污泥掺烧比例对生活垃圾协同处置的经济影响分析
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Keywords：Sewage sludge；Municipal solid waste；Co-combustion；Economic effect
0 引言
材利用为主[67]。其 中 ，焚烧处理既能实现污泥的减
据统计，2010年 至 2017年间我国市政污泥产量由
量 化 ，又能将污泥中的有机质转化为能源进一步利
上网电量随之减少。这是因为随着污泥掺烧量的增
力口，人 炉 垃 圾 的 含 水 率 提 高 ，燃 烧 过 程 中 部 分 热 量 被
水分蒸发带走。当 掺 烧 比 例 为 1 0 % 时 ，垃圾热值降 低 至 5 689 k j/kg，每 吨 垃 圾 发 电 量 减 少 1 2 . 4 6 % 。
同处置后污泥处理成本的增加以及补贴收益的减 少 ，由四部分构成，如式（1)所 示 ：
Q ' < 280 (4)
C〇= Ct + C2 + C3 + C4
(1)
式 中 c 。一 污泥的综合处置成本，元 /t ;
c ,— 污泥预处理费用，元/t ;ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C2— -发 电 收 益 损 失 折 算 得 到 的 污 泥 处 置 费
1. 2. 3 生活垃圾处置补贴减少折算费用C3 除 发 电 收 人 外 ，生 活 垃 圾 处 置 费 用 补 贴 也 是 焚
烧厂的另一个主要收人来源。调 查 表 明 ，垃圾焚烧 平 均 处 理 价 格 约 7 0 元/t[2°]。将污泥与生活垃圾协
62
第 47卷 第 6 期 2021年
给水排水
WATER &• WASTEWATER ENGINEERING
以 利 用 电 厂 余 热 对 污 泥 进 行 热 干 化 处 理 ，实 现 热 量
1 . 2 . 2 发电收益损失折算费用
循环 回 用 ，有效降低系统热损耗，采用热处理脱水后 污泥含水率可以进一步降低到4 0 % 以下[1819]。
污 泥 掺 烧 后 进 炉 垃 圾 热 值 发 生 改 变 ，进 而 影 响 焚 烧 厂 上 网 电 暈 ，处 理 每 吨 污 泥 引 起 的 发 电 收 益 损
kW «h ，执 行 全 国 统 一 垃 圾 发 电 标 杆 电 价 0. 6 5 元/ kW *h ，其 余 上 网 电 量 执 行 当 地 同 类 燃 煤 发 电 机 组 上网电价。基 于 此 ，不同掺烧比例下垃圾发电收人 损 失 L 可由式(4)计算 得 到 ：
\ Q ~ Q ')p e(rj + l ) M Q ' > 280 L =<^[(Q - 2 8 0 ) p P+ ( 2 8 0 - Q，)p ,J (J?+ l)M
此外 ，污泥综合处置成本还包括人工、材 料 、飞
灰处理等其他费用。随 着 污泥含水率降低，固体含
量 增 加 ，由 于 污 泥 固 态 中 无 机 组 分 的 含 量 较 高 ，导致
焚 烧 产 生 的 飞 灰 增 多 ，管 理 更 加 复 杂 ，处理成本有所
提高。根据项目经验，模 式 一 、模式二和模式三中污 泥 处 理 其 他 费 用 C4 分 别 按 照 1 5 元/t 、3 0 元/t 、
根 据 发 改 委 发 布 的 《关 于 完 善 垃 圾 焚 烧 发 电 价 格政策的通知》，每吨生活垃圾折算上网电量为280
1 . 2 污泥综合处置成本构成 目 前 生 活 垃 圾 焚 烧 发 电 工 艺 已 经 较 为 成 熟 ，污
泥 掺 烧 后 会 改 变 已 有 焚 烧 厂 进 炉 垃 圾 的 热 值 ，影响 焚 烧 炉 运 行 工 艺 参 数 以 及 发 电 量 等 性 能 指 标 ，进而 对 焚 烧 厂 的 经 济 效 益 造 成 影 响 。本 文 中 污 泥 处 置 成 本 是 针 对 已 建 生 活 垃 圾 焚 烧 厂 而 言 ，综 合 考 虑 了 协
5 0 元/t 计算。
2 结果与讨论
2 . 1 污泥直接掺烧 以处置规模为1 〇〇〇t/d 的生活垃圾焚烧厂为
例 ，正 常 工 况 下 垃 圾 热 值 为 6 500 k j/kg，焚烧厂自
用 电 率 为 1 8 % 。表 1 所示为设定掺烧比例下，模式
一中焚烧厂发电效益及污泥处置成本。由表可知，
随 着 掺 烧 比 例 的 提 高 ，垃 圾 热 值 迅 速 降 低 ，每吨垃圾
Studies on the economic effects of sludge ratio on co-processing of sewage sludge and municipal solid waste
LIU Tao
(China Urban Construction Research Institute L im ited ， Beijing 100120，China)
基 于 此 ，本文中污泥和生活垃圾协同处置分为
失 C2 可通过式(3)计算得到：
以下三种模式:模式一:污水处理厂脱水后的湿污泥
直接掺烧(进厂含水率约为8 0 % ) ; 模式二:污泥改
〇 2=^ 1
(3)
性脱水后掺烧(进厂含水率约为6 0 % );模式三:污
式 中 L — 垃圾发电收入损失，元 。
泥热干化后掺烧（进 厂 含 水 率 约 为 8 0 % ，干化后含 水率 约 为 4 0 % )。
p e--- 电价，0. 35 元/(kW*h); w— 处理污泥产生的废水比例，67%;
脱 水 的 助 凝 剂 和 稳 定 剂 ，改 性 脱 水 后 的 污 泥 含 水 率
— 废水处理费用，5 5 元/m3;
一 般 能 达 到 6 0 % 左右[17]。此 外 ，在焚烧发电厂中可
P ,— 处理污泥的蒸汽费用，4 0 元/t 。
…
Ll=
rjM
⑵
式 中 e— 污泥热干化消耗电能，50 kW*h/t ;
了实现污泥的减量化，可以通过化学改性（加酸/碱 ， p H 调 控 ）、机械改性（超 声 ，微 波 ，热 处 理 ）以及生物
v— 污泥掺烧比例， M — 生活垃圾处理规模，t/d ;
处 理 (微生 物 ，酶)等方式对污泥进行脱水处理[15_16]。 其 中 ，由于生石灰(CaO)成本 较 低 ，被广泛用作污泥
灰固化等费用，元/t 。 1 . 2 . 1 污泥预处理费用Ci
例对生活垃圾焚烧发电厂污泥综合处置成本的影
在 模 式 三 中 ，利 用 电 厂 余 热 对 污 泥 进 行 热 干 化
响 ，以期为市政污泥和生活垃圾协同处置的综合效
处 理 ，将 污泥含水率由8 0 % 降 低 至 4 0 % 。其处理成
第 47 卷 第 6 期 2021 年
给水排水
WATER &. WASTEWATER ENGINEERING
Vol. 47 No. 6 2021
污泥掺烧比例对生活垃圾协同处置的经济影响分析
刘涛
(中 国 城 市 建 设 研 究 院 有 限 公 司 ，北 京 100120)
摘 要 ：市 政 污 泥 与 生 活 垃 圾 协 同 焚 烧 不 仅 能 够 实 现 污 泥 减 量 化 、资 源 化 ，而 且 能 达 成 设 备 共 享 ， 是 一 种 具 有 综 合 效 益 的 污 泥 处 置 方 式 。针 对 三 类 常 见 的 协 同 处 置 模 式 进 行 对 比 分 析 ，研 究 了 污 泥 掺 烧比例对焚烧厂污泥综合处置成本的影响。
益分析提供参考。 1 研究方法
本主要包括电耗费用、蒸汽费用以及污水处理费用， 如式(2)所 示 ：
1 . 1 污泥与生活垃圾协同处理方式 污水处理厂压滤脱水后污泥的含水率一般在
8 0 % 左右[14]，此 时 污 泥 含 水 率 较 高 ，体 量 较 大 。为
r — erjMpe+ wTjMp^ + r/Mps
病原菌和难降解有机物等有害物质[4]。 目前我国只
目 前 相 关 领 域 重 点 关 注 污 泥 掺 烧 对 垃 圾 热 值 、焚烧
有不 到 2 0 % 的污泥得到了适当处置[5]，推进污泥处理
效果以及烟气处理的影响[12_13]，对焚烧系统经济效
处置对提升我国环境治理水平具有重要意义。
益的影响分析较为缺乏。在环境治理需求日益迫
5 427万 t 增 加 到 7 436万 t[1]，年 增 长 率 达 到 4. 6 % 。 用 ，是目前的研究方向之一[8]。然而由 于 污 泥 含 水
预计在2023年污泥产量将会超过9 000万 f 2]。市政
率 普 遍 较 高 ，直 接 焚 烧 处 理 操 作 复 杂 ，成 本 较
污泥主要由有机物质、无机颗粒以及微生物菌体等复
Abstract ：Co-combustion of sewage sludge (SS) and municipal solid waste (MSW) can not on ly achieve mass reduction and energy recycling of SS, but also enables effective equipment sharing among different waste, which was considered as a promising SS treatment technology with compre hensive benefits. Regarding three common scenarios, the effects of SS ratio on the integrated costs of SS treatment for MSW incineration plant was studied.
关键词：市 政 污 泥 ；生 活 垃 圾 ；协 同 焚 烧 ；经济效益 中图分 类 号 :X705;TU992 文献标识码:A 文 章 编 号 ：1002_8471(2021)06—0061—07 DOI：10. 13789/j. cnki. wwel964. 2021. 06. 010 引用本文：刘涛• 污 泥 掺 烧 比 例 对 生 活 垃 圾 协 同 处 置 的 经 济 影 响 分 析 [ J ] . 给 水 排 水 ，2021， 47 (6) ：61-67. LIU T. Studies on the economic effects of sludge ratio on co-processing of sewage sludge and municipal solid waste[J]. Water Wastewater Engineering,2021,47(6) ：61-67.
Vol.47 No. 6 2021
同 处 置 后 ，生 活 垃 圾 处 理 量 相 对 减 少 ，处置费用补贴 相应降低，处 理 每 吨 污 泥 引 起 的 补 贴 收 人 减 少 c 3
可通过式(5)得 到 ：
Cs=
r/M
⑶
式 中 / --- 生活垃圾处置费用，7 0 元/t 。
1 . 2 . 4 污泥处理其他费用C4
用 ，元/t ;
C3-一 生 活 垃 圾 处 置 补 贴 减 少 折 算 得 到 的 污
泥处置费用，元/t ;
c 4— 污泥处置其他费用，包 括 人 工 、材 料 、飞
式 中 Q — 一生活垃圾的上网电量，k w *h/t ; Q '— 掺烧污泥后垃圾的上网电量，kW _h/t ; p t — 燃煤发电上网电价，〇. 3 5 元/t ; P ：— 垃圾发电补贴上网电价，〇.6 5 元八。
高[6’9]。研 究 表 明 ，将 市 政 污 泥 与 生 活 垃 圾 协 同 处
杂成分组成[3]，具 有 资 源 性 和 危 害 性 的 双 重 属 性 ，既
置 ，不仅能够实现设备共享，并且能够保证污染物达
含有营养元素和可燃分等有机成分，又含有重金属、 标 排 放 ，是 一 种 具 有 综 合 效 益 的 污 泥 处 置 方 式 。
我国污泥处置主要以填埋、焚烧 、土地利用和建
切 ，但财政支持十分紧张的形势下，研究污泥掺烧比
61
第 47 卷 第 6 期 2021 年
给水排水
WATER WASTEWATER ENGINEERING
Vol. 47 No. 6 2021
例 对 焚 烧 系 统 经 济 效 益 的 影 响 具 有 重 要 意 义 。本文 针 对 三 类 常 见 的 协 同 处 置 模 式 ，研 究 了 污 泥 掺 烧 比
0 引言
材利用为主[67]。其 中 ，焚烧处理既能实现污泥的减
据统计，2010年 至 2017年间我国市政污泥产量由
量 化 ，又能将污泥中的有机质转化为能源进一步利
上网电量随之减少。这是因为随着污泥掺烧量的增
力口，人 炉 垃 圾 的 含 水 率 提 高 ，燃 烧 过 程 中 部 分 热 量 被
水分蒸发带走。当 掺 烧 比 例 为 1 0 % 时 ，垃圾热值降 低 至 5 689 k j/kg，每 吨 垃 圾 发 电 量 减 少 1 2 . 4 6 % 。
同处置后污泥处理成本的增加以及补贴收益的减 少 ，由四部分构成，如式（1)所 示 ：
Q ' < 280 (4)
C〇= Ct + C2 + C3 + C4
(1)
式 中 c 。一 污泥的综合处置成本，元 /t ;
c ,— 污泥预处理费用，元/t ;ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C2— -发 电 收 益 损 失 折 算 得 到 的 污 泥 处 置 费
1. 2. 3 生活垃圾处置补贴减少折算费用C3 除 发 电 收 人 外 ，生 活 垃 圾 处 置 费 用 补 贴 也 是 焚
烧厂的另一个主要收人来源。调 查 表 明 ，垃圾焚烧 平 均 处 理 价 格 约 7 0 元/t[2°]。将污泥与生活垃圾协
62
第 47卷 第 6 期 2021年
给水排水
WATER &• WASTEWATER ENGINEERING
以 利 用 电 厂 余 热 对 污 泥 进 行 热 干 化 处 理 ，实 现 热 量
1 . 2 . 2 发电收益损失折算费用
循环 回 用 ，有效降低系统热损耗，采用热处理脱水后 污泥含水率可以进一步降低到4 0 % 以下[1819]。
污 泥 掺 烧 后 进 炉 垃 圾 热 值 发 生 改 变 ，进 而 影 响 焚 烧 厂 上 网 电 暈 ，处 理 每 吨 污 泥 引 起 的 发 电 收 益 损
kW «h ，执 行 全 国 统 一 垃 圾 发 电 标 杆 电 价 0. 6 5 元/ kW *h ，其 余 上 网 电 量 执 行 当 地 同 类 燃 煤 发 电 机 组 上网电价。基 于 此 ，不同掺烧比例下垃圾发电收人 损 失 L 可由式(4)计算 得 到 ：
\ Q ~ Q ')p e(rj + l ) M Q ' > 280 L =<^[(Q - 2 8 0 ) p P+ ( 2 8 0 - Q，)p ,J (J?+ l)M
此外 ，污泥综合处置成本还包括人工、材 料 、飞
灰处理等其他费用。随 着 污泥含水率降低，固体含
量 增 加 ，由 于 污 泥 固 态 中 无 机 组 分 的 含 量 较 高 ，导致
焚 烧 产 生 的 飞 灰 增 多 ，管 理 更 加 复 杂 ，处理成本有所
提高。根据项目经验，模 式 一 、模式二和模式三中污 泥 处 理 其 他 费 用 C4 分 别 按 照 1 5 元/t 、3 0 元/t 、
根 据 发 改 委 发 布 的 《关 于 完 善 垃 圾 焚 烧 发 电 价 格政策的通知》，每吨生活垃圾折算上网电量为280
1 . 2 污泥综合处置成本构成 目 前 生 活 垃 圾 焚 烧 发 电 工 艺 已 经 较 为 成 熟 ，污
泥 掺 烧 后 会 改 变 已 有 焚 烧 厂 进 炉 垃 圾 的 热 值 ，影响 焚 烧 炉 运 行 工 艺 参 数 以 及 发 电 量 等 性 能 指 标 ，进而 对 焚 烧 厂 的 经 济 效 益 造 成 影 响 。本 文 中 污 泥 处 置 成 本 是 针 对 已 建 生 活 垃 圾 焚 烧 厂 而 言 ，综 合 考 虑 了 协
5 0 元/t 计算。
2 结果与讨论
2 . 1 污泥直接掺烧 以处置规模为1 〇〇〇t/d 的生活垃圾焚烧厂为
例 ，正 常 工 况 下 垃 圾 热 值 为 6 500 k j/kg，焚烧厂自
用 电 率 为 1 8 % 。表 1 所示为设定掺烧比例下，模式
一中焚烧厂发电效益及污泥处置成本。由表可知，
随 着 掺 烧 比 例 的 提 高 ，垃 圾 热 值 迅 速 降 低 ，每吨垃圾
Studies on the economic effects of sludge ratio on co-processing of sewage sludge and municipal solid waste
LIU Tao
(China Urban Construction Research Institute L im ited ， Beijing 100120，China)
基 于 此 ，本文中污泥和生活垃圾协同处置分为
失 C2 可通过式(3)计算得到：
以下三种模式:模式一:污水处理厂脱水后的湿污泥
直接掺烧(进厂含水率约为8 0 % ) ; 模式二:污泥改
〇 2=^ 1
(3)
性脱水后掺烧(进厂含水率约为6 0 % );模式三:污
式 中 L — 垃圾发电收入损失，元 。
泥热干化后掺烧（进 厂 含 水 率 约 为 8 0 % ，干化后含 水率 约 为 4 0 % )。
p e--- 电价，0. 35 元/(kW*h); w— 处理污泥产生的废水比例，67%;
脱 水 的 助 凝 剂 和 稳 定 剂 ，改 性 脱 水 后 的 污 泥 含 水 率
— 废水处理费用，5 5 元/m3;
一 般 能 达 到 6 0 % 左右[17]。此 外 ，在焚烧发电厂中可
P ,— 处理污泥的蒸汽费用，4 0 元/t 。
…
Ll=
rjM
⑵
式 中 e— 污泥热干化消耗电能，50 kW*h/t ;
了实现污泥的减量化，可以通过化学改性（加酸/碱 ， p H 调 控 ）、机械改性（超 声 ，微 波 ，热 处 理 ）以及生物
v— 污泥掺烧比例， M — 生活垃圾处理规模，t/d ;
处 理 (微生 物 ，酶)等方式对污泥进行脱水处理[15_16]。 其 中 ，由于生石灰(CaO)成本 较 低 ，被广泛用作污泥
灰固化等费用，元/t 。 1 . 2 . 1 污泥预处理费用Ci
例对生活垃圾焚烧发电厂污泥综合处置成本的影
在 模 式 三 中 ，利 用 电 厂 余 热 对 污 泥 进 行 热 干 化
响 ，以期为市政污泥和生活垃圾协同处置的综合效
处 理 ，将 污泥含水率由8 0 % 降 低 至 4 0 % 。其处理成
第 47 卷 第 6 期 2021 年
给水排水
WATER &. WASTEWATER ENGINEERING
Vol. 47 No. 6 2021
污泥掺烧比例对生活垃圾协同处置的经济影响分析
刘涛
(中 国 城 市 建 设 研 究 院 有 限 公 司 ，北 京 100120)
摘 要 ：市 政 污 泥 与 生 活 垃 圾 协 同 焚 烧 不 仅 能 够 实 现 污 泥 减 量 化 、资 源 化 ，而 且 能 达 成 设 备 共 享 ， 是 一 种 具 有 综 合 效 益 的 污 泥 处 置 方 式 。针 对 三 类 常 见 的 协 同 处 置 模 式 进 行 对 比 分 析 ，研 究 了 污 泥 掺 烧比例对焚烧厂污泥综合处置成本的影响。
益分析提供参考。 1 研究方法
本主要包括电耗费用、蒸汽费用以及污水处理费用， 如式(2)所 示 ：
1 . 1 污泥与生活垃圾协同处理方式 污水处理厂压滤脱水后污泥的含水率一般在
8 0 % 左右[14]，此 时 污 泥 含 水 率 较 高 ，体 量 较 大 。为
r — erjMpe+ wTjMp^ + r/Mps
病原菌和难降解有机物等有害物质[4]。 目前我国只
目 前 相 关 领 域 重 点 关 注 污 泥 掺 烧 对 垃 圾 热 值 、焚烧
有不 到 2 0 % 的污泥得到了适当处置[5]，推进污泥处理
效果以及烟气处理的影响[12_13]，对焚烧系统经济效
处置对提升我国环境治理水平具有重要意义。
益的影响分析较为缺乏。在环境治理需求日益迫
5 427万 t 增 加 到 7 436万 t[1]，年 增 长 率 达 到 4. 6 % 。 用 ，是目前的研究方向之一[8]。然而由 于 污 泥 含 水
预计在2023年污泥产量将会超过9 000万 f 2]。市政
率 普 遍 较 高 ，直 接 焚 烧 处 理 操 作 复 杂 ，成 本 较
污泥主要由有机物质、无机颗粒以及微生物菌体等复
Abstract ：Co-combustion of sewage sludge (SS) and municipal solid waste (MSW) can not on ly achieve mass reduction and energy recycling of SS, but also enables effective equipment sharing among different waste, which was considered as a promising SS treatment technology with compre hensive benefits. Regarding three common scenarios, the effects of SS ratio on the integrated costs of SS treatment for MSW incineration plant was studied.
关键词：市 政 污 泥 ；生 活 垃 圾 ；协 同 焚 烧 ；经济效益 中图分 类 号 :X705;TU992 文献标识码:A 文 章 编 号 ：1002_8471(2021)06—0061—07 DOI：10. 13789/j. cnki. wwel964. 2021. 06. 010 引用本文：刘涛• 污 泥 掺 烧 比 例 对 生 活 垃 圾 协 同 处 置 的 经 济 影 响 分 析 [ J ] . 给 水 排 水 ，2021， 47 (6) ：61-67. LIU T. Studies on the economic effects of sludge ratio on co-processing of sewage sludge and municipal solid waste[J]. Water Wastewater Engineering,2021,47(6) ：61-67.
Vol.47 No. 6 2021
同 处 置 后 ，生 活 垃 圾 处 理 量 相 对 减 少 ，处置费用补贴 相应降低，处 理 每 吨 污 泥 引 起 的 补 贴 收 人 减 少 c 3
可通过式(5)得 到 ：
Cs=
r/M
⑶
式 中 / --- 生活垃圾处置费用，7 0 元/t 。
1 . 2 . 4 污泥处理其他费用C4
用 ，元/t ;
C3-一 生 活 垃 圾 处 置 补 贴 减 少 折 算 得 到 的 污
泥处置费用，元/t ;
c 4— 污泥处置其他费用，包 括 人 工 、材 料 、飞
式 中 Q — 一生活垃圾的上网电量，k w *h/t ; Q '— 掺烧污泥后垃圾的上网电量，kW _h/t ; p t — 燃煤发电上网电价，〇. 3 5 元/t ; P ：— 垃圾发电补贴上网电价，〇.6 5 元八。
高[6’9]。研 究 表 明 ，将 市 政 污 泥 与 生 活 垃 圾 协 同 处
杂成分组成[3]，具 有 资 源 性 和 危 害 性 的 双 重 属 性 ，既
置 ，不仅能够实现设备共享，并且能够保证污染物达
含有营养元素和可燃分等有机成分，又含有重金属、 标 排 放 ，是 一 种 具 有 综 合 效 益 的 污 泥 处 置 方 式 。
我国污泥处置主要以填埋、焚烧 、土地利用和建
切 ，但财政支持十分紧张的形势下，研究污泥掺烧比
61
第 47 卷 第 6 期 2021 年
给水排水
WATER WASTEWATER ENGINEERING
Vol. 47 No. 6 2021
例 对 焚 烧 系 统 经 济 效 益 的 影 响 具 有 重 要 意 义 。本文 针 对 三 类 常 见 的 协 同 处 置 模 式 ，研 究 了 污 泥 掺 烧 比