市政污泥资源化利用经济效益...—以珠海市市政污泥堆肥为例_秦伟.pdf

摘要：城市化进程不断加快，所产生的市政污泥体量也越来越大，由此带来的污染不可忽视。对市政污泥的成分以及处理过程中存在的问题进行了分析，针对目前常用的污泥填埋法、焚烧法，对其优劣进行分析，认为其并不适用于环保标准越来越高的要求。提出将污泥转化为有机肥的技术措施，实现了市政污泥的资源化利用；利用效益费用法对该措施的经济效益进行分析，得到其净效益为 1 779.03 万元，经济效益费用比为 1.67，该项目具有良好的经济效益。关键词：有机肥；资源化利用；经济效益Abstract：With the continuous acceleration of urbanization，the volume of municipal sludge is also increasing，and theresulting pollution is becoming more and more noticeable.The composition of municipal sludge and the problemsexisting in the treatment process are analyzed.Aiming at the currently commonly used landfill method and incinerationmethod，their advantages and disadvantages are analyzed，and it is considered that they are not suitable for theincreasingly high requirements of environmental protection standards.The technical measures of transforming sludgeinto organic fertilizer are put forward，which realizes the resource utilization of municipal sludge；using the benefitcost method to analyze the economic benefits of this measure，the net benefit is 17.790 3 million yuan，and the benefitcost ratio is 1.67.This project has good economic benefits.Key words：organic fertilizer；resource utilization；economic performance中图分类号：TU992.3文献标识码：A文章编号：16741021（2023）010012-041引言随着城市化进程的不断加快，市政污泥产生量也在与日俱增，大量的市政污泥如何处理成为一个重点关注的问题。市政污泥成分复杂，其中含有大量的有机物和丰富的氮、磷等营养物质，这些物质一旦进入水体之中，会导致水体水质严重恶化，影响水生生物的生存；还含有多种有毒物质以及重金属和致病菌、寄生虫卵等有害物质，这些物质不仅会污染土壤，还有可能进入食物链循环之中，通过富集作用进入人体。目前我国对于污水和污泥的处理，大部分精力还是放在城市污水的处理方面，相较于十分成熟的污水处理技术而言，作为城市污水处理系统中的重要组成部分，污泥处置与资源化利用技术仍然存在不足，结合前期全国各地发布的数据来看，我国的污泥处理率仅有 30左右1-2。在新时代经济朝着绿色环保、经济高效的方向发展背景下，必须积极创新污泥处理技术，提高污泥资源的科学利用率，对大量的市政污泥进行有效处理，探索将市政污泥资源化的途径，变废为宝，充分发挥其经济效益。本文以珠海市市政污泥堆肥为例，对市政污泥资源化途径以及经济效益进行分析，为市政污泥的再利用提供参考。收稿日期：2022-07-26；修订日期：2022-12-10。作者简介：秦伟，男，1985 年生，工程师，主要从事污水污泥监管工作。市政污泥资源化利用经济效益分析以珠海市市政污泥堆肥为例秦伟1刘子秋2（1.珠海市供水与排水治污中心，广东珠海 519000；2.广东一农生物科技有限公司，广东廉江 524400）12环境保护与循环经济2市政污泥的主要特点及目前处理存在的问题21主要特点不同城市所产生的污泥虽然表面各不相同，但其主要的特性是一致的，其特点主要有：形状不规范，高度不均匀，比表面积与孔隙度、渗透率较高，呈现泡沫和网状结构，裂隙通道发育，具有胶体的部分特性；含水率高，且水以各种各样的形式存在，主要有表面吸附水、孔隙水、毛细结合水以及内部结合水，前期的种种研究表明，不同形式的水在受热的条件下蒸发速率不同，因此不能使用脱水的方式对其进行处理；存在大量不稳定有机化合物苯并芘、多氯联苯类、有机农药等和有机衍生物，这些物质不能稳定存在，容易分解、变质产生其他有害物质；集中堆放过程中，在无氧的条件下，容易反应生成氨气、硫化氢等具有刺激性气味的气体，污染大气环境；含有病原体微生物、病毒、细菌、寄生虫卵等有害生物3-5。对珠海市市政污泥成分进行多点取样测试，结果见表1。表 1珠海市市政污泥营养物质及重金属成分分析22目前处理方式存在的主要问题国内对市政污泥的处理起步较晚，目前存在以下几个突出问题：一是处理效率不高。前期对于市政污染物的处理主要是集中于污水，未能对市政污泥进行有效处理，导致大量市政污泥堆放杂乱，污染了环境。二是重水轻泥现象突出，污泥处理技术滞后。近几年污水处理的技术迅速发展，但是污泥处理技术相较于前几年并没有极大的进步。三是技术方案陈旧。个别企业主要以盈利为目的，高新技术设备和工艺难以推广使用，导致污泥处理的效果没有实质性进展。四是监督管理不到位。长期以来，各级监管部门对于污泥处理监管不到位，相关制度不完善，对污泥监管困难。五是收费机制不合理。污泥是污水处理的副产物，理应将污泥处理费计入污水处理费之中，但是现实中对于污泥处置费用的征收比较困难，政府对于污泥处理补贴也存在不合理的现象，大多数企业仍是以实际所得利益为目标6-7。3市政污泥的传统处置方法当前对于市政污泥的主要处置方法在于消除影响而不是资源化，常用的方法有填埋、焚烧等，随着环保要求越来越高，现行条件下的污泥处理方式已经远远不能满足要求。对于市政污泥的处理要坚持绿色环保、安全可靠、循环利用的原则，绿色环保是根本要求，循环利用是最终目标。在制定污泥处理方案的过程中，需要针对污泥处理的具体特点制定阶段性预案、永久性预案，保证安全性与环保性。31卫生填埋技术卫生填埋技术是前期国内较为常用的一种污泥处理方法，其是将污泥进行一定方式处理后，集中于规划场地进行处置，主要优点是处理效率高、速度快、可以批量处理、成本低，缺点是运输和建设成本高、需占用大量的土地，填埋过程中需要对地理环境进行充分考虑。对其进行卫生填埋时，需要向其中添加生石灰、粉煤灰等以降低其含水率，确保含水率低于 60。因其存在污泥中的污染物通过渗透进入地下水水体的问题，目前该方法已被逐步弃用8。32焚烧法焚烧法是一种将污泥作为燃料进行热氧化处理的方法，可以使得其中的细菌、寄生虫等有害物质失去活性，同时使得其中产生臭味的挥发性物质释放出来，还可以将其中的重金属物质固化。焚烧法能够大大减少污泥的体积和质量，有效实现污泥减容。焚烧法一般包括单独焚烧、干化焚烧、工业炉焚烧以及流化焚烧等方法。焚烧法需要预先对污泥进行脱水13指标平均值最高值最低值有机质/%51.4377.0013.35TN/%3.587.200.31B/（mgkg-1）41.6998.60未检出TP/%2.3214.650.04TK/%1.427.400.13Cd/（mgkg-1）2.8049.64未检出Hg/（mgkg-1）5.6613.560.01Pb/（mgkg-1）93.01729.002.66Cr/（mgkg-1）266.682 960.009.60As/（mgkg-1）28.98301.000.01Ni/（mgkg-1）120.15615.422.73Zn/（mgkg-1）1 794.7014 285.0015.90Cu/（mgkg-1）493.2710 531.1116.90处理，污泥含水量会影响其能耗情况。焚烧法的处理成本比较高，而且在污泥处置中会产生大量的污染气体以及对环境有害的物质，所以必须对焚烧产生的烟气进行无害化处理9-10。4市政污泥资源化技术针对目前传统污泥处置方式存在的种种风险以及可能对环境、人类产生的危害，需要充分考虑各种因素，探索将市政污泥资源化的技术措施，将其变废为宝。目前主要采用粉状生产工艺将市政污泥转化为有机肥的方式实现污泥资源化。粉状生产工艺是一种新型污泥资源化技术，其将市政污泥处理成为花木有机肥，达到了良好的效果，并且对当地土壤有一定的改良效果，为园林绿化作出了一定的贡献，实现了社会和经济效益双丰收。粉状生产技术工艺流程见图 1。图 1粉状生产技术工艺流程将珠海市城镇污水处理厂产生的污泥运输至污泥处理企业固定密封的污泥堆放车间；将城镇污水处理厂污泥、植物粉尘（木糠、米糠）、糖蜜、生物菌按比例混合均匀；将混合均匀的原料堆成一条条高 2 m、宽 3 m 的条垛进行好氧发酵，每 5 d 将物料翻抛1 次，约 15 d 后成为堆肥熟料，堆肥后含水率降为50左右，堆肥熟料运入原料车间暂存；对堆肥熟料进行烘干，使污泥卫生化和稳定化，分解大量的有机物，高温杀灭各种病原体及其他有害物质，达到稳定化处理，有效防止二次污染和病菌传播；采用破碎机将大块的熟料进行破碎，经振动筛将不符合规格的产品筛选出来返回到破碎工段，均匀的粉状熟料即可作为成品，打包包装；按照要求检测产品，达标产品则可外运，不达标则重新返工。在进行污泥处理的过程中，不仅重视工艺配置，还采取了先进的环保设施，采用布袋除尘器、除臭液、生物滤池、烟囱、洒水车等组合式除尘除臭工艺。城镇污水处理厂产生的污泥运输至污泥处理企业固定的密封污泥堆放车间，接着喷洒除臭液，然后将密封生产车间产生的废气通过风机抽到生物滤池，最后通过烟囱排放。在密封生产车间产生的粉尘会通过布袋收集回收利用，其间产生的颗粒物会通过生物滤池过滤后再经烟囱排放。同时每天在工厂内外会有洒水车定时洒水降尘。5经济效益分析目前污泥处理企业对市政污泥所采取的措施主要是将其处理成为花木有机肥，实现土壤改良，促进花木生长。本文以此种方式为例，采用费用效益分析法对其进行效益分析，对污泥资源化的经济可行性进行论证。51费用分析511直接费用直接费用主要包括场地费用、建设费用、生产运营费用。该项目所占用的土地约为 24 亩，该土体是为专门进行市政污泥处置、提高企业处理积极性而提供的，其费用参照土地的影子价格进行确定。影子价格包括将土地用于项目建设为社会产生的效益以及放弃原有的效益即机会成本两部分。土地的影子价格计算调整见表2。表 2土地影子价格调整元/亩该处置项目前期土地用途为菜地，参考表 2，该项目使用土地的影子价格为 51 23030 12081 350元/亩，则该项目整体的土地调整费用为 81 35024195.24 万元。该项目污泥处置场地的固定资产投资主要包括场地建设安全工程费用、设备购置费用、工程建设费用等。建设期间所投入的建材如水泥、木材、钢材等材料均采用影子价格，由于该项目规模较小，而且无具体的人工及材料费用清单，所以对建设期间所包混合来料进仓堆肥发酵烘干破碎筛分不合格产品产品检测合格出厂土地类别水田旱地水塘菜地林地土地机会成本31 56421 56857 12151 23017 502新增资源消耗30 120土地影子价格81 35014环境保护与循环经济含的主要投入费用不予调整。根据广东某污泥处理企业提供的数据，该项目的设备购置费用与场地建设费用共计 1 250 万元，其中，场地建设费用为 150万元，设备购置费用为 1 100 万元，在建设期间设备不产生折旧。以一年为周期进行计算，每天能够处理 1 000 m3污泥，每年按照 250 个工作日进行计算，则一年可以处理的污泥为 25 万 m3。运营期间的成本主要包括设备耗材、水电、人工、设备维护等费用。根据企业提供的数据，取每个月所需运营费用为 100 万元，则一年运营费用为 1 200 万元。因为该项目需要对市政污泥进行重金属固化处理，根据前期数据，需要进行固化的市政污泥体量为 1 万 m3，处理费用为 300 万元。对市政污泥中分离得到的生活垃圾按照生活垃圾处理费进行计算，生活垃圾的量为污泥总量的1，处理费用为 3 元/m3，则垃圾处理费用为 2513075 万元。污泥运输成本按照运输费用每10 km 35 元/m3进行计算，污泥的平均运输距离以10 km 为计，则运输费用为 3525875 万元。设备资产的折旧费用，设备的使用年限以 10 年为计，残值率为 5，按照年限平均折旧法计算运营期间一年的折旧费用为 1 100（15）/101045 万元。综合上述费用，则该项目的直接费用为 195241501 20007587510452 525.49 万元。512间接费用市政污泥处理过程中带来的环境代价为间接费用。一年处理的市政污泥为 25 万 m3，约为 45 万 t，每吨污泥环境处置成本经过估算为 25 元，由此可以得到间接费用为 45251125 万元。513费用汇总以项目建成第一年的运营费用进行计算，最终的项目费用为 2 525.4911252 637.99 万元。52效益分析521直接效益本项目的直接效益主要是出售有机肥的收益，经过前期预估计算，1 t 的市政污泥能够产生约 053 t的有机肥，1 t 有机肥的出售价格为 180 元，则一年出售有机肥的收入为 450531804 293 万元。522间接效益市政污泥处理过程中所产生的有机肥的环境效益为间接效益，根据前期评估，生产 1 t 有机肥所产生的环境效益为 52 元，则间接效益为 450535212402 万元。523效益汇总对项目的效益进行分析，总效益为 4 293124024 41702 万元。53经济效益结果分析本文采用经济净效益和经济效益费用比两个指标来评价对市政污泥进行处理的项目经济效益。净效益为项目所有效益与所有费用之差，表示为：NBTBTC，其中，NB 为净效益，TB 为总效益，TC 为总费用。若 NB0，则说明该项目能够带来经济效益，可以开展，反之不可行。经济效益费用比为项目总效益与总费用之比，表示为：BCRTB/TC，其中，BCR 为经济效益费用比，TB 为总效益，TC 为总费用。若 BCR1，则说明项目可行，反之不可行。根据前期数据计算得到，项目净效益为 1 779.03万元，经济效益费用比为 167，综上，该项目具有良好的经济效益。6结语市政污泥虽然是污染物，但是如果采取适当的措施，则可以将其转变为资源，变废为宝。本文针对市政污泥急需资源化的现状，提出了将其转化为有机肥的有效工艺流程，利用效益费用对比法，对该项目的经济效益进行分析，表明其具有较高的经济效益，措施可行，是将市政污泥资源化的一种有效措施。参考文献1 李淮东，冯力，侯亚红市政污泥处理新技术的应用及资源化途径探索 J 节能与环保，2022（1）：22 赵思源，刘卫东市政污泥的处理处置与资源化利用现状分析 J 中国水运（下半月），2022，22（4）：64663 栗志翔市政污泥的处置及资源化利用综述 J 科技风，2021（7）：1211224 胥林市政污泥低温干燥性能研究 D 绵阳：西南科技大学，20225 吕军辉市政污泥和工业污泥资源化处置利用技术 J 环境与发展，2018，30（10）：92936 王九玲市政污泥生物质炭复合材料的制备及其吸附性能研究 D 兰州：西北民族大学，20227 陈光照市政污泥制备建筑涂料及植物纤维调控涂料性能的研究 D 西安：陕西科技大学，20208 邱敬贤，刘君，黄安涛市政污泥资源化利用研究 J 中国环保产业，2019（1）：56619 宋承楠，孙志市政污泥资源化利用与水泥窑协同处置 J 中国建材，2022（1）：13213410 崔静，张赟，苗凤海，等污泥处理处置与资源化技术研究进展 J 山东化工，2022，51（5）：241242，24515