城市污泥不同处理处置方式的成本和效益分析

城市污泥不同处理处置方式的成本

和效益分析

城市污泥不同处理处置方式的成本和效益分析摘要：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。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%~%[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×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，深度处理能力将目前的1×104 m3/d提高到×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。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估算方法以1 t干污泥为计算基准，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×/8000。估算细则单位成本填埋：生活垃圾卫生填埋的成本约60-70 元￥/t，污泥填埋时按照压实生活垃圾∶土∶污泥容重比为∶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180×10￥[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528×10元￥，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、、￥/(kW?h)。按不同补贴方案，将电价设定为、￥/(kW?h)。运费：北京市运输价格在－￥/(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￥/(t?km)。4 4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。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)＝－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%。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，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%。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。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＝×L /(1-ηe) 填埋场成本＝βPf /(1-ηe) 设备折价＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×180×α× ×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，；β为体积系数，含水率≥68%时在－之间，取，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。表1 北京市填埋场概况[11]及离污水处理厂的最近距离填埋场填埋场位置处理规模t /d 预计关闭时间最近的污水处理厂最近直线距离北神树通县次渠乡9802006高碑店20 安定大兴区安定乡7002006小

红门36 六里屯海淀区永丰屯乡15002017清河15 高安屯朝阳区楼梓庄乡10002018高碑店15 阿苏卫昌平区小汤山乡20002012清河、北小河40 焦家坡门头沟区永定镇600 2011卢沟桥15 备注：最近距离数据为作者实测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