南昌市污泥固化处理工程方案

市垃圾填埋及污泥固化工程
建设方案
泰历盟实业
2011年1月25日
1 概述
1.1 项目的基本情况
1.1.1 项目名称及编制单位
项目名称市圾填埋及污泥固化工程改建
项目建设地点市垃圾填埋场
项目方案编制单位泰历盟实业
1.1.2 编制单位简介
泰历盟实业
泰历盟实业是一家集技术研发、设备制造及工程承包为一体的以城市污泥处置为主的环保公司。

公司目前已获得市政府、市科学技术委员会及市水务局等部门批准承担河底泥治理工程， (该项目由市水务局、市城投公司、老港填埋场、同济大学及泰历盟实业共同参与)并已在老港垃圾填埋场成功的建造并。

公司立足城市环保建设，积极努力推广科研成果、完善先进技术，不断积累丰富的实践经验。

目前公司已开始逐步切入其他大中型城市的污泥处理工程的市场运作，公司已经进入了良性的倍增发展阶段。

同济建设
同济建设（简称“同济建设”）创建于 1988 年，经过历次发展和改制，于2006 年与同济建设管理科技工程公司重组，成为同济大学唯一拥有同济品牌的建设施工总承包企业。

我公司与同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室、同济建设，同济科技股份实业共同合作致力于构建解决环境难题的一个良性循环：环境难题——前沿技术开发——技术孵化窗口——市场推广——技术再开发。

我公司的技术研发团队由博士、硕士及具有多年工程经验的工程师组成，并聘请同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室副主任由才教授为技术顾问，致力于将环境技术产业化，由其擅长处置河道、湖泊污泥，市政污泥及工业污泥，解决客户最棘手的环保问题为城市的环保事业和资源循环利用作出积极贡献。

1.2 方案编制原则
●在国家固体废弃物处置发展规划”和“市污泥处理处置专项规划”
的指导下，坚持可持续发展战略原则，并在调研国外固废处置污泥填埋技术的基础上，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、低碳、节能，实现危险废物无害化处理的目标。

●严格执行国家和市政府制定的有关法规和相关标准，根据垃圾及污
泥填埋的运行特点、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。

●在确保环保达标的前提下，尽量节约投资及运行费用，真正做到低碳
环保高效节能。

1.3 方案编制围
1.3.1 项目规划期限
本项目建设期约为3个月，试运行期1个月，正常生产期3年。

1.3.2 项目处理对象服务围
本固化系统处理从垃圾填埋场及全市各污水处理厂运送过来的生活污水处
理产生的剩余污泥，污泥含水率不高于80％。

本方案编制围从污泥进入固化区污泥储坑开始，到污泥固化搅拌后送出固化区为止，包括固化工艺流程的设计，固化区的设计、建设，固化装置的购置和安装，固化剂的选择，以及污泥固化的运营。

（如需与垃圾混合处理，垃圾处理方案另附）
1.4 采用的规和标准
本报告采用的规和标准为：
1 《城市生活垃圾卫生填埋技术规》（CJJl7—2004）；
2 《生活垃圾填埋污染控制标准》（GBl6889—2008）；
3 《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》（GB WBH001）；
4 《城市生活垃圾卫生填埋场运行维护技术规程》（CJJ93－2003）；
5 《生活垃圾填埋场环境监测技术标准》（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》（CJJ50－1992）；
11 《建筑设计防火设计设计规》（GB50016－2006）；
12 《堤防工程设计规》(GB50286—1998)；
13 《厂矿道路设计规》(GBJ22)；
14 《建筑地基基础设计规》（GB 50007－2002）；
15 《建筑地基处理技术规》（JGJ79-2002）；
16 《室外排水设计规》(GB500l4－2006)；
17 《建筑给水排水设计规》（GB50015－2003）；
18 《给水排水工程构筑物结构设计规》（GB50069－2002）；
19 《供配电系统设计规》(GB50052－1995)；
20 《土工合成材料应用技术规》（GB50290-1998）。

2 项目背景
2.1 垃圾填埋场概况
目前，据水务部门相关信息核实，现市各污水处理厂按设计能力和污水的处理量计算每日产出污泥应该在430吨左右，而现在实际产出污泥只有200吨左右，具体原因还有待于进行详细的排查。

另：据2010年市污泥处置情况分析，现有依赖造纸厂处理污泥方案以不能满足每日180吨的处理能力，故导致于2010年累积在垃圾填埋场2万余吨污泥没有办法及时处理。

2010年市委和市发改办对此也非常重视，在水务局牵头发改委批复拟建一日处理生活污泥180吨的热干化项目，又由于种种原因至今未能真正投入实施建造。

在现今市正在步入国际化都市的极速发展环境下，城市人口也在飞跃猛增的形势下，市的污水排放及处理肯定不会停留在就日出180吨污泥的现象。

不要多久城市的污水处理肯定也将在设计能力下满荷营运，届时市的固废处理垃圾填埋和污泥处理又将给政府增加很大麻烦。

为此我们建议从长远利益出发为市创造一个环保低碳美丽清新现代化花园城市，我公司愿意在投资兴建一座集垃圾处理和污泥固化一体的固废处理中心。

3 污泥处理技术的比较与选择
污泥是污水处理厂在污水处理过程中产生的沉淀物质，我国每年排放的干污泥约为2000万吨，且呈不断增加的趋势。

污泥中含有大量的微生物、病原体、重金属以及有机污染物等，如果处理不善将会造成严重的二次污染。

目前污泥的处置主要以转为农用、填埋和焚烧为主，但是由于污泥的含水率高、力学性质差、污染物含量高等特点，这些处理方式往往存在环境污染、处理成本过高或容易引起填埋场工程灾害等问题。

针对上述污泥处理中存在的问题，采用固化技术改善污泥的力学性能和物理化学性能，使其转化为可以再生利用的土材料或者进行填埋处理，是符合我国国情的资源化途径之一。

3.1 城市生活污泥的性状与特点
污泥是污水处理过程中产生的一种粘稠状物质，它以好氧、厌氧微生物为主体，同时也混入有原污水中带有的泥砂、纤维、动植物残体及其吸附在其上的有机物、金属、病菌、虫卵、胶质等多种复杂的混合体。

污泥的组成差别较大，随污水的来源，污水处理工艺及季节的不同而变化。

对于大型城市污水处理厂，由于有大量工业废水排入系统，造成污水污泥中的重金属含量偏高，其中铜、锌含量往往接近或超过污泥作农用堆肥的接纳标准，中小城镇污水主要以生活污水为主，因而一般不存在重金属超标的问题。

从污水处理厂排出的污泥一般是一种松散的，含水量在95%～99%的胶溶状膏体物，具有比重轻（小于等于1kg/cm3）、体积庞大（是所含固体物体积的数十倍）、触变性强（不易脱水）、具有极易腐败恶臭的理化特点，因而十分不利于处理与运输。

由于污泥处置费用高，操作难度大，大部分污水处理厂将污泥处理预设为二期工程实施，但由于资金、人员尤其是相关技术等方面原因，一期工程完工并运行多年后，二期工程仍遥遥无期。

在全国污水处理工程中有污泥稳定化处理设施的还不到1/4，处理工艺和配套设备较为完善的还不到1/10。

而在我国仅有的十几座污泥消化池中，能够维持正常运转的为数不多，大多数采取自然风干或直排，极易造成二次污染。

随着国大量污水处理厂的陆续投产，污泥的产生量将会大幅度的增加。

由此而产生的矛盾将会使城市污水处理厂与垃圾填埋场两边都因此而处于崩溃的危险境地。

3.2污泥的处置方法概述
污泥处理与处置的目的主要有以下四个方面：(l)减量化，即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；(2)稳定化，即通过处理使污泥稳定化，最终处置后不再产生污泥的进一步降解，从而避免产生二次污染；
(3)无害化，即达到污泥的无害化与卫生化，如去除重金属或灭菌等；(4)资源化，即在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的。

目前国外污泥处置的主要方式有填埋、焚烧、土地利用和建材利用等。

3.2.1 卫生填埋
污泥消化后经脱水再进行填埋是目前国外常采用的方式。

其优点是投资少、容量大、见效快。

填埋始于上个世纪60年代，经过四十多年的发展其处理技术已日趋成熟。

污泥经过简单消化灭菌和自然干化脱水后，有机物含量降低，总体积减少，性能稳定，可以直接送到生活垃圾填埋场填埋;或者设置专用的填埋场，根据污泥的含水率及力学特性等因素进行专门填埋。

污泥填埋的操作要求与垃圾填埋相似。

填埋场四周设围栏，并采取相应的防蚊蝇、防鼠措施。

为防止二次污染和地下水污染，污泥的填埋较之普通的垃圾填埋有更高的防渗要求，应铺设符合标准的防渗层。

为使填埋污泥稳定，对填埋作业亦有相应的要求:未经干燥焚烧处理的污泥宜小规模分层填埋，生污泥泥层厚度应<0.5m，消化污泥泥层厚度不应大于3m，泥层上面铺砂土层为0.2m，彼此交替进行填埋，并设置排液、导气装置。

污泥焚烧灰渣填埋时，可不分层填埋。

污泥的土地填埋需要大面积的场地和一定量的运输费用，需做防渗处理以免污染地下水，并且考虑到填埋污泥的稳定性，需要对污泥的脱水、填埋场的防渗层和填埋作业有较高要求。

3.2.2 农田林地利用
污泥脱水后堆肥农用是一种较佳的最终处置方法。

这种利用和处置方式可以使污泥含有的有机物重新进入自然环境，从而改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长。

污泥中含有大量植物生长所必需的肥分(N、P、K)、微量元素(Ca、Mg、Cu、Fe)及土壤改良剂(有机腐殖质)。

但是，污泥中也含有大量对植物、土壤及水体有危害作用的病菌、寄生虫(卵)、难降解有机物、重金属离子以及多氯联苯、二德英、放射性核素等难降解有毒有害物质等，这些物质会造成对土壤、地表水和地下水的严重污染，重金属离子等甚至可能产生致癌物质。

一般而言，在泥水分离的过程中，当水中含有重金属离子时，水中50%以上的重金属离子都会转移到污泥中，污泥中的重金属离子含量较高。

因此，污泥在作农田林地利用前，应首先对污泥进行检测分析，用堆肥处理以杀死病菌及寄生虫卵，采取物理化学方法去除重金属离子等有害物质。

但目前普遍存在的问题是:如果污泥发酵不彻底，容易造成病原体和难降解有机污染物
对土壤的污染，此外，重金属的污染是农用堆肥的主要限制性因素。

3.2.3建材利用
利用污泥制砖是一种变废为宝的处理方法，不但减少了因堆放而侵占耕地，同时缓解了砖瓦厂土源紧和对农田的取土破坏，社会效益显着。

污泥制砖的方法有两种。

一种是用干化污泥直接制砖，另一种是用污泥焚烧灰渣制砖。

用干化污泥直接制砖时，应对污泥的成分作适当调整，使其成分与制砖粘土的化学成分相当。

当污泥与粘土按一定重量比配料时，污泥砖可达普通红砖的强度。

利用污泥焚烧灰渣制砖时，灰渣的化学成分与制砖粘土的化学成分是比较接近的，制坯时只需添加适量粘土与硅砂。

无论采取哪种制砖方法，对污泥的预处理要求较高，由于所制作的是与人有较密切接触的地砖或墙砖，在制砖前必须对污泥进行彻底地除臭除毒，用消化等方法将污泥中极易发臭腐败的有机物腐殖质分解成二氧化碳、氮和水，并采取措施杀灭各种病原体，然后用物理化学方法把污泥中的铬、福、铅等重金属转化为水不溶物实现稳定化，再通过脱水使污泥含水率尽可能地降低。

最后，这些除臭除毒灭菌脱水后的污泥方可用来制成人行道地砖或墙体用红砖。

并且砖瓦行业作为一种夕阳产业，要充分分析砖的销售渠道，并考虑到采用先进的制砖工艺以节省成本和提高质量以提高砖的销量。

3.2.4 低温热解利用
热分解是一种新兴的污泥热处理工艺，将污泥在无氧或低于理论氧摄入量的条件下，加热到一定温度，使固体物质分解为油、不凝性气体和炭三种可燃物，其部分产物可作为前置干燥与热解的能源。

其余能源回收。

由于高温热分解耗能大，目前研究重点放在低温热分解上。

污泥化学处理方法作为一种处置彻底、速度快的污泥处理方法，正受到各国广泛重视，可以预见，这种处理方法将成为我国污泥处理的重要方式。

因热解的无害化和减量化彻底，地位己逐渐升高。

污泥低温热解是一种发展中的能量回收型污泥热化学处理技术。

它通过在催化剂作用下无氧加热干燥污泥至一定温度(<500℃)、由干馏和热分解作用使污泥转化为油、反应水、不凝性气体和炭等可燃产物，最大转化率取决于污泥组成和催化剂的种类，正常产率为
200~300L(油)/t(干泥)，其性质与柴油相似。

这是一个新兴的课题，有着很好的发展前景，目一前正在探索和试验阶段。

3.2.5 焚烧
焚烧是污泥最彻底的处理方法，焚烧最大优点是可以迅速和较大程度地使底泥减容，并且在恶劣的天气条件下不需存储设备。

污泥中含有一定量的有机成分，经脱水干燥的污泥可用焚烧处理，焚烧可以迅速降低污泥的体积并降低其有害
性。

焚烧使有机物完全燃烧，最终产物是CO
2、H
2
O、N
2
等气体及焚烧灰渣。

污泥
焚烧废气中可以获得剩余能量，用来发电;所产生的焚烧灰渣可用于改良土壤、作为砖瓦和瓷等的原料等。

污泥在焚烧之前无需进行堆肥、消化处理。

焚烧工艺的优点主要表现为:
第一，焚烧可以大量减少污泥的体积，相对于机械脱水的污泥来说，最终的焚烧产物体积只相当于最初产物的10%。

第二，焚烧也可以杀死一切病原体，一切有机物在燃烧过程中都会最大程度地被分解，病原体和细菌也不例外。

通过高温处理，在燃烧残渣几乎没有病原体存在。

此外，焚烧还可以解决污泥的恶臭问题。

第三，经过脱水后的污泥的热值相当于褐煤的水平，因此在一定条件下污泥可以自燃。

这样可以在一定程度上减轻污泥焚烧的费用。

同时由于焚烧设备的结构不断完善和有关焚烧技术的突破，原来存在的烟气二次污染问题也得到了妥善的解决。

焚烧技术成为了一项十分环保的污泥处置技术。

焚烧所占的比重由1992年的10%提高到2005年的38%。

总之，焚烧工艺的应用前景则越来越被看好，这种技术在目前为止是处理污泥的最好方法之一。

但是，焚烧工艺也存在着一些缺点和不足。

焚烧效果不稳定，有可能需要辅助燃料以提高焚烧的质量，焚烧时动力消耗较大。

污泥经过燃烧后，含水率可降到0，质量与体积会大大降低，但焚烧残渣为有害物质，仍需进行运输和最后处理。

另外，污泥焚烧废气可能含有致癌物质二恶英，故需要配备去除二恶英的装置，投资较高。

因此，污泥焚烧所需的基建投资和运行费用较高，工艺操作复杂。

由前述分析，每一种污泥处置方法都有其不足的一面，如填埋易造成二次污
染，而且随着泥量的增长，填埋场地越来越有限；焚烧工艺能较大幅度地减少重要的有害物质和缩小废物体积，因此它将会得到越来越多的应用，但其缺点是高成本和可能产生的污染(废气、噪声、震动、热和辐射)，严重影响了在我国的处置使用;而堆肥又由于污泥中可能含有的一些致癌物质和重金属化合物，人、动物、植物长期接触后会造成慢性中毒，去除这些有害物质往往需要很高的成本，同时较高要求的检测也是必需的。

目前普遍的问题是检测手段跟不上要求，处理成本无法和经济效益相平衡，化肥普遍应用造成销售市场难以开发等，这些使得此种处置方式尚未得到普遍的推广。

3.2.6污泥处置方案综合评价
(1) 无论从经济因素还是从肥效利用因素考评，污泥的土地利用是现实可行、收益可观的处置方式，但前提必须满足严格的环境卫生标准及污泥的安全控制指标。

垃圾填埋场具有环境容量的大面积土地来对污泥进行土地利用处理，但需对污泥进行必要的预处理，使其满足安全填埋的基本要求，并减少对环境的污染。

(2) 污泥堆肥虽然在远离城市的郊区并有闲置土地的条件下是一种选择，但堆肥处理后的污泥产品中病原体仍有可能存活，且产品的高含水率可使病原体复活，故堆肥法不足以保证安全性。

(3) 污泥的热干化不仅占地面积小，而且其尾气经严格除尘除臭后才排放，厂房的气体也进行除臭处理，可满足严格的环保标准。

其高温灭菌作用使产品可完全抑制微生物的活性，有较高的安全性。

同时，又具有灵活性、广泛性。

污泥焚烧或者干馏制油都需先热干化处理。

但干化处理投资、能耗、运行成本都较高，且干化设备不适宜大规模污泥处理，一般的干化床处理能力不超过20t/d。

(4) 污泥焚烧法往往由于高成本和产生的污染，抑制其在类似于我国这样的发展中国家的发展。

但污泥高位热值其实是比较高的，只是由于含水率太高，使得低位热值较低，无法自持燃烧。

其高昂的运行费主要花在对污泥的干化或添加辅助燃料上，如采用一种低成本的脱水、提高热值的方法对污泥进行预处理，其焚烧处理运行成本将大幅下降，当热值提高到一定程度并控制焚烧污染物时，完全可作为一种再生燃料使用，可直接应用于电厂、窑厂、蒸汽锅炉中，不必投资
建设专有的污泥焚烧设备，大大减少投资。

根据上述综合评价以及垃圾填埋场的实际情况，我公司根据多年污泥处理经验和技术积累，提出污泥药剂固化/稳定化处理技术，通过我公司开发的脱水固化剂低成本地降低污泥含水率，使其符合安全填埋的基本要求，并对污泥中的污染物起到固定束缚的作用，经过一定时间的降解后，可开挖出来进行资源化利用，如作回填土、建筑材料、再生燃料等。

我公司根据现在老港垃圾码头处理状况，自行研发采取垃圾与污泥混合处理，将处理后的垃圾污泥再开发利用，真正做到了资源化重复利用，不扩浪费土地、不污染环境、不损耗能源、创导低碳循环可持续再生利用新型工艺。

市污泥固化处理工程方案
1 处理规模的确定
根据市的目前污泥处理量，本工程设计日处理污泥量400-500t/d。

着眼于发展的需求本方案配置设备的实际生产能力为日处理污泥量
600-800t/d。

2 污泥固化处理目标
污泥填埋预处理实质上是通过添加改性材料，改善污泥的高含水率、高粘度、易流变性、高持水性和低渗透系数的特性。

确保在填埋作业时污泥土力学特性达到如下指标：无侧限抗压强度≥50kN/m2，十字板抗剪强度≥25kN/m2，含水率≤60%，臭度降低到三级以下，以保证填埋机械的正常作业和填埋区作业环境良好。

因此，污泥填埋预处理工艺的关键是选择合适的改性材料。

3 污泥固化处理工艺
图4-1污泥固化工艺流程图
为了简化污泥固化工艺，尽量减少固化流程的环节，改变污泥进料和成品出料的方式，设计了上述方案。

进料采用短驳车将污泥卸入抬升了的污泥储坑，污泥储坑的污泥由双无轴螺旋输送机（考虑无轴螺旋的输送效果，输送仰角不大于
10°）直接计量送入滚筒搅拌机中。

固化剂由螺旋输送机送入双无轴螺旋输送机，与污泥进行预搅拌，以保证后续滚筒搅拌机搅拌均匀程度。

搅拌好的成品由皮带输送机输送至固化成品料仓后，由污泥运输车运往养护区养护。

（1）污泥储坑如附图1所示，为方便计量双无轴螺旋输送机将污泥送入滚筒搅拌机，将污泥储坑适当提升，上表面高于车间平面 2.4m，同时为了节省运输道路的建设成本，将污泥搅拌车间的平面放低，下挖4m，保证双无轴螺旋可以顺利地将储坑污泥送入搅拌机。

由于采用了无轴螺旋，污泥中杂物的缠绕问题得以解决，但仍需防止大体积坚硬物质（石块、玻璃瓶等）对无轴螺旋的损害，因此在污泥储坑上设置隔栅，定期清理，过滤大颗粒坚硬物和部分缠绕物。

储坑底部设置斜坡和挡墙，斜坡可使污泥顺利滑落至水平无轴螺旋上，保证稳定出泥；挡墙可有效阻挡穿过格栅的大颗粒坚硬物质，使其沉淀下来避免进入螺旋。

为了防止原生污泥恶臭扩散，储坑设置盖板密封，只在污泥车卸泥时才打开。

（2）污泥搅拌车间污泥搅拌车间放置污泥滚筒搅拌主机，污泥和固化剂按设计配比连续由双无轴螺旋输送机预搅后进入搅拌机，经搅拌混合均匀后连续出料，由水平皮带输送机送出。

为了污泥储坑双无轴螺旋的正常运行（输送仰角不大于10°），污泥搅拌车间整体下挖4m，其他车间不下挖，节省土建投资。

污泥车间与厂房其他车间完全用墙板隔离，正常运行时车间属无人区域，只在检修时，在停止生产后并排出有害气体后，检修人员穿戴防护措施进入。

污泥搅拌车间设置负压抽风除臭设施，搅拌主机上方设吸风罩，由管道将臭气收集到处理装
置（详见除臭设计）。

车间还设置H
2S、NH
3
、CH
4
、臭度等指标的自动监测仪，数
据及时回馈到控制室，确保安全生产。

（3）成品装运为了尽量减少污泥处理的环节，便于除臭和污染控制，搅拌好的污泥经皮带机输送直接装入短驳车。

但这样的设计对现场车辆物流要求较高，需及时装运，否则将影响最终产量。

短驳车辆在料斗下停车后，舱门打开将料斗的成品卸入车，全部污泥流出后，舱门自动关闭，发出信号，车辆启动，避免污泥散落。

料仓的设置根据厂运输车容量（15t/车）及车型（车身高低）配置，容量为30m3；料仓卸泥处修建半封闭雨棚，一方面用于雨雪天气的防护，另一方面，将不慎造成的污泥飞溅控制在最小围。

出料皮带在厂房外的部分采用皮带机罩封闭，减少感官和恶臭污染，也起到防雨效果。