污泥资源化处理方案设计

污泥建材化利用方案设计

目前国内外污泥处置的主要方式有填埋、焚烧、堆肥和资源化利用等几种方法，每种方法都各有利弊。我们通过实验分析，并结合我们现在的实际生产能力，认为污泥建材化利用，即污泥制砖和污泥制陶粒两种方法是比较合理的污泥处理方式。用这两种方式处理污泥，既能达到污泥处理无害化、减量化和资源化的目的，又能充分的利用污泥资源，节约成本并带来较大经济受益。下面对这两种方法分别进行简单介绍：

1. 污泥制砖：

页岩由雷蒙磨粉化破碎到1mm以下，含水80%的污泥干化至含水40%，按干化污泥和页岩的配置比例将它们送进混合器均化，然后送入陈化库陈化，再进入真空挤砖机成形，成型湿砖经自动码坯机上窑车，进隧道干燥窑，利用焙烧窑中余热在100~150℃热风中干燥24小时，最后进隧道焙烧窑，利用污泥自身热量值内燃焙烧到1000~1100℃，焙烧约24~32小时后即生成泥岩砖。烧制过程中产生的烟气通过烟气净化装置排出。干燥和焙烧是采用自动控制的4.6m宽大断面隧道窑。整个焙烧过程要严格控制烧成温度和时间，以保证砖材质量。焙烧窑内利用污泥燃烧热值提供热量，再利用焙烧余热来干燥湿砖坯，做到热能自给平衡，不需要外加能源，大大降低了制砖成本。

能量平衡理论分析

泥岩砖在隧道焙烧窑内要依赖自身发热值维持1000~1100℃的温度环境，是否能实现需要进行热量平衡估算。

每公斤污泥（含水40%）发热值因地域废水水质和处理工艺不同而有所差异，例如上海金山石化公司污水处理厂、杭州四堡污水处理厂、东片大型污水处理厂、宁波江东北区污水处理厂等所排污泥都属于高热值污泥，而北京高碑店污水处理厂及较多北方污水处理厂所排污泥属低热值污泥。其热值分别为：

高热值污泥（含水40%）其热值为1962 kcal/kg = 8209 kJ/kg (估算平均值)；

低热值污泥（含水40%）其热值为1326 kcal/kg = 5547 kJ/kg (估算平均值)。

对不同地区估算泥岩砖焙烧自身发热值分别为：

高热值污泥制的每块泥岩砖焙烧自身发热值为 3.4kg×0.4(污泥比例)×8209 kJ/kg = 11164 kJ/块。

低热值污泥制的每块泥岩砖焙烧自身发热值为3.4kg×0.4(污泥比例)×5547 kJ/kg = 7543 kJ/块。

两种污泥制的泥岩砖发热值都超过了泥岩砖单砖热耗的理论计算热值范围，再考虑制砖过程散热损失和热效率的影响，泥岩砖在隧道焙烧窑内热量还是能够达到平衡的，因此泥岩砖烧结温度环境是有保证的。

工程实例及经济分析：

以日处理能力30万吨的污水处理厂为例，日排泥量480吨（含水80％）

配套砖厂规模：年产泥岩砖6000万块，日需污泥840吨（含水80％），在保证完全消化本厂污泥以外，还可吸纳其他厂污泥。

工程占地38亩，装机容量：1200kW

单块砖生产成本：0.23元，市场平均售价：0.38元

达产年的砖销售收入：900万元

污泥处置收入：900万元（污泥处理费30元/吨）

总投资：3500万元

对现有技术分析：

⑴该技术环境效益与经济效益可以兼顾，具有一定竞争力；

⑵生产工艺中对污泥前处理与烟气净化处理过于简单，尚需作进一步工作；

2. 污泥制陶粒：

为了使陶粒获得良好膨胀，一般要求陶粒原料中的烧失量达到4％－13％，有机质含量2％－5％。国内多数陶粒厂的主要原料不能达到上述要求，一般都要参加适量有机质材料，如重油、废机油、渣油、煤粉或木屑等。污泥中有机质含量很高，如哈尔滨文昌污水处理厂、常州丽华污水处理厂和清潭污水处理厂干污泥的烧失量分别为26.4％、82.14％、68.75％。将污泥作辅助原料掺入主原料中后，可免去掺加有机质材料，有利于降低生产成本。由于污泥的有机质含量过高，污泥掺入量也不能太多，否则陶粒膨胀不好，微孔结构大小不一，甚至出现开裂，影响陶粒性能。

受混合料含水率限制，污泥的掺入量不能太多。实践证明，主原料含水率越低，污泥的掺入量越高；混合料含水率越低，陶粒的焙烧热耗也相应减少。因此，在资源允许情况下，尽量选用含水率较低的主原料，如页岩，粉煤灰等。

除了掺加污泥外，是否还要掺加其他外加剂（石灰石、膨润土等），取决于主原料的性能和对陶粒堆积密度的要求。如果生产超轻陶粒，多数主原料还需掺加其他外加剂。为获得最佳配方，正常生产时的焙烧温度和膨胀温度范围、陶粒主要性能等，应预先进行实验室配

方、焙烧实验。

试验证明，只要主原料可行，污泥掺加30％－40％，可以生产出堆积密度350－500kg/m3的超轻陶粒，陶粒性能优良。以广州华穗轻质陶粒制品厂利用污泥作辅助原料（掺量≥30％）生产的粘土陶粒为例，经检验，陶粒性能全部合格：堆积密度390kg/m3，筒压强度1.1MPa，吸水率14.9％，泥含量1.9％，全部符合国家标准，其中筒压强度达到一等品标准。这说明，利用污泥作主要辅助原料生产陶粒在技术和产品质量上时完全可行的。但其他实验证明，如要生产高强度陶粒，污泥掺量不宜超过10％。

利用污泥作为主要辅助原料生产陶粒的生产工艺基本上与同类陶粒生产线相同，主要差别有：增设配有抓斗起重机的污泥库，库内设有多个地下污泥池，污泥池贮满后需加盖玻璃钢罩，防止蚊蝇肆虐和臭气洋溢，玻璃罩内设排气管到库房外，将污泥池中有机物厌氧分解产生的甲烷等可燃气体引出并用作辅助生产或生活用燃料。

利用污泥生产陶粒的经济分析：

利用污泥作主要辅助原料生产陶粒可有效降低生产成本，提高企业经济效益，主要原因有：混合料中可免加有机质外加剂，每方陶粒可降低生产成本2－5元；利用污泥生产陶粒可以有效减少污水处理厂处置污泥的运营成本。污水处理厂一般都对利用污泥的陶粒厂适当补贴，由于全国各地污水处理厂处置污泥的成本不同，污泥补贴费相差较大，一般为每吨20－40元，这使每方陶粒生产成本可降低6－12元；当污泥掺量≥30％时，陶粒产品可享受5年内免交产品增值税和企业所有税的国家税收优惠政策。以广州华穗轻质陶粒制品厂为例（年产陶粒16－18万方），利用污泥生产陶粒每年可免交税收250－300万元，企业效益大增。

污水处理厂一般要求将污泥全部利用，陶粒生产线的建设规模由利用污泥总量和当地陶粒市场需求而定。以哈尔滨、常州两地利用污泥作主要辅助原料生产陶粒的建设项目为例进行经济分析：全部利用哈尔滨文昌污水处理厂年排放污泥5－6万吨，宜建设年产20万方陶粒生产线，主原料为板岩，可生产出堆积密度430－4600kg/m3的超轻陶粒，固定资产投资总额约1600万元（不包括土地），每吨污泥补贴费35元，陶粒工厂生产成本70－80元/m3，当地市场销售价约120元/m3，企业年税利约800－1000万元，投资回收期2年左右。

全部利用常州市污水处理厂排放污泥2－3万吨，宜建设年产10万m3陶粒生产线，主原料为页岩，可生产出堆积密度360－400元/m3的超轻陶粒，固定资产总投资约1000万元（不包括土地），每吨污泥补贴费30元，陶粒工厂生产成本85－95元/m3，当地市场销售价格约130元，企业年利税约350－450万元，投资回收期2－3年。

研究表明，用污泥作为原材料制砖和陶粒，技术经济可行，有利于节能型新型墙体材料发展，有利于保护生态环境、水资源和土地资源，具有很高的社会效益。同时，生产出来的产品成本低、市场竞争力强，具有很大的发展空间。

实例：