污泥的高温堆肥处理法专项方案.docx

污泥高温堆肥处理法
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一、概述
   城市污水处理是中国“九五”“十五”期间需关键处理环境保护问题，而大力进行污水处理同时，又面临着对其伴生物---污泥处理处理难题。采取城市污泥无害化、资源化农用技术，利用污泥作为原料，加入工业废弃物----粉煤灰和N、P、K等添加物，制成颗粒状有机复合肥，不仅处理了城市污水污泥处理问题，还可对污泥、粉煤灰等污染物进行综合利用，推进环境保护产业发展，并为农业提供含有改良土壤特征、提升农作物产量有机复合肥料，促进农业生产。
　　本项目为城市污泥无害化资源化农用技术工程项目。为使污泥制肥技术立即得到推广，处理烟台市市政污水污泥处理和处理问题，本项目将实施以下内容。
    在烟台市污水处理厂内建设日消化 50m3 脱水污泥(含水率65～75%)、年产16000吨有机复合肥污泥制肥厂。
    本项目需建设污泥制肥厂生产车间厂房、辅助生产用建构筑物及办公用房等，建筑面积约2500m2。购置用于污泥制肥厂生产日处理污泥量50m3污泥无害化农用技术成套备，项目需新增固定资产投资约670万元，其中建筑工程费约200万元，设备购置及安装工程费约370万元，其它费用约100 万元。
    本项目经过污泥制肥技术产业工程以实现显著社会效益，并含有一定经济效益。　　　
二、项目标意义和必需性，中国外现实状况和技术发展趋势
　　水资源是确保人类生存最基础条件，所以保护水资源、预防污水对环境污染，是人类造福于千秋万代关键责任。为了改善中国水资源污染严重现实状况，从“九五”期间污水治理问题得到充足重视，城市污水处理工程项目发展很快。然而对于随之产生大量污泥，现在中国大多采取填埋处理，处理不妥仍会造成对环境二次污染。污泥处理处理和利用已经越来越成为中国急需处理大问题。
    污泥是污水处理过程中产生沉淀物质，它包含污水中泥砂、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结絮状物，多种胶体、有机物及吸附金属元素、微生物、病菌、虫卵、杂草种子等综合固体物质。因为城市污水处理厂污泥中关键成份为有机物，所以其本身就是很好农用有机肥原料，可进行综合利用，将其变废为利。本工程采取城市污泥无害化农用技术，将城市污泥和添加物质（其成份关键为菌种、粉煤灰及N、P、K营养素等）混合，制成可用于播种机播撒有机无机复合颗粒肥，这种复合肥产品属高效无机有机缓释肥，对提升农作物产量、保护土壤有显著效果，是含有较大发展潜力农业肥料品种。所以利用城市污泥添加粉煤灰制肥，即可为农业提供复合肥产品，满足中国农业化肥产品结构调整需要，同时实现了对城市污泥和粉煤灰等环境污染源综合利用，使废物资源化。有着极大、长远社会效益和一定经济效益。
    从世界范围看，城市污泥处理处理方法关键有焚烧、填埋、投海和堆肥等多个形式。焚烧法技术和设备复杂，能耗大，投资高，并伴有大气污染问题；填埋法受到用地限制；投海会污染海洋，对海洋生态系统和人类食物链会造成威胁，国际条约已明令严禁；用堆肥法处理后城市污泥进行农业利用，含有经济简便、可资源化等优点，已经引发广泛重视，是现在呼声最高处理路径。
    高温堆肥技术是发达国家在20世纪初开发研究成功，现在在英国、美国、德国、日本等国家全部已广泛采取高温堆肥技术对城市污泥进行无害化处理，如美国每十二个月约有49％城市污泥制成肥料施于农田或林地。德国ETH/OAM再生企业研究开发城市污泥无害化农用技术克服和处理了脱水污泥无害化和综合利用问题，降低了城市污泥无害化处理成本，在德国得到了广泛应用。
三、中国农业肥料市场发展现实状况
    伴随中国化肥工业快速发展，氮肥和磷肥产量现在分别排在世界第二位和第三位，农作物施肥结构也发生了很大改变。 七十年代前，农作物施肥中农家肥和化肥百分比是7：3，到七十年代末期，因为化学肥料用量猛增，其百分比已改变为3：7。长久施用无机化肥关键缺点是单独施用肥份不完全，掺合增施则造成溶度积剧增，肥份轻易流失，不利于作物生长和利用。而且使土壤盐化板结，污染饮用水源，破坏生态环境。为了避免偏施无机肥料造成肯定后患，有些国家已开始限制偏施化肥而施用有机肥料。
    有机肥料属于绿色产品，它施用有利于农业可连续发展，在农业生产中有着极为关键作用。
    施用有机肥料优势在于：
    1、 提供作物生长所需养分：
    有机肥经土壤中微生物分解，可不停释放多种作物所需养分，同时释放大量二氧化碳，促进光合作用，提升作物产量。
    2、 改良土壤，提升耕地生产能力：
    有机肥转化成腐殖质，促进土壤形成团粒结构，提升土壤保肥、保水、保温性能，改良土壤。
    3、 提升化肥利用率：
    有机肥和无机肥配合施用，缓急相济，相互补充，可显著提升化肥肥效。
    4、 提升农作物产量，改善农作物品质：
    有机肥在分解转化过程中，改善和优化了作物营养条件，不仅增加作物对养分吸收，增强新陈代谢，刺激生长发育，还大大提升农产品品质。
    5、 增强微生物活性：
    有机肥料不仅有利于增加土壤中微生物数量，还为土壤中微生物活动发明良好环境，增强微生物活性，促进微生物对有机肥料分解转化能力。
    6、 预防环境污染，降低疾病传输：
    有机废弃物既是肥源，又是污染源。充足利用有机肥料，是变废为宝、提升环境质量有效方法。
    中国长久以来农业追求高产，大量施用化肥，已造成土壤砂化、板结，肥力下降。在中国大量施用有机肥料可有效地协调有机无机肥料结构矛盾，增加养分有效供给，缓解耕地缺磷少钾矛盾。
    不过，因为有机肥肥效释放慢，养分含量低，施用数量大，且当年利用率低，在作物生长旺盛、需肥多时期，往往不能立即满足作物需求，所以需要和无机肥料配合施用。制备有机无机复合肥料是处理以上矛盾最好有效路径。
    所以，有机无机复合肥料在中国有很大市场潜力。生产复合肥不仅含有一定经济效益，同时有很好社会效益和生态效益，有利于中国农业可连续发展。
四、项目标技术基础
    城市污泥无害化农用技术是在高温堆肥技术基础上，研究电厂粉煤灰多种特征，并吸收德国ETH/OAM再生企业应用粉煤灰和污泥在德国农业应用研究技术，处理了脱水污泥含水率高不宜发酵关键技术。其工艺是将脱水污泥按一定百分比和添加物质均匀混合，在一定温度条件下经过堆肥完成对污泥脱水和有机物熟化处理。此项技术生产基础原料是城市污泥和电厂产生粉煤灰，另外依据不一样作物要求加入所需营养素和添加剂，其设备简单，不需特殊烘干设备，在生产过程中实现杀菌、杀虫卵和固化重金属。在添加物中还可加入珠光岩、硅藻土、沸石和石膏废料等，并跟据所施用土地PH值，用石灰对所制肥料PH值进行调整。
    试验证实粉煤灰含有多个有利于植物生长微量元素，含有较强水化活性、促进发酵和改良土壤特征，它对施用到农田中化肥有缓释作用，对重金属也有一定缓释作用，所以将粉煤灰做为关键干燥物质来处理城市污泥，不仅能够提升城市污泥无害化农用效果，也为粉煤灰本身利用开辟了一条新路。
    利用该技术所生产颗粒肥料含水率低，便于存放、运输和在农田中施播。依据试验，和同价量高效磷肥（磷酸二胺）比较，可提升产量10～20％。添加物含有疏松土壤、增加土壤团粘度，使肥效发挥充足，并保护土壤作用。因为肥料添加物固化作用，颗粒肥料含有一定耐水性和耐冲洗性，达成缓释作用，肥效延续时间长。
    依据中国农业生产和林业生产需要，现在采取污泥无害化农用技术研制开发了两个系列有机复合肥：
    土壤改良剂，其关键成份为有机质25～38％，P、N、K≥7％，关键用于改良土壤、林业种植；
    颗粒复合肥，其关键成份为有机质10～20％，P、N、K 20～25％，关键用于大田种植；符合GB15063-94国家标准。  
五、建设方案、规模、地点
　　1、规模
　　建设一座含有年产16000吨有机复合肥生产能力污泥制肥厂，实现销售收入约1500万元。
　　2、建设地点
　　本项目选择烟台市污水处理厂污泥堆放场作为项目建设地点。
　　3、建设方案
　　日处理城市污水12万吨，日产污泥50立方米，脱水后污泥含水率约为64～74％。
　　污泥制肥厂生产部门关键由堆肥和制肥二个车间组成，另外设原料库、成品库、设备维修、化验等生产辅助部门及生产、技术、工艺和销售等管理部门。

六、技术特点、工艺技术路线、设备选型及关键技术经济指标 　　
　　1、城市污泥无害化农用技术特点：
　 （1）所用原料及添加物多为工业及生活废弃物，产品含有成本较低廉特点；
　 （2）粉煤灰含有多个有利植物生长微量元素，含有较强水化活性，可促进发酵及改良土壤特征。更关键是它对农田中施用化肥有缓释作用，对重金属也有一定固化缓释作用。城市污泥无害化农用技术用粉煤灰做干燥剂，可提升污泥无害化处理后农用效果，有利于农用土地连续、有效利用；
　 （3）该技术产品为颗粒状，并含有一定耐水性，有利于实现机械化播撒施肥；
　 （4）产成品可依据不一样土壤条件，经过石灰石调整土壤PH值，满足不一样农作物对土壤条件要求；
　 （5）该技术适用性好，可经过调整添加剂品种及用量，制出多个复合肥，使其适用不一样农作物及不一样生产阶段要求。
　　2、工艺技术路线
　　污泥堆肥工艺分为好氧发酵和厌氧发酵两种工艺过程。厌氧发酵因为产生甲烷等代谢物会产生恶臭，同时设备投资高，运行管理复杂，要求严格，适合于大型污水厂液态污泥处理，因为中国通常采取中温厌氧发酵处理，污泥温度在30--40℃，即使达成减容目标，但仍不能直接还田。对机械脱水后污泥，关键采取好氧发酵制肥，好氧发酵过程经过好氧性微生物生物代谢作用，使污泥中有机物转化成富含植物营养物腐殖质，反应最终代谢物是CO2、H2O和热量，大量热量使物料维持连续高温，降低物料含水率，有效地去除病原体、寄生虫卵和杂草种子，使污泥达成减量化、稳定化、无害化、资源化目标。经比较，好氧发酵设备投资及运行能耗均比厌氧发酵降低1/3，是节能高效制肥工艺。同时，因为其设备较少，运行管理简单，尤其适合于中小型污水处理厂。所以，本工程采取污泥好氧发酵工艺。因为中国农村需要速效肥料，生物有机肥在广大农村尚不好推广，所以从堆肥产生肥料，能够直接投放市场，也能够深入深加工，制备有机无机复合肥。

　　将含水率约为60-80%污泥和体积约为30-40%添加物(菌种、粉煤灰、秸秆破碎物等)和少许除臭剂送至初混机，混合均匀后送至发酵仓发酵，翻堆机天天运行一次，将物料由进仓口向出仓口移动，用中压风机对堆肥物料间歇式曝气因为好氧细菌作用，堆肥物料在三天以后可升温到60。C以上，在60—65。C维持3—4天，实现灭菌和干燥目标，在堆肥仓中物料停留10—12天，完成堆肥，输送出堆肥仓。出仓块状物经破碎机破碎后，送精混机和N、P、K等营养素充足混合均匀。当含水率达成18-22%时，送入高压造粒机，在高压及60℃温度条件下将混合物制成均匀、较坚硬颗粒，经过气流干燥机干燥后，由装袋机定量包装后即可入库待销。

　 其工艺步骤图以下：

　           添加剂
　　　　　　 除臭剂　　　　　　　　　　营养素

              ↓                          ↓
有机废物　→ 混合　→　好氧生物发酵　→　混合　→　造粒　→　干燥　→　装袋　→　复混肥

　　　　　　  ↑                                                                   ↓
　　　　　   菌种　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　生物有机肥　　　　　　　

　　3、设备选型、关键技术经济指标及选择标准
　 （1）污泥制肥成套设备
　　新建污泥制肥厂成套设备由机械科学研究院自行设计、制造、成套和安装调试。
　　 成套设备中单台设备选择应满足工艺要求，并运行可靠。降低成套设备成本，为污泥无害化农用技术应用发明良好条件。
　　 污泥制肥成套设备关键由以下几部分组成：
　　 ①粗混关键设备：粗混机、皮带输送机、提升机。
　　 ②发酵关键设备：发酵仓曝气装置、翻堆机、输送机、提升机。
③精混造粒关键设备：精混机、造粒机、气流干燥机、输送机、装袋机。
　　 ④电控系统：控制器、传感器、电控柜、驱动装置等。
　　 ⑤废气、尘回收装置等
　 （2）关键技术经济指标
　　① 颗粒肥含水率<15％；
　　② 肥料成份依据用户要求调配，产品符合GB15063－94；
　　③ 产品卫生指标应符合高温堆肥卫生标准（GB7959－87）。
　 （3）选择方案标准
　　① 在常年运行中，确保污泥处理效果稳定，技术成熟可靠；
　　② 尽可能降低投资和运行费用；
　　③ 运行管理方便。
七、原材料供给及外部配套条件
　　1、原材料供给
　　污泥制肥关键原材料为城市污水污泥，由烟台市污水处理厂脱水车间直接输送；关键配料为粉煤灰、秸秆粉碎物、除臭剂和N、P、K等添加物，粉煤灰可从周围热电厂购置；其它配料也均能够在中国市场采购,原料起源充足。
2、配套条件
　　外部配套实施依据厂方现有条件合理配置。

八、环境影响分析
　　污泥制肥工程本身是环境保护工程，是处理污泥对环境破坏，化害为利工程，但在正常运转过程中对周围环境也有一定影响。本工程关键采取以下方法进行控制：
　　1、污水
　　污泥堆肥工艺关键采取好氧发酵制肥，经过反应放热产生高温，去除污泥中水分。选择上送风式曝气装置，堆肥物料中蒸发水分随空气向上运动并随抽风设备排出室外，整个工艺属固气反应，不会出现污水排放污染问题。本工程只有少许劳感人员生活用水，可将其搜集后排入厂区污水管道处理系统。
　　2、大气
　　污泥是污水处理过程中产生沉淀物质，成份比较复杂。所以污泥轻易散发出异味，尤其在污泥早期进行发酵时更易产生臭气和异味，为了保障职员工作安全，在入料混协议时加入一定量除臭剂，降低异味产生。而且在车间设置轴流通风机，将污泥堆肥厂房臭气和异味排到室外。
污泥经发酵仓产生含水率较低出料，可能会在造粒机、气流干燥机出现少许粉尘。采取袋式除尘器对粉尘进行处理，使粉尘浓度达成国家环境保护排放标准后再行排放。
　　3、固体废弃物
　　脱水后污泥经本工艺全部制成有机复合肥，不会产生固体废弃物，袋式除尘器搜集粉尘可作为调整剂，回收利用，杜绝对外界环境破坏。
　　4、噪声
　　污泥好氧发酵成套设备中关键有初混机、翻堆机、曝气设备、粉碎机、精混机、造粒机、气流干燥机、装袋机。全部设备在正常运转时势必产生一定噪声。所以在选择设备时，均按国家标准要求选择低噪声设备。经测量，噪声符合《工业企业厂界噪声标准》（GB12348－90）要求。
　　5、紧急事故
    厂房一旦发生停电或其它重大事故，可能造成好氧发酵仓缺乏氧气，厌氧发酵会产生较大异味，直接造成污泥无法制肥。所以必需立即排解事故。这种短时间污染无法从根本上避免，只有加大运行管理，加强维修，尽可能提升厂房安全确保率，使事故发生机率尽可能降低。
九、安全卫生
　　 建设污泥堆肥工程目标是控制污染，保护环境，节省资源，促进经济发展。但在污泥处理过程中，也存在影响职员安全原因，如污泥发酵仓内异味，鼓风机噪声等，对这些原因，设计上采取通风、降噪等方法进行控制；在机器设备安全使用方面，制订安全操作规程，规范职员操作行为，杜绝事故发生。
十、建设工期和进度安排
　　1、建设工期
　　本项目建设期以协议签署后6个月内完成，
　　2、进度安排
　　本工程“可行性研究汇报”审批后，依据可研汇报对项目进行初步设计。初步设计完成后双方签署日处理50m3污泥制肥工程协议。协议生效后机械科学研究院对工程进行建设，土建施工需二个月，同时在四个月完成关键设备制造及辅助设备定购，安装调试需一个半月。使工程达成设计要求，正式投产运行。总工期不超出六个月。
十一、项目实施管理、劳动定员及人员培训
　　1、项目实施管理
　　本项目建设由中国机械科学研究院负担。污泥制肥厂运行由烟台市污水处理厂负担，实施企业化管理，使污泥制肥厂实现市场化运行。

　　 2、劳动定员及人员培训
　　 污泥制肥厂定员20人，其中包含管理人员3名、技术人员2名和生产工人15名。工艺技术人员上岗前由机械科学研究院组织进行有针对性培训，生产工人由污水厂组织统一岗前培训，培训合格后才能上岗。

十二、投资估算
　　1、设备型号及价格　

　（1）关键设备规格型号、数量、价格

序号
设备名称
规格型号
数量( 台 )
价格 ( 万元 )
单价
总价
1
污泥专用混合机
WHJ-800-5.5
1
21．76
21．76
2
链条式翻堆机
FDJ-6000-13
2
38．76
77．52
3
曝气系统
BO-6000-15
3
7．14
21．42
4
精混机
JHJ-400-2.2
2
7．65
15．3
5
高压造粒机
ZLJ-2.0-25
2
14．96
29．92
6
气流干燥机
QGJ-2-15
2
31．96
63．92
7
装袋机
ZDJ-2-Ⅰ
2
4．76
9．52
8
累计

14

239．36
（2）辅助设备规格型号、数量、价格

序号
设备名称
规格型号
数量( 台 )
价格 ( 万元 )
单价
总价
1
螺旋输送机

2
4．25
8．5
2
皮带输送机

5
3．74
18．7
3
大倾角皮带机

2
4．42
8．84
4
螺旋给料器

3
3．06
9．18
5
翻堆机移动机构

1
9．35
9．35
6
布料机

1
16．66
16．66
7
引风机

2
2．55
5．1
8
轴流风机

4
0．85
3．4
9
除尘器

2
3．06
6．12
10
烟囱

1
2．04
2．04
11
粉煤灰储罐

1
6．46
6．46
12
N、P、K储罐

2
2．55
5．1
13
装载车

1
21．25
21．25
14
不可预见费

25．5
15
累计

146．2
2、土建规模及投资估算

序号
项目名称
建筑面积 ( 米2 )
估算价格 (万元 )
1

元 /米2
总价
2
堆肥车间
900
1000
90
3
制肥车间
600
600
36
4
原料库房
200
600
12
5
成品库房
400
400
16
6
办公用房
200
1000
20
7
不可预见费

15
8
累计

189
3、投资估算

（1）设备费
　　　　　●
关键设备费　　　　　　　　　　　　239.36
　　　　　●
辅助设备费　　　　　　　　　　　　 146.2
　　　 (2)土建施工费　　　　　　　　　　　　 189
　　　 (3)运输安装调试费　　　　
设备费× 10%=38.56
　　　 (4)设计费　　　　　　　　( 1+2+3 )× 3%=18.39
　　　 (5)税金及管理费　　　 ( 1+2+3+4 )× 7%=44.21
　　　 (6)总
计　　　　　　　　 ( 1+2+3+4+5 )=675.72
十三、市场分析、经济效益和社会效益分析
　　 1、市场分析

本工程采取城市污泥无害化农用技术，利用城市污泥添加电站废物粉煤灰生产农用有机复合肥料，即实现了城市污泥无害化处理，又使其实现再生价值，取得含有经济效益有机复合肥产品，促进中国农业生产发展，同时对另一关键污染源粉煤灰进行综合利用，是含有显著市场前景项目。
　　中国是农业大国，现在整年施肥量近6000万吨，因化肥含有快速提升农作物产量、使用方便等优点，已成为农业生产关键肥料。不过长久使用化肥会造成土地有机质降低，土壤肥力下降，自九十年代以来，重新施用有机肥料已经成为农业连续发展亟待处理问题。依据中国农业部门研究，为使耕地地力得到合理利用和维持，有机肥和无机肥施用百分比应以2：1为宜，根据这一要求，中国农业生产中有机肥年需求量为1万吨。同时考虑林业生产和城市绿化方面需要，至各类工业化生产有机肥年需求量为10000万吨。由此可见有机复合肥在中国有着巨大市场容量。
　　本工程不仅处理了城市污泥处理处理问题，而且为市场提供需求量巨大有机复合肥，产品市场前景宽广。
　　2、经济效益和社会效益分析
　　本项目固定资产投资约670万元，达成设计能力后，实现年销售收入约1500万元，年利润总额年250万元，并节省大量运输费和占地费；项目投资回收期3年。本项目有一定经济效益。
　　本项目实施后含有显著社会效益，关键表现在以下多个方面：

（1）采取市场化、产业化路径处理城市污泥无害化农用问题
　　长久以来农业生产所需有机肥多为农民自制，工业化有机肥产品大规模市场营销机制还没有形成，城市污泥制肥技术产业化将使环境保护产业和农业生产有机地结合起来，形成市场经济运行体制，使环境保护产业不仅产生治理污染、保护环境社会效益，同时成为发明经济效益产业，从而有效促进环境保护产业发展。
　　从根本上处理了城市污泥处理问题，削除了城市污泥二次污染环境威胁。城市污泥制成有机复合肥成本低、肥效好，比单纯使用化肥更有利于农作物增产。施用城市污泥制成有机复合肥能够改良土壤结构、提升土地有机质含量，增加地力，符合国家土壤改良“沃土计划”。

（2）处理烟台市部分污泥无害化农用问题，并带动烟台市及山东省地域污水处理装置污泥无害化处理。
　　伴随山东地域污水处理厂不停兴建，污水处理伴生产品-－城市污泥不停产生，每十二个月新增污泥处理不仅侵占了山东省大量土地，而且还带来新城市污染。
　　所以采取此项技术实现烟台市污水处理厂污泥无害化农用，不仅对山东地域污泥无害化处理技术推广含有极大现实意义，而且对全国城市污泥无害化处理技术发展产生普遍借鉴意义和长久社会效益。
十四、项目风险分析

本项目存在风险原因关键有市场化运作风险、资金风险和政策风险。

在中国环境保护产业是新兴产业，一直被认为是以实现社会效益为主产业，还没有达成真正市场化运作。伴随环境保护产业以治理污染为主逐步向以治理污染和综合利用并举方向发展，环境保护产业将同其它产业一样实现市场经济运行机制。但环境保护产业市场化刚刚起步，和其它产业相比竞争优势较弱，环境保护综合利用实用新技术产业化推广实际实施中可能面临市场运作风险。为此提议本项目标污泥制肥厂成立股份制项目企业进行建设和运行，以企业化管理、运行方法和市场化运作提升项目抗风险能力。