中国污泥处理处置市场调查报告.pdf

1 中国污泥处理处置市场调查报告中国污泥处理处置市场调查报告 进入“十一五”以来，我国的污水处理产业得到了快速发展，污水处理能力及处理率增长迅速，带来了污泥产量的迅速增加。根据住建部资料显示，截止到2009 年年底，全国城镇污水处理量达到 280 亿立方米，湿污泥(含水率 80%)产生量突破 2000 万吨。根据调研结果显示，我国污水处理厂所产生的污泥，有 80%没有得到妥善处理，污泥随意堆放及所造成的污染与再污染问题已经凸显出来，并且引起了社会的关注。社会的关注促使国家不得不对污泥的处理处置重视起来，国家的重视又促使了污泥处理处置市场的形成。2010 年初，住建部副部长仇保兴称，“十五”期间我国主要进行污水处理厂工作，“十一五”期间，重点是进行管网的配套，即将到来的“十二五”，将重点放在污泥处置等方面。应“千方百计地将污泥处置搞上去”，鼓励污泥无害化后进行土地综合利用。由此可见，“十二五”期间，污泥处理处置市场将得到进一步发展，其也将成为继污水处理之后的下一个投资热点。在污泥处理处置市场初步形成之初，已有内、外资环保企业及非环保领域投资人提前嗅得市场机会，开始关注并参与到污泥处理处置市场中来。根据本报告收集资料显示，2007 年，世界五百强企业法国苏伊士环境集团进入重庆污泥处置市场，2009 年初，苏伊士环境集团进军江苏苏州污泥处置市场，就连微软中国终身荣誉总裁唐骏也开始涉足污泥处理处置领域，这均说明污泥处理处置市场的投资机会已来临，且竞争也逐渐激烈起来。对于污泥处理企业来说，谁先进入市场，取得市场先机，谁就将取得未来巨大市场的主动权。2 报告简要目录报告简要目录 1、污泥处理处置的相关概述 1.1 污泥的定义与分类 1.2 污泥的特性 1.3 污泥处理处置的主要方式 2、污泥处理处置行业市场发展现状与趋势 2.1 污水处理市场现状与发展趋势 2.1.1 污水处理市场现状 2.1.2 污水处理市场发展趋势 2.1.3 污水处理的高速发展促生污泥处理处置市场的形成 2.2 污泥处理处置行业现状与发展趋势 2.2.1 污泥处理处置市场现状 2.2.2 污泥处理处置市场发展趋势 3、污泥处理处置行业主要技术及其发展趋势 3.1 污泥处理技术及市场现状与趋势分析 3.1.1 污泥浓缩技术 3.1.2 污泥消化技术 3.1.3 污泥脱水技术 3.1.4 污泥发酵技术 3.1.5 干化技术 3.1.6 污泥焚烧技术 4、中国污泥处理处置市场竞争格局分析 4.1 中国污泥处理处置市场竞争结构分析 4.1.1 中国污泥处理处置市场现有企业的竞争 4.1.2 潜在进入者的威胁 4.1.3 替代品的威胁 4.2 中国污泥处理处置市场竞争中存在的问题 4.3 中国污泥处理处置市场竞争趋势 5 污泥处理处置市场投资、运营、工程公司介绍 3 1.污泥处理处置的相关概述 1.1 污泥的定义与分类 在给水和废水处理中，不同处理过程产生的各类沉淀物、漂浮物等统称为污泥。污泥的成分、性质主要取决于处理水的成分、性质和处理工艺，其成分很复杂，有多种多样分类方法，并有不同的名称。污泥的分类和特性：按来源分，大致有：给水污泥、生活污泥和工业废水污泥三类。根据污泥从水中分离过程可分为：沉淀污泥（包括物理沉淀污泥、混凝污泥、化学污泥）及生物处理污泥（污水在二级处理过程中产生的污泥，包括生物滤池、生物转盘等方法得到的腐殖污泥及活性污泥法得到的活性污泥）。现代污水处理厂污泥大部分是沉淀污泥和生物处理污泥的混合污泥。按污泥成分及性质可分为：有机污泥和无机污泥。更常用的是按污泥在不同处理阶段分类命名：生物泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水干化污泥、干燥污泥及污泥焚烧灰。1.2 污泥的特性 含水率与含固率 “含水率”是污泥中水含量的百分数；“含固率”是污泥中固体或干泥含量的百分数。在含水率高、污泥呈流态时，污泥的体积与含固量基本上呈反比关系：V1/V2=Ps1/Ps2=(100-Pw2)/(100-Pw1 )式中：V1、V2 分别是含水率为 Pw1（含固率为 Ps1）、Pw2（含固率为 Ps2）时的湿污泥的体积。例：污泥的原始含水率为 99.5，求将含水率降低为 98.5和 95时污泥体积降低的百分比。解：设 V1 为含水率为 99.5时的污泥体积，、分别 V2、V3 分别含水率为 98.5和 95时的体积，将各值代入上式，得 V1/V2=Ps1/Ps2=(100-98.5)/(100-99.5)=3 V1/V3=Ps1/Ps2=(100-95)/(100-99.5)=10 从上例可以看出，当污泥的含水率自 99.5降低至 98.5时，污泥的体积 4 减缩成原污泥的三分之一左右，再降低至 95（含固率为 5）时，污泥的体积减缩成原污泥的十分之一左右。挥发性固体 挥发性固体，是指污泥中在 600时的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体，能反映污泥的稳定化程度。污泥中的有毒有害物质 城市污水处理厂的污泥中含有相当数量的氮、磷和钾，有一定肥效，可用于改善土壤。但其中也含有病菌、病毒和寄生虫卵等，在施用前应采取必要的处理措施。污泥中的重金属是主要的有害物质，重金属含量超过规定的污泥不能用作农肥。污泥的脱水性能 用过滤法分离污泥的水分时，常用指数比抗阻值或毛细吸水时间来评价污泥脱水性能。污泥比重 是指污泥的重量与同体积水重量的比值。污泥的比重主要取决于含水率和固体的比重。生活污泥及类似的工业污泥的比重一般大于 1。1.3 污泥处理处置的主要方式 污泥处理就是对污泥进行浓缩、调理、脱水、稳定、干化或焚烧的加工过程。随着我国经济的发展,城市废水排放量日益增多,污泥产生量也随之大幅度提高,污泥处理处置逐渐成为国内外关注的焦点。国内外现有的处理处置手段主要包括卫生填埋、水体消纳、焚烧、堆肥处理、土地利用等。针对我国现有的技术来看,我国主要的污泥处置方式是填埋。最适合我国的处置方式是土地利用。随着科技进步,我国必将推出更加有效、合理的处理处置方式,最终实现城市污泥处理处置的减量化、无害化、稳定化和资源化。污泥的卫生填埋 这种处置方法简单、易行、成本低，污泥又不需要高度脱水，适应性强。但是污泥填埋也存在一些问题，尤指填埋渗滤液和气体的形成。渗滤液是一种被严重污染的液体，如果填埋场选址或运行不当会污染地下水环境。填埋场产生的气体主要是甲烷，若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。5 污泥的直接土地利用 污泥土地直接利用因投资少、能耗低、运行费用低、有机部分可转化成土壤改良剂成分等优点，被认为是最有发展潜力的一种处置方式，科学合理的土地利用，可减少污泥带来的负面效应。林地和市政绿化的利用因不易造成食物链的污染而成为污泥土地利用的有效方式。污泥用于严重扰动的土地（如矿场土地、森林采伐场、垃圾填埋场、地表严重破坏区等需要复垦的土地）的修复与重建，减少了污泥对人类生活的潜在威胁，既处置了污泥又恢复了生态环境。污泥的焚烧 湿污泥干化后再直接焚烧应用得较为普遍，没有经过干化的污泥直接进行焚烧不仅十分困难，而且在能耗上也是极不经济的。以焚烧为核心的污泥处理方法是最彻底的污泥处理方法，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，可最大限度地减少污泥体积；但是其缺点在于处理设施投资大，处理费用高。2、污泥处理处置行业市场发展现状与趋势 2.1 污水处理市场现状与发展趋势 2.1.1 污水处理市场现状 水是人类赖以生存和发展的珍贵资源，二十一世纪被称为“水的世纪”。中国水资源人均占有量少，空间分布不平衡。随着中国城市化、工业化的加速，水资源的需求缺口也日益增大。水问题的严重性和重要性已日益成为社会各界的共识，中央和地方各级政府部门都把水问题提到重要位置，在这样的背景下，污水处理行业将成为中国未来发展最快新兴产业之一。由于国家和各级政府对环境保护重视程度的不断提高，中国污水处理行业正在快速增长，污水处理总量逐年增加，城镇污水处理率不断提高。但目前中国污水处理行业仍处于发展的初级阶段。一方面，中国目前的污水处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。另一方面，中国的污水处理率与发达国家相比，还存在着明显的差距，且处理设施的负荷率低。因此中国应完善污水处理的政策法规，建立监管体制，创建合理的污水处理收费体系，扶植国内环保产业发展，推进污水处理行业的产业化和市场化。污水处理 6 行业是一个朝阳产业，发展前景十分广阔。中国将投资巨资以推进城市污水处理和利用，中国污水处理行业由此迎来高速发展期，2010 年，我国污水处理发展取得了明显的成绩，城镇污水处理事业进入了发展快车道，2010 年全国设市城市、县及部分重点建制镇累计建成城镇污水处理厂 1993 座，总处理能力超过 1亿立方米/日；正在建设的城镇污水处理项目 2360 个，可新增污水处理能力约6400 万立方米/日，在建和已建项目处理能力总和预计可达 1.6 亿立方米。2010年以来，我国城市水务投融资结构环境发生有利变化，IPO 重启使一批传统水务集团选择了自己改制上市谋求发展之路，国内企业已开始充分意识到中国污水处理市场的巨大潜力和行业本身的低风险和稳定性的特点，积极参与竞争并取得了一定的成绩，尤其是上市公司、民营企业在近年继续大举进入自来水厂与污水处理厂的建设与经营等领域。2.1.2 污水处理市场发展趋势 为应对水资源环境的重大挑战，中国将继续加大城市基础设施的投入力度。随着政府日益提高的节能环保要求、市政公用的继续开放、环境产业政策的推进以及投融资环境的日趋完善，我国污水处理与再生利用事业将迎来历史发展机遇，预测 2013 年我国污水处理行业销售收入将接近 300 亿元，到 2015 年污水处理行业销售规模将达到 450 亿元。城镇污水是造成我国区域性水污染的主要原因之一。目前，全国有设市城市640 多个，建制镇 1.6 万多个，人口约 2.7 亿人，2000 年污水排放量约为 480亿立方米年，大多数都没有得到处理，对水资源构成严重威胁。我国有 9 亿人口居住在农村，随着全面建设小康社会，小城镇建设将得到很快发展。据预测，到 2010 年，全国设市城市将达到 1200 个左右，建制镇达到 2.53 万个，全国村镇自来水普及率达到 65。显然，我国小城镇污水集中处理设施建设将呈现高速增长的态势。在管理体制方面，基于市场机制和政府宏观调控相结合的水工业管理与法律保障体系正在建立和逐步完善；政府、企业的职能和作用正在重新定位，机构正在重组；近几年还颁布了城市供水价格改革管理办法、关于加大污水处理费征收力度的通知等一系列法规政策。在运营机制方面，供水与排水开始走向一体化，逐步建立适应社会主义市场 7 经济的投资、建设、运营机制。在投资方面，采取多渠道、多层次、多元化的资金筹措体制。除中央及地方财政和收取的污水处理费外，鼓励吸纳国际金融机构、外国政府、国际民间、国内民间等外部资金，可采取如 BOT 等方式投资建设城市污水处理厂。2.1.3 污水处理的高速发展促生污泥处理处置市场的形成按照一般预测，中国人口要在 2020 年至 2025 年间达到顶峰，污水量也将在 2020 年左右达到最高峰。截止到 2009 年年底，全国城镇污水处理量达到 280 亿立方米，湿污泥(含水率80%)产生量突破 2000 万吨。根据调研结果显示，我国污水处理厂所产生的污泥，有 80%没有得到妥善处理，污泥随意堆放及所造成的污染与再污染问题已经凸显出来，并且引起了社会的关注。社会的关注促使国家不得不对污泥的处理处置重视起来，国家的重视又促使了污泥处理处置市场的形成，2009 年 2 月 18 日由住房和城乡建设部、环境保护部、科学技术部联合发布的城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）（以下简称技术政策），将对污泥处理处置的讨论推向了高潮，这一技术政策的出台将有力保障并促进污泥处理处置事业的发展。2010 年初，住建部副部长仇保兴称，“十五”期间我国主要进行污水处理厂工作，“十一五”期间，重点是进行管网的配套，即将到来的“十二五”，将重点放在污泥处置等方面。应“千方百计地将污泥处置搞上去”，鼓励污泥无害化后进行土地综合利用。由此可见，“十二五”期间，污泥处理处置市场将得到进一步发展，其也将成为继污水处理之后的下一个投资热点。2.2 污泥处理处置行业现状与发展趋势 2.2.1 污泥处理处置市场现状 污水处理能力以及污水处理率的不断提高，污水处理厂的污泥产量也随之增长；然而，在我国的污水处理发展历程中，尽管污泥是污水处理流程中的重要环节之一，但是由于长期的认识不足以及忽视，我国城市污水处理厂的污泥处置问题被长期搁置，污泥处置的发展相当滞后，一方面，我国污泥处理处置的技术路线尚不清楚；另一方面，我国也未建立起污泥处理处置的政策体系，历史遗留问题使得污泥困境越来越严重，在水污染日益严重、水环境日趋恶化的今天，缺少污泥安全处置考虑的污水处理系统是不完整的，也无法满足环境目标要求，污泥造成的二次污染问题日显突出，污泥的问题已到了不容忽视的地步，我们迫切需 8 要解决污泥的安全处置问题。缺少技术、收费等政策的支持，缺少污泥的基础研究以及技术路线的科学分析，缺少持续的投融资机制，我国的污泥处置发展尚有很长的路要走。目前，大量的水业工程和固废工程公司已经关注到这个问题，并开始寻找进入污泥处理处置市场的契机。然而从目前我国的污泥处理市场来看，目前还没有规模化的专业污泥处理公司，随着我国污泥处理市场的进一步形成与发展，必将需要一大批有技术、有良好的运营能力的污泥专业化建设与运营公司。在此背景下，在可以预见的未来，污泥处理市场将进入一个没有天花板的空间，而这个市场目前正处在萌芽阶段，对于污泥处理企业来说，谁先进入市场，取得市场先机，谁就将取得未来巨大市场的主动权。2.2.2 污泥处理处置市场发展趋势 在 2010 年 4 月于秦皇岛举行的“2010 年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会”上，专家表示：“2009 年，全国投运城镇污水处理厂 1992 座，处理污水量 280 亿立方米，产生含水率 80%左右的污泥 2005 万吨。随着在建的 2000多座污水处理厂陆续投入运行，全国年污泥总产生量将很快突破 3000 万吨。污水处理行将结束，污泥处理处置才刚起步。”3.污泥处理处置行业主要技术及其发展趋势 3.1污泥处理技术及市场现状与趋势分析 据环保部预测，至 2010 年底，全国污泥产生量将达到 3000 万吨（含水率80%），从而成为我国城镇环境污染威胁源。目前我国大部分污泥多为无序堆存或简单填埋，主要处置方式是脱水后直接与生活垃圾混合填埋（31%）或农业利用（44.8%）。环保部的技术管理文件城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南(试行)中提出了四条污泥处理的最佳可行技术：第一条是污泥消化技术，第二是污泥堆肥技术，第三是污泥土地利用技术，第四是污泥干化焚烧技术。美国关于污泥处理处置技术比例的最新数据是 2004 年度的，数据来源于联邦、各州、各县政府和一些污水处理厂。2004 年，美国产生了 18 万吨污泥，大约 55%为土地利用，用于农艺、造林和土地改良。没有土地利用的污泥中，约 9 28%的污泥垃圾填埋场中处置，15%的污泥采用焚烧方法处理，剩下的 2%被放置在污泥储存塘或脱水池中自然干化。在美国污泥土地利用已经代替填埋成为最主要的污泥处置方式。未来填埋处置的比例还将逐渐下降。日本污泥处理处置的主要途径是减量后堆肥农用或焚烧、熔融成炉渣，制成建材，其余部分委托给民间团体处理处置。欧盟欧盟及其成员国目前均拥有较完善的污泥法规体系，法规起到了促进技术发展、规范处理处置行为、提高“废弃物”产品循环利用水平、保证处置安全的重要作用。欧盟强调以污泥的利用为主导，除以避免“废弃物”产生为目标以外，更力求使之成为“产品”再循环。英国 1998 年前 42的污泥最终处置出路是农用，另有 30的污泥排海，但目前欧盟己禁止污泥排海。德国目前污泥处置以脱水污泥填埋为主，部分农用，将来的趋势是污泥干化或焚烧后再利用或填埋。在政策法规方面国内 2000 年，建设部、环保总局、科技部发布了城市污水处理及污染防治技术政策，明确提出来要采用厌氧和好氧、堆肥的方式处理污泥，同时规模在 10 万吨以上的要采用氧化沟、SBR（序批式活性污泥法）工艺，以减少污泥产量。2009 年，住建部、环保部及科技部发布了城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)，鼓励符合标准的污泥进行土地利用，提出在污泥浓缩、调理和脱水等实现污泥减量化的常规处理工艺基础上，根据污泥土地利用要求和相应的泥质标准，分别选择厌氧消化、高温好氧发酵的污泥处理技术路线。鼓励采用干化焚烧的联用方式，提高污泥的热能利用效率；鼓励污泥焚烧厂与垃圾焚烧厂合建。欧洲在污泥处置方面的路线没有明确的标准。污泥的安全处置依赖于当地的政策法规，目前，在欧洲污泥的处置方式被严格限制：年 限 污泥政策 1998-2000 年 禁止向大海倾倒污泥 2005 年后 禁止有机物含量大于 5%的污泥填埋；设定了严格的污泥农用规定（病原体、重金属、有机耕作），拒绝用污泥施肥的农作物进入超市连锁店。10 欧盟在污泥泥质符合公众健康和环境保护要求的前提下，鼓励对污泥进行土地利用。大部分欧盟国家的污泥允许最大用量约为 5 吨干污泥/(公顷年)，通常用于农田的污泥不超过 2-3 吨/(公顷年)。英国、丹麦、鼓励污泥农用，以保护磷及其他矿物资源在自然界的存在。同时污泥中的污染物如重金属、有机物和药物沉积物等被严格立法加以限制。瑞士、荷兰、比利时 规定污泥必须进行热处理（发电、制水泥、干化焚烧）；由于污泥含有污染物如重金属、有机物和药物沉积物等，禁止污泥在自然中循环利用。3.1.1 污泥浓缩技术 污泥浓缩后含水率可降为 95%-97%,近似糊状。浓缩可以达到污泥的减量化。重力浓缩法用于污泥处理是广泛采用的一种方法,已有 50 多年历史。机械浓缩方法出现在 20 世纪 30 年代的美国,此方法占地面积小,造价低,但运行费用与机械维修费用较高，气浮浓缩于 1957 年出现在美国。此法固液分离效果较好,目前应用已越来越广泛。污泥浓缩的方法还有重力浓缩法、气浮浓缩法、带式重力浓缩法和离心浓缩法,还有微孔浓缩法、隔膜浓缩法和生物浮选浓缩法等。重力浓缩 重力作用的自然沉降分离方式,不需要外加能量,是一种最节能的污泥浓缩方法。重力浓缩只是一种沉降分离工艺,它是通过在沉淀中形成高浓度污泥层达到浓缩污泥的目的,是目前污泥浓缩方法的主体。单独的重力浓缩是在独立的重力浓缩池中完成,工艺简单有效,但停留时间较长时可能产生臭味,而且并非适用于所有的污泥;如果应用于生物除磷剩余污泥浓缩时,会出现磷的大量释放,其上清液需要采用化学法进行除磷处理。重力浓缩法适用于初沉污泥、化学污泥和生物膜污泥。气浮浓缩 气浮浓缩与重力浓缩相反,是依靠大量微小气泡附着在污泥颗粒的周围,减小颗粒的比重而强制上浮。因此气浮法对于比重接近于 1g/cm3的污泥尤其适用。气浮浓缩法操作简便,运行中同样有一定臭味,动力费用高,对污泥沉降性能(SVI)敏感;适用于剩余污泥产量不大的活性污泥法处理系统,尤其是生物除磷系统的剩余污泥。11 带式重力浓缩法 带式重力浓缩法是利用带式重力浓缩机的一种机械浓缩法。由于其具有投资适中,运行费适中,效果好,对各种性能的污泥适应性较强等特点,因此近几年被广泛采用;但实际运行中会受到污泥中高分子的影响,运行时湿度大,因而需要仔细操作。带式重力浓缩法适用于各种生物污泥。离心浓缩法 离心浓缩法的原理是利用污泥中固、液比重不同而具有的不同的离心力进行浓缩。离心浓缩法的特点是自成系统,效果好,操作简便;但投资较高,动力费用较高,维护复杂;适用于大中型污水处理厂的生物和化学污泥 3.1.2 污泥消化技术 消化污泥(digestedsludge)指在有氧或无氧情况下，由于微生物作用已达到稳定的污泥。消化污泥分为污泥耗氧消化和污泥厌氧消化。污泥耗氧消化是以耗氧的方式氧化污泥中的有机物质,并且减少污泥的质量和体积。操作污泥耗氧消化如同操作活性污泥系统,只要微生物环境维持稳定(如温度,pH,无毒性物质干扰),系统将能自我维持。厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中有机物质的一种污泥处理工艺。厌氧消化是使污泥实现“四化”的主要环节。首先，有机物被厌氧消化分解，可使污泥稳定化，使之不易腐败。其次，通过厌氧消化，大部分病原菌或蛐虫卵被杀灭或作为有机物被分解，使污泥无害化。第三，随着污泥被稳定化，将产生大量高热值的沼气，作为能源利用，使污泥资源化。另外，污泥经消化以后，其中的部分有机氮转化成了氨氮，提高了污泥的肥效。污泥的减量化虽然主要借浓缩和脱水，但有机物被厌氧分解，转化成沼气，这本身也是一种减量过程。好氧消化污泥出现于 20 世纪 50 年代，与活性污泥法极为相似。当外来养料被消耗完以后,微生物靠消耗自己的机体来产生能量以维持生命活动。这就是微生物的内源代谢阶段。细胞组织在好氧条件下的内源代谢产物为 CO2、NH3、H2O,而 NH3会在有氧条件下进一步氧化为硝酸盐。污泥好氧消化的反应可以用下面的方程式表达:C6H7NO2+7O25CO2+NO3-+3H2O+H+上式中 C6H7NO2为细胞组织的元素组成。12 此法降解程度高,无臭稳定,易脱水,肥份高,运行管理简单,基建费用低。但运行费用高,消化污泥量少,降解程度随温度波动大。厌氧污泥消化过程主要包括两个阶段：酸化阶段和甲烷化阶段。固态有机物主要成分是天然高分子化合物，如淀粉、纤维素、油脂和蛋白质等，在无氧环境中降解为有机酸、醇、醛、水分子等液态产物和 CO2、H2、NH3、H2S 等气体分子，气体大多溶解在泥液中。该阶段的转化产物主要是有机酸，所以 ph 值迅速下降。低 ph 值有抑制细菌生长的作用，而 NH3的溶解产物 NH4OH 有中和作用，经过长时间的酸化阶段，ph 值回升后，进入气化阶段。气化阶段产生的气体主要是甲烷，因此也称该阶段为甲烷化阶段，与酸化阶段相应。该阶段的 CO2也比较多，还有微量的 H2S。也有学者研究认为厌氧污泥消化经历四个阶段：水解、酸化、乙酸化、甲烷化。我国有大连东泰夏家河污泥处理厂、青岛市麦岛污水处理厂污泥处理处置工程、小红门污水处理厂污泥消化技术应用案例。“十一五”期间，污泥厌氧消化技术已经作为重要推荐的技术工艺，但在“十一五”规划中，我国仅约 50 余座污水处理厂采用了污泥厌氧消化工艺，不到全国城市污水处理厂数量的 5%。虽然存在着有机质含量低，含砂量大、沼气产量小且不稳定等不乐观的因素，但这些都是可以通过技术、管理等综合手段解决的。面对未来更严峻的节能减排形势，特别是我国已承诺到 2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降40%45%，以及从资源化等折合的经济性能来看，厌氧消化处理污泥将是一项重要的解决污泥处理处置的技术路线。工程名称：大连东泰夏家河污泥处理厂 建设地点 辽宁-大连 建设性质 新建 规模 600 吨/日 建成时间 2009-03 工程投资 14913 万元 运行成本 130-150 元/吨 项目模式 BOT 消化温度 37 13 产生沼气量 30000-32000 立方米 处理处置后含水率 65-70%处理处置前含水率 80%污泥处理处置 厌氧消化,污泥稳定,土地利用 该项目是国内第一座以 BOT 方式建设的污泥处理厂。项目规划占地面积 2 47公顷，设计日处理市政污泥 550 吨，餐饮垃圾 50 吨，总投资 14913 万元。污泥厂运行将产生沼气，沼气提纯处理后，可日供天然气 11000 立方米，可解决 2万户居民的用气或一些工业用户的生产用气，相当于再建一个 3 万立方米日的焦炉煤气厂，每年将节约优质焦炭 2500 余吨，并减少 4600 万立方米废气以及 7 3万余吨废水的排放。另外，污泥处理厂运行所需的补给水将全部使用中水，仅此一项每年就将综合节约淡水 18300 吨。同时，该项目每年还将减少 8 万吨二氧化碳当量的温室气体。3.1.3 污泥脱水技术 污泥脱水是整个污泥处理工艺的一个重要的环节,其目的是使固体富集,减少污泥体积,为污泥的最终处置创造条件。为使污泥液相和固相分离,必须克服它们之间的结合力,所以污泥脱水所遇到的主要问题是能量问题。针对结合力的不同形式,有目的采用不同的外界措施可以取得不同的脱水效果。污泥脱水与干化包括自然脱水、机械脱水和热处理干化。目前我国污泥机械浓缩脱水常用的技术有：带式污泥浓缩脱水、板框压滤脱水、离心脱水等。常用的脱水方法还有干化脱水技术，超声波脱水技术，絮凝脱水技术等。3.1.4 污泥发酵技术 城镇污水厂污泥高温好氧发酵处理在好氧环境下，利用微生物使污泥得到稳定，同时反应过程产生的高温会杀灭致病菌。经高温好氧发酵后的产物，因含有丰富的有机质、氮、磷、钾等营养物质和微量元素，在其有毒有害物质含量满足国家相关标准的情况下，对农业、园林绿化和土壤改良是有益的，发酵产物的土地利用是国外普遍采用的处置方式，也是我国城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策鼓励的处置方式；在其有毒有害物质含量不满足国家相关标准的情况下，发酵产物因具有良好的吸附性和低含水率，也是垃圾填埋场良好的覆盖材料。其与污泥焚烧、热干化等其他处理技术相比，具有低碳、节能、投资 14 省、运行费用低等优点，因此适用于以土地利用和填埋为处置方式的污泥处理，也可以作为污泥半干化的手段。污泥高温好氧发酵，俗称堆肥，原理很简单，但是要想发酵好不容易，一是要做好污泥的粉碎和与辅料的混合，污泥发酵前，成团的污泥首先要进行破碎，这是发酵成功的关键，其次是与辅料充分混合。要求粉碎后的污泥颗粒粒径不大于 50px，以使发酵彻底，无黑心现象；增加物料比表面积，提高氧利用效率。二是要实现均匀发酵，发酵不均匀带来的后果就是发酵物不能够实现完全腐熟、或者局部黑心、有恶臭。普通发酵技术因空气流短路，难以做到供气均匀，也就难于保证发酵均匀。采用膜式高温好氧发酵，可以实现低超高压发酵，能够保证空气流的均匀。功能膜是特殊材料制成的，只允许水蒸气和 CO2从发酵体中出来，臭气、病毒、气溶胶等均不能够穿过国外文献报道对臭气、病毒、气溶胶的隔离率高达 98%以上，这是好氧发酵技术的重大突破。对于多个污水处理厂的城市，膜式好氧发酵技术适用于分散处理，有利于“好泥好用”。一次发酵结束指标:表观指标 堆料应为深棕褐色（包括污泥颗粒内部，污泥颗粒内部达不到棕褐色的污泥颗粒的重量比例应小于 10%）、无臭、呈松散状、不招引苍蝇。达到无害化卫生标准 蛔虫卵死亡率 95100%粪大肠均值 大于 0.01 耗氧速率要求 小于 0.20.3（O2%）/min 二次发酵结束指标：表观指标 堆料应为深棕褐色（包括污泥颗粒内部）、无臭、呈松散状、不招引苍蝇。耗氧速率要求 0.1（O2%）/min 以下，含水率 40%以下 种子发芽试验 无抑制效应，如绿化利用时，种子发芽指数大于 60%。15 前述指标均是对发酵后产物质量的要求，目前判定发酵产品是否腐蚀主要采用：种子发芽率、耗氧速率等方法。这些方法一是繁琐，二是滞后。实际上最简单、直接和有效的方法是根据温度变化曲线来判断。一般好氧发酵稳定度是可以快速升温至 5570，并经过 2028 天，迅速降至 40以下。若温度不是这种变化趋势，也就说明发酵是不正常的。好氧发酵对重金属的“钝化”作用多有文献和资料介绍，但是好氧发酵过程对于有机有害物质降解研究不多。现根据奥地利的研究，叙述如下：通过好氧发酵，表面活性剂（LAS）、双酚A（BPA）会明显降低，说明好氧发酵对其有降解作用；通过好氧发酵，壬基酚（NP）、乙氧基壬基酚（NPEO）对其有一定的降解作用；通过好氧发酵，多氯代联苯（PCB）、多环芳烃（PAK）降解作用还需要进一步深化。秦皇岛海港区麻念庄北，总投资 4980 万元，设计日处理城市污泥 200 吨。该污泥项目于 2009 年 2 月完成土建工程，2009 年 5 月该污泥项目开始试运行。秦皇岛污泥处理工程采用国际上最先进的自动控制生物堆肥处理技术(第二代CTB 技术)，污泥经过无害化处理后将用作植物生长所需的营养土或有机肥。该工程具有能耗低、自动化程度高、堆肥发酵周期短、占地面积小、堆肥过程和堆肥产品质量稳定、堆肥厂区无恶臭气体排放等特点，代表国际上最先进技术的发展方向。3.1.5 污泥干化技术 污泥含水率是制约污泥处置和利用的关键，污泥含水率从 95%降至 60%是填埋与堆肥的起点，50%是焚烧的起点；干化环节是污泥处理处置系统耗能的主要环节，干化环节的新技术研发是实现污泥处理系统节能降耗的着力点。目前我国经济最为发达的长三角地区，污泥基本只进行了脱水处理，且其中 60的污水处理厂脱水污泥达不到含水率在 80以下的要求。污泥经浓缩和消化之后，其含水率仍在 96左右，体积很大，不便于运输和使用，需要进一步脱水干化处理。污泥在不同含水率时需采取的工艺不同：90%-60%时，采用脱水工艺；60%-10%时，采用干化工艺。污泥进行土地利用时要求污泥含水率60%，混合填埋时含水率应60%，作覆盖材料时含水率应45%。污泥干化是靠热量将水从污泥中蒸发出来。蒸发水份需要一定的热能，每公升蒸发量最低需要 620 大卡，还要加上一定的效率损失。根据热能供给的形式，16 可以分为两个系列，每个系列分别有几种代表性的工艺：直接加热方式：转鼓式、传送带式、气动传输式、其它间歇式包括太阳能式 间接加热方式：转碟式、桨式、薄层式、流化床式、涡轮薄层式 直接加热方式将燃料燃烧后直接引入系统，烟气没有向大气直接排掉，也没有通过热交换器，因此有着较高的热效率。但是这部分烟气连同整个系统的气体均必须洗涤，从而有一次热损耗，此外，不完全燃烧是一个潜在问题，问题在于，由于空气本身的换热性质较差，在污泥方面必须干泥返混之外，还需考虑一系列的“废热回收”，才能在整体热能消耗上保持竞争力。间接加热的干化无论如何要通过一个乃至多个热交换器，这形成第一个损失。之后，洗涤气体成为第二个损失点，因此应该考虑燃烧效率。间接加热方式要获得高的热效率，必须依靠有效的热传导，以获得高换热效率。得利满两段式污泥干化设备设置两级干化程序：一级为间接干化（薄层蒸发器），二级为直接干化（带式干燥机）。污泥颗粒成型过程在一级阶段后污泥仍处于塑化状态时完成，避免产生任何粉尘。其配置的工艺一体化的热量回收系统，使得一级干化阶段的剩余能量经回收后用于二级阶段的加热。成品污泥颗粒密度可达 600kg/m3，卫生无害、生物稳定性好并可长期存放。根据污泥最终用途需要，颗粒粒径可调。涡轮薄层干化工艺是极少数在能源、温度、物流条件方面较为宽松的方案之一。各种燃料，各种废热，各种污泥，无论其性质如何，均能找到最佳利用和处理途径。3.1.6 污泥焚烧技术 焚烧可使污泥中的可燃成分在高温下充分燃烧，最终成为稳定的灰渣。焚烧法具有减容、减重率高，处理速度快，无害化较彻底，余热可用于发电或供热等优点。近年来，焚烧法采用了合适的预处理工艺和先进的焚烧方法，满足了越来越严格的环境要求。在发达国家应用较为广泛。焚烧法已经成为当前最好的污泥处理方法。污泥焚烧处理工艺：污泥焚烧是将污泥置入焚烧炉内，在过量空气加入情况下，进行完全焚烧。其中不存在多环芳烃类污染物，其它有机污染物含量也几乎为零，重金属离子不能被有效去除，沉积在飞灰和炉渣中，其体积大为缩小使污泥最终处置极为便利。污泥焚烧过程中的核心设备是焚烧炉。焚烧炉的选用主要 17 取决于污泥的处理量及其特性，以及财力、技术等。对于处理量小，热值低的污泥采用投资较少的简易焚烧炉是恰当的；对于处理量大，资源利用率高的污泥可使用投资较大、技术装备较好的焚烧炉。目前使用的有立式多层炉，回转窑炉，流化床炉，喷射焚烧炉等。随着国内外对污泥焚烧技术的研究，各种新型的污泥焚烧工艺与设备在实际工程中也得到应用，具体如下：1、污泥流化床焚烧工艺 流化床焚烧炉焚烧工艺是当前国外应用较多的工艺，其中流化床焚烧炉是其核心设备。有如下特点：由于流化层内粒子处于激烈运动状态粒子与气体之间的传质与传热速度很快，单位面积的处理能力很大。由于流化床层内处于完全混合状态，所以加到流化床的固体废物，除特别粗大的块体之外，都可以瞬间分散均匀。由于载体本身可以蓄存大量热量，并且处于流动状态，所以床层反应温度均匀，很少发生局部过热现象，床内温度容易控制。即使一次投入较多量的可燃性废弃物，也不会产生急冷或急热现象。在处理含有大量易挥发性物质时如含油污泥，也不会像多段炉那样有引起爆炸的危险。流化床的结构简单，设有机械传动部件，故障少，建造费用低。空气过剩系数可以较少。特别是流化床焚烧炉还具有其本身独特的优点：燃料适应性广，易于实现对有害气体SO2和 NOx 等的控制，还可获得较高的燃烧效率，污泥焚烧的灰份有多种用途等等。因此，流化床焚烧炉得到了较好的应用，其型式有道尔奥利弗流化床焚烧炉、考可兰式流化床焚烧炉、回旋型流化床焚烧炉、带干燥段的流化床焚烧炉等。2、与生活垃圾 MSW 混合焚烧 目前国内外常用的生活垃圾焚烧炉为炉排炉，如滚动炉排、水平往复推饲炉排和倾斜往复炉排 包括顺推和逆推倾斜往复炉排等。国内也有几座生活垃圾焚烧厂采用循环流化床焚烧炉。充分利用现有设施，节约新建污泥焚烧和烟气处理设施的投资。污泥与生活垃圾的大致比例为 1：3，干污泥含固率约 90以粉尘状的形式进入焚烧室或者通过进料喷嘴将脱水污泥含固率 2030喷入燃烧室，并使之均匀分布在炉排上。实践经验表明，通过喷嘴注入脱水污泥的方式进行混合焚烧时，污泥掺烧质量比率可达到 20（含固率 25时）。凡建有生活垃圾焚烧发电厂的城市，在运输成本和设备增加成本可接受的情况下，均可采用该技术。比利时 Aquafin 公司经营的区域性污泥处理中心，将干污泥外运至垃圾 18 焚烧厂、电厂等场所焚烧，付费标准为 4060 欧元/t（370 元/t550 元/t）。我国有多座示范工程，如深圳盐田垃圾焚烧厂，每天处理 40t 脱水污泥。3、利用现有工业用炉焚烧污泥 主要利用沥青和水泥制造厂的焚烧炉焚烧干化污泥。污泥与水泥原料粉混合或分别送入水泥窑。通过高温焚烧至 2000，污泥中有机有害物质被完全分解，在焚烧中产生的细小水泥悬浮颗粒，会高效吸附有毒物质；回转窑的碱性气氛，很容易中和污泥中的酸性有害成分，使它们变为盐类固定下来，如污泥中的硫化氢 H2S 因氧的氢化和硫化物的分解而生成 SO2，又被 CaO、R2O 吸收，形成 SO2循环，在回转窑的烧成带形成 CaSO4、R2SO4而固定在水泥中。污泥中的重金属在进窑燃烧的过程中，被固定在熟料矿物的晶格里。浸出液中重金属含量少，不会造成污染。矿渣可掺加 20污泥生产水泥熟料，通常加入的干污泥量占正常燃料煤的 15。目前，上海水泥厂污泥处置示范工程综合运行成本在 60 元/t80WS 左右。一般而言，只有 Hg 含量低的污泥小于 3mgHg/kg 干污泥才允许采用这种方式进行焚烧。4、火电厂混合焚烧发电工艺 该系统有循环流化床锅炉、除尘器和污泥贮存仓。利用螺杆泵将含固率为1525的脱水污泥经污泥输送管和污泥喷射头喷射至循环流化床燃烧室中焚烧，利用风机将脱水污泥贮存仓空气作助燃空气送至燃烧室中焚烧；该系统还可以具有蒸汽吹扫装置和高压水清洗装置，不定时清洗螺杆泵、污泥输送管和污泥喷射头，防止堵塞。焚烧产生的尾气经处理后排放。该工艺可以显著减少残余物粉尘的最终处置量，有效利用污泥热值平衡能量需求，替代部分燃煤，降低成本，焚烧灰无活性且无臭，可用于生产建材。国外火电厂有掺烧含固率 2035的脱水污泥的工程实例，其掺烧量约为煤质量流量的 510。我国几座燃煤电厂的混合掺烧的比例正常在2025左右80WS，单位运行成本在120元/t80WS，系统改造成本约为 15 元/t805WS。5、喷雾干燥回转式焚烧炉 国内自主研发的喷雾干燥回转式焚烧炉集成技术。该技术利用喷雾干燥塔的雾化喷嘴将经预处理的脱水污泥雾化，干燥热源主要为焚烧产生的高温烟气，干化后的污泥被直接送入回转式焚烧炉焚烧。尾气处理采用旋风除尘器喷淋塔 19 生物除臭填