品的市场销售价格为350~500￥/t，扣除15％含水率后取500￥/t DS。
利用CTB堆肥自动控制系统[12,13]进行强制通风静态垛堆肥在河南省漯河市城市污泥堆肥厂的应用结果表明，当污泥含水率不高于80%时，鼓风能耗在40~60 (kW•h)/t DS之间，取60 (kW•h)/t DS。CTB调理剂价格为300 ￥/t，损耗率一般为5% [14]。经过10~14 d堆肥，污泥干物质减量30%，含水45%。采用热干燥技术烘干至含水15%，脱水负荷0.45 t/t DS；调理剂在烘干前筛分后自然晾干，需筛分能耗；筛分负荷共9.3 t/t DS，筛分能力1 t/h，功率3 kW。全程能耗95 (kW•h)/t DS，考虑到未知能耗，取100 (kW•h)/t DS。
设备折价：处理干污泥能力为 0.3×104 t/a的污泥堆肥厂设备投资约700万￥，设备折价182 ￥/t DS（含占地成本），取200￥/t DS。
1.5 焚烧成本
考虑到焚烧废气排放等问题，外运30 km以上焚烧为佳，取30 km；焚烧按干物质减量60%，烧余物需运至填埋场填埋，运输距离取50 km。参考表3可知，干燥至10%焚烧成本较干燥至60%低。干燥程度越高，焚烧厂占地面积也越小，因此焚烧前以干化至10%为宜。
1.6 干化农用成本
未经稳定化处理污泥存在施用安全危险，考虑到干化的稳定效果较差，安全性有限，不再估算。
2 讨论与分析
2.1 处理成本和经济效益
表2 处理处置1 t城市污泥(干质量)所需的成本及其效益
Table 2 Comparison of the estimated cost and benefit of sewage sludge treated and/or disposed by different ways
填 埋
干化 运输 填埋 综合成本/￥
目标 能耗/￥ 设备折价/￥ 距离/km 运费/￥ 填土比例 费用/￥
80% 0 0 50 163 50% 390 5531)，5532)
30% 2091)，4182) 178 50 46 0 74 5071)，7162)
80% 0 0 100 325 50% 390 7151)，7152)
30% 2091)，4182) 178 100 93 0 74 5541)，7632)
焚烧
干化 焚 烧 烧余物 综合成本/￥
目标 能耗/￥ 设备折价/￥ 运行/￥ 设备折价/￥ NaOH/￥ 运费/￥ 填埋/￥
60% 1461)，2932) 124 60 365 128 13 20 8561)，10022)
10% 2281)，4552) 193 27 162 128 13 20 7711)，9982)
堆 肥
能耗/￥ 设备折价/￥ 调理剂损耗/￥ 总成本/￥ 销售/￥ 总效益/￥
391)，782) 200 75 3141)，3532) 410 961)，572)
1) 电价取0.30 ￥/(kW·h)；2) 电价取0.60 ￥/(kW·h)

各种处理方式处理成本估算过程及结果如表2所示。由表2可知，污泥处理处置以堆肥方式成本

最低，约300~350￥/t DS；填埋方式约500~760￥/t DS。焚烧方式成本最高，约800~1000￥/t DS。堆肥成本低于填埋方式，显著低于焚烧方式，随运输距离增加填埋成本显著高于堆肥成本。此外，污泥焚烧处理一次性投资大，运行维护费用最高。

各种处理方式中，污泥填埋没有资源回收，效益为零；考虑到污泥热值水平，回收焚烧热能可能性较低，对净效益影响不大；污泥干化可以起到脱水的效果，但稳定化的效果有限，加之干化过程中容易产生爆炸和肥效缓慢等问题，不宜提倡；在产品销售良好情况下，按电价不同，堆肥处理可以盈利50~100￥/t DS。
2.2 各种处理处置技术的优缺点
现有的大部分填埋场设计建造标准低、缺乏污染控制措施，存在稳定性差等问题，导致散发气体和臭味，污染地下水，不能保证填埋垃圾的安全，只是延缓污染但没有最终消除污染。一些国家为了把上述问题降低到最小程度，制定了待处理污泥物理特性的最低标准，使污泥填埋的处理成本大大增加。例如德国要求填埋污泥干基含量不低于35%。为避免污泥中有机物分解造成的地下水污染，1992年德国发布了《城市废弃物控制和处置技术纲要》，要求从2005年起，任何被填埋处理的物质其有机物含量不超过5% [15]，这意味着污泥即便是经过干燥也不满足填埋的要求。污泥填埋面临填埋场地、公众及法规等多重压力，填埋成本将逐步升高，近年来国外污泥填埋处理方式比例越来越小[6]。
是否推广堆肥处理城市污泥，首先应切实评估施用污泥堆肥的潜在环境风险。杜兵等[16]研究表明，同国外相比北京市某典型污水处理厂酚类、酞酸酯类、多环芳烃类均处于污染程度较低的水平。堆肥处理的持续高温可以确保杀灭病菌，保证污泥的农用安全。陈同斌等[17]对中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势的研究结果表明，我国城市污泥中平均含量普遍较低，金属含量基本未超过农用标准[18]，且呈现逐渐下降的趋势。近年相关研究也证明：科学合理地进行城市污泥农用不会造成土壤和农产品的重金属污染问题[19]。我国城市污泥的土地利用重金属环境风险并不像人们想象的那样严重。
焚烧减量最为显著，含水80%的污泥焚烧后减容率超过90%。然而，污泥含有多种有机物，焚烧时会产生大量有害物质，如二恶英、二氧化硫、盐酸等，受国内焚烧技术的限制，二恶英污染问题尚未很好解决，重金属烟雾与燃烧灰烬也可能造成二次污染。此外，焚烧浪费了污泥中的营养物质。对比三种处理处置方式，污泥焚烧占地面积最小，但综合成本最高，设备维护要求高，环保风险较大，这些不利之处都限制了污泥焚烧技术的广泛应用。
综上所述，堆肥处理实现污泥的资源化利用，科学合理施用下可以保证卫生安全及重金属安全，同时较为经济可行，是污泥处理处置技术的主要发展方向。但是，从市场销售的角度来看，污泥堆肥产品的销售渠道有待改善。各种处理方式优缺点概括于表3（下页）。
2.3 电价影响及政府补贴
电价影响到污泥处理处置成本。电价从0.60￥/(kW•h)降低到0.30 ￥/(kW•h)，各种处理方式的综合成本分别降低40~230 ￥/t DS。如电价取至用电低谷期电价或者更低，成本可以进一步降低。
表3 各种处理处置技术优缺点对比
Table 3 Comparison of landfill, composting and incineration for sewage sludge
处理处置方式 收支平衡/(￥•t-1) 1) 技术难度 场地要求 能否资源化 无害化程度
填埋 -507~ -763 简单 大 不能 延缓污染, 没有最终消除污染风险
堆肥 57~96 较简单 较小 能 重金属低于农用标准时可以达到无害化要求
焚烧 -771~ -1000 技术设备要求高 小 不能 尾气可能带来二次污染
1) 运输距离100 km、电价0.60 ￥/(kw•h)时, 以80%含水率填埋成本略低于30%含水率填埋, 但其占地为后者5.25倍, 综合考虑采取30%填埋

污泥含水80%及60%下填埋占地分别为30%下填埋的5.25倍、1.75倍。政府通过补贴如降低电价等调控手段，将污水处理投入合理分配到其中的污泥处理单元，可以降低污泥处理单元的焚烧成本、填埋占地，降低堆肥成本。政府补贴可以发挥经济杠杆作用，调控污泥处理行业投入产出状况，有利于污泥处理处置行业的健康发展。总之，污泥处理处置应该有适宜的政府补贴。
3 结论
（1）污泥堆肥成本随电价变化约300~350 ￥/t DS，堆肥销售可以补偿部分处理成本，使污泥堆肥达到微利水平。合理施用堆肥可以提供养分和有机质，是污泥处理处置技术的重要方向。
（2）污泥填埋操作简单，但其成本约500~760 ￥/t DS，高于堆肥处理。考虑到土地资源日益稀缺及二次污染问题，且从发达国家的经验来看污泥填埋将逐步受到限制，因此其应用比例应逐渐减少。
（3）污泥焚烧减量效果最明显，但其初始投资及运行费用最高，综合成本约771~1000 ￥/t DS。其设备维护复杂，如果对尾气处理不当会造成二次污染。

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㈩ 高碑店污水处理厂的污泥去了哪里

污水在处理的过程中会有大量的污泥产生，产生的污泥经消毒后通过压滤机实现泥水分离，污泥就压滤成了泥饼，用小车外运做肥料使用或者填埋地下，具体工艺见下图：