① 污水处理厂的污泥处置费用问题
城市污泥不同处理处置方式的成本和效益分析
——以北京市为例
张义安,高 定,陈同斌*,郑国砥,李艳霞
中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心,北京 100101
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。
关键词:城市污泥;处理处置成本;填埋;焚烧;堆肥
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2006)02-0234-05
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0.3%~0.5%[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1.3×106 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,深度处理能力将由目前的1×104 m3/d提高到47.6×104 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。本文以北京为例,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
1.1 估算方法
以1 t干污泥(DS)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×0.17/8000。
1.2 估算细则
(1)单位成本
填埋:生活垃圾卫生填埋的成本约60~70 ¥/t,污泥填埋时按照压实生活垃圾∶土∶污泥容重比为0.8∶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180×104¥[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528×104¥,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0.278、0.488、0.725¥/(kW•h)。按不同补贴方案,将电价设定为0.30、0.60¥/(kW•h)。
运费:北京市运输价格在0.45~0.65¥/(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0.65 ¥/(t•km)。
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。
(2)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)=0.4~0.6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3.5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61.2%。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,本文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%。
表1 北京市填埋场概况[11]及离污水处理厂的最近距离
Table 1 Description of landfill sites and wastewater treatment plants
填埋场 填埋场位置 处理规模/(t•d-1) 预计关闭时间 最近的污水处理厂 最近直线距离/km 1)
北神树 通县次渠乡 980 2006 高碑店 20
安定 大兴区安定乡 700 2006 小红门 36
六里屯 海淀区永丰屯乡 1500 2017 清河 15
高安屯 朝阳区楼梓庄乡 1000 2018 高碑店 15
阿苏卫 昌平区小汤山乡 2000 2012 清河、北小河 40
焦家坡 门头沟区永定镇 600 2011 卢沟桥 15
1) 最近距离数据为作者实测
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。
1.3 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=0.65×L /(1-ηe)
填埋场成本=βPf /(1-ηe)
设备折价=[1/(1-η0)-1/(1-ηe)]×180×α× 0.17×104/8000
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,1.3;β为体积系数,含水率≥68%时在1.4~1.6之间,取1.5,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。
1.4 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,堆肥成本主要由鼓风、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[12,13]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结果表明,当污泥含水率不高于80%时,鼓风能耗在40~60 (kW•h)/t DS之间,取60 (kW•h)/t DS。CTB调理剂价格为300 ¥/t,损耗率一般为5% [14]。经过10~14 d堆肥,污泥干物质减量30%,含水45%。采用热干燥技术烘干至含水15%,脱水负荷0.45 t/t DS;调理剂在烘干前筛分后自然晾干,需筛分能耗;筛分负荷共9.3 t/t DS,筛分能力1 t/h,功率3 kW。全程能耗95 (kW•h)/t DS,考虑到未知能耗,取100 (kW•h)/t DS。
设备折价:处理干污泥能力为 0.3×104 t/a的污泥堆肥厂设备投资约700万¥,设备折价182 ¥/t DS(含占地成本),取200¥/t DS。
1.5 焚烧成本
考虑到焚烧废气排放等问题,外运30 km以上焚烧为佳,取30 km;焚烧按干物质减量60%,烧余物需运至填埋场填埋,运输距离取50 km。参考表3可知,干燥至10%焚烧成本较干燥至60%低。干燥程度越高,焚烧厂占地面积也越小,因此焚烧前以干化至10%为宜。
1.6 干化农用成本
未经稳定化处理污泥存在施用安全危险,考虑到干化的稳定效果较差,安全性有限,不再估算。
2 讨论与分析
2.1 处理成本和经济效益
表2 处理处置1 t城市污泥(干质量)所需的成本及其效益
Table 2 Comparison of the estimated cost and benefit of sewage sludge treated and/or disposed by different ways
填 埋
干化 运输 填埋 综合成本/¥
目标 能耗/¥ 设备折价/¥ 距离/km 运费/¥ 填土比例 费用/¥
80% 0 0 50 163 50% 390 5531),5532)
30% 2091),4182) 178 50 46 0 74 5071),7162)
80% 0 0 100 325 50% 390 7151),7152)
30% 2091),4182) 178 100 93 0 74 5541),7632)
焚烧
干化 焚 烧 烧余物 综合成本/¥
目标 能耗/¥ 设备折价/¥ 运行/¥ 设备折价/¥ NaOH/¥ 运费/¥ 填埋/¥
60% 1461),2932) 124 60 365 128 13 20 8561),10022)
10% 2281),4552) 193 27 162 128 13 20 7711),9982)
堆 肥
能耗/¥ 设备折价/¥ 调理剂损耗/¥ 总成本/¥ 销售/¥ 总效益/¥
391),782) 200 75 3141),3532) 410 961),572)
1) 电价取0.30 ¥/(kW·h);2) 电价取0.60 ¥/(kW·h)
各种处理方式处理成本估算过程及结果如表2所示。由表2可知,污泥处理处置以堆肥方式成本
最低,约300~350¥/t DS;填埋方式约500~760¥/t DS。焚烧方式成本最高,约800~1000¥/t DS。堆肥成本低于填埋方式,显著低于焚烧方式,随运输距离增加填埋成本显著高于堆肥成本。此外,污泥焚烧处理一次性投资大,运行维护费用最高。
各种处理方式中,污泥填埋没有资源回收,效益为零;考虑到污泥热值水平,回收焚烧热能可能性较低,对净效益影响不大;污泥干化可以起到脱水的效果,但稳定化的效果有限,加之干化过程中容易产生爆炸和肥效缓慢等问题,不宜提倡;在产品销售良好情况下,按电价不同,堆肥处理可以盈利50~100¥/t DS。
2.2 各种处理处置技术的优缺点
现有的大部分填埋场设计建造标准低、缺乏污染控制措施,存在稳定性差等问题,导致散发气体和臭味,污染地下水,不能保证填埋垃圾的安全,只是延缓污染但没有最终消除污染。一些国家为了把上述问题降低到最小程度,制定了待处理污泥物理特性的最低标准,使污泥填埋的处理成本大大增加。例如德国要求填埋污泥干基含量不低于35%。为避免污泥中有机物分解造成的地下水污染,1992年德国发布了《城市废弃物控制和处置技术纲要》,要求从2005年起,任何被填埋处理的物质其有机物含量不超过5% [15],这意味着污泥即便是经过干燥也不满足填埋的要求。污泥填埋面临填埋场地、公众及法规等多重压力,填埋成本将逐步升高,近年来国外污泥填埋处理方式比例越来越小[6]。
是否推广堆肥处理城市污泥,首先应切实评估施用污泥堆肥的潜在环境风险。杜兵等[16]研究表明,同国外相比北京市某典型污水处理厂酚类、酞酸酯类、多环芳烃类均处于污染程度较低的水平。堆肥处理的持续高温可以确保杀灭病菌,保证污泥的农用安全。陈同斌等[17]对中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势的研究结果表明,我国城市污泥中平均含量普遍较低,金属含量基本未超过农用标准[18],且呈现逐渐下降的趋势。近年相关研究也证明:科学合理地进行城市污泥农用不会造成土壤和农产品的重金属污染问题[19]。我国城市污泥的土地利用重金属环境风险并不像人们想象的那样严重。
焚烧减量最为显著,含水80%的污泥焚烧后减容率超过90%。然而,污泥含有多种有机物,焚烧时会产生大量有害物质,如二恶英、二氧化硫、盐酸等,受国内焚烧技术的限制,二恶英污染问题尚未很好解决,重金属烟雾与燃烧灰烬也可能造成二次污染。此外,焚烧浪费了污泥中的营养物质。对比三种处理处置方式,污泥焚烧占地面积最小,但综合成本最高,设备维护要求高,环保风险较大,这些不利之处都限制了污泥焚烧技术的广泛应用。
综上所述,堆肥处理实现污泥的资源化利用,科学合理施用下可以保证卫生安全及重金属安全,同时较为经济可行,是污泥处理处置技术的主要发展方向。但是,从市场销售的角度来看,污泥堆肥产品的销售渠道有待改善。各种处理方式优缺点概括于表3(下页)。
2.3 电价影响及政府补贴
电价影响到污泥处理处置成本。电价从0.60¥/(kW•h)降低到0.30 ¥/(kW•h),各种处理方式的综合成本分别降低40~230 ¥/t DS。如电价取至用电低谷期电价或者更低,成本可以进一步降低。
表3 各种处理处置技术优缺点对比
Table 3 Comparison of landfill, composting and incineration for sewage sludge
处理处置方式 收支平衡/(¥•t-1) 1) 技术难度 场地要求 能否资源化 无害化程度
填埋 -507~ -763 简单 大 不能 延缓污染, 没有最终消除污染风险
堆肥 57~96 较简单 较小 能 重金属低于农用标准时可以达到无害化要求
焚烧 -771~ -1000 技术设备要求高 小 不能 尾气可能带来二次污染
1) 运输距离100 km、电价0.60 ¥/(kw•h)时, 以80%含水率填埋成本略低于30%含水率填埋, 但其占地为后者5.25倍, 综合考虑采取30%填埋
污泥含水80%及60%下填埋占地分别为30%下填埋的5.25倍、1.75倍。政府通过补贴如降低电价等调控手段,将污水处理投入合理分配到其中的污泥处理单元,可以降低污泥处理单元的焚烧成本、填埋占地,降低堆肥成本。政府补贴可以发挥经济杠杆作用,调控污泥处理行业投入产出状况,有利于污泥处理处置行业的健康发展。总之,污泥处理处置应该有适宜的政府补贴。
3 结论
(1)污泥堆肥成本随电价变化约300~350 ¥/t DS,堆肥销售可以补偿部分处理成本,使污泥堆肥达到微利水平。合理施用堆肥可以提供养分和有机质,是污泥处理处置技术的重要方向。
(2)污泥填埋操作简单,但其成本约500~760 ¥/t DS,高于堆肥处理。考虑到土地资源日益稀缺及二次污染问题,且从发达国家的经验来看污泥填埋将逐步受到限制,因此其应用比例应逐渐减少。
(3)污泥焚烧减量效果最明显,但其初始投资及运行费用最高,综合成本约771~1000 ¥/t DS。其设备维护复杂,如果对尾气处理不当会造成二次污染。
参考文献:
[1] Edward S R, Cliff I D. 工程与环境引论[M]. 北京: 清华大学出版社, 2002.
Edward S R, Cliff I D. Introction to engineering & the environment [M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2002.
[2] 柯建明, 王凯军, 田宁宁. 北京市城市污水污泥的处理和处置问题研究[J]. 中国沼气, 2000, 18(3): 35-36.
KE Jianming, WANG Kaijun, TIAN Ningning. Disposal of excess sludge from urban wastewater treatment plant in Beijing city [J]. China Biogas, 2000, 18(3): 35-36.
[3] 彭晓峰, 陈剑波, 陶涛, 等. 污泥特性及相关热物理研究方向[J]. 中国科学基金, 2002, 5: 284-287.
PENG Xiaofeng, CHEN Jianbo, TAO Tao, et al. The specialties of sludge and associated thermal physical issues [J]. China Science Fund, 2002, 5: 284-287.
[4] 何品晶, 邵立明, 宗兵年. 污水厂污泥综合利用与消纳的可行性途径分析[J]. 环境卫生工程, 1997, 4:21-25.
HE Pinjing, SHAO Liming, ZONG Bingnian. The feasible way analysis on comprehensive utilization and outlet of sludge in sewage treatment plant [J]. Environmental & Sanitary Engineerin,. 1997, 4:21-25.
[5] 邓晓林, 王国华, 任鹤云. 上海城市污水处理厂的污泥处置途径探讨[J]. 中国给水排水, 2000, 16(5): 19-22.
DENG Xiaolin, WANG Guohua, REN Heyun. Discussion at the treatment and disposal of the sewage sludge in Shanghai wastewater plants [J]. China Water and Wastewater, 2000, 16(5): 19-22.
[6] 国家建设部. CJ 3025 城市污水处理厂污水污泥排放标准[S]. 1993: 2.
Ministry of Construction of PR China. CJ 3025 Wastewater and sludge disposal standard for municipal wastewater treatment plants[S]. 1993: 2.
[7] 国家建设部. CJJ 17城市生活垃圾卫生填埋技术规范[S]. 2001: 20.
Ministry of Construction of PR China. CJJ 17 Technical Code for Sanitary Landfill of Municipal Domestic Refuse[S]. 2001: 20.
[8] 赵乐军, 戴树桂, 辜显华. 污泥填埋技术应用进展[J]. 中国给水排水, 2004, 20(4): 27-30.
ZHAO Lejun, DAI Shugui, GU Xianhua. Application headway of sewage sludge landfill technique [J]. China Water & Wastewater, 2004, 20(4): 27-30.
[9] 高廷耀. 水处理手册[M]. 北京: 高教出版社, 1983: 288-289.
GAO Tingyao. Handbook of water treatment [M].Beijing: Higher Ecation Press, 1983: 255-289.
[10] 朱南文, 徐华伟. 国外污泥热干燥技术[J]. 给水排水, 2002, 28(1): 16-19.
ZHU Nanwen, XU Huawei. Overseas technique of thermal drying sewage sludge [J]. Water Supply and Drainage.2002, 28(1): 16-19.
[11] 刘建国, 聂永丰. 京城垃圾处置[J]. 科技潮, 2004,7: 32-35.
LIU Jianguo, NIE Yongfeng. Treatment of waste in Beijing [J]. Technological Tides, 2004, 7: 32-35.
[12] 陈同斌, 高定, 黄启飞. 一种用于堆肥的自动控制装置: 中国, 0112522.9[P].
CHEN Tongbin, GAO Ding, Huang Q F. A servomechanism for composting: 中国, 0112522.9[P].
[13] 高定, 黄启飞, 陈同斌. 新型堆肥调理剂的吸水特性及应用[J]. 环境工程, 2002, 20(3): 48-50.
GAO Ding, HUANG Qifei, CHEN Tongbin. Water absorbability and application of a new type compost amendment [J]. Environmental Engineering, 2002, 20(3): 48-50.
[14] 高定. 堆肥自动测控系统及其在猪粪堆肥中的应用[D]. 北京: 中国科学院地理科学与资源研究所, 2002: 78.
GAO Ding. The Development of Measuring and Controlling System and Its Application to Swine Manure Composting [D]. Beijing: Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, 2002: 78.
[15] 李美玉, 李爱民, 王志, 等. 发展我国污泥流化床焚烧技术[J]. 劳动安全与健康, 2001, 8: 20-23.
LI Meiyu, LI Aimin, WANG Zhi, et al. Develop sewage sludge fluidized bed incineration technique in our country [J]. Safety & Health at Work, 2001, 8: 20-23.
[16] 杜兵, 张彭义, 张祖麟, 等. 北京市某典型污水处理厂中内分泌干扰物的初步调查[J]. 环境科学, 2004, 25(1): 114-116.
DU Bing, ZHANG Pengyi, ZHANG Zulin, et al. Preliminary investigation on endocrine disrupting chemicals in a sewage treatment plant of Beijing [J]. Environmental Science, 2004, 25(1): 114-116.
[17] 陈同斌, 黄启飞, 高定, 等. 中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势[J]. 环境科学学报, 2003, 23(5): 561-569.
CHEN Tongbin, HUANG Qifei, GAO Ding, et al. Heavy metal concentrations and their decreasing trends in sewage sludge of China [J]. Transaction of Environmental Science, 2003, 23(5): 561-569.
[18] 国家环境保护总局. 城镇污水处理厂污染物排放标准: 中国, 18918-2002[S]. 北京: 中国环境出版社, 2002: 5.
State Environmental Protection Agency. Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant: China, 18918-2002[S]. Beijing: China Environment Press, 2002: 5.
[19] 田宁宁, 王凯军, 柯健明. 剩余污泥好氧堆肥生产有机复混肥的肥分及效益分析[J]. 城市环境与城市生态, 2001, 14(1): 9-11.
TIAN Ningning, WANG Kaijun, KE Jianming. Evaluation of organic complex fertilizer made of excess sludge from municipal wastewater treatment plant [J]. Urban Environment & Urban Ecology, 2001, 14(1): 9-11.
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③ 我国农村生活污水组合处理技术研究进展
农村地区人们的环保意识薄弱,经济相对欠发达,也缺乏生活污水排水收集管网系统及集中处理设施;或是居住比较分散,造成生活污水集中收集困难,造成90%多的生活污水未经处理直接排入河流和湖泊。当前农村生活污水造成的环境污染严重威胁农村水源地的水资源安全,也加剧了淡水资源危机,使耕地灌溉得不到有效保障,最终危害到人畜的生存发展。在国家强调生态文明建设的今天,加强农村生活污水污染控制和治理显得尤为紧迫和重要。
1农村生活污水特征及处理
农村生活用水一般以地表水(例如,河流、沟渠、池塘、堰、湖泊和水库等)、地下水(井、窖)和自来水3者结合使用。我国农村生活污水主要来源于厕所粪便及其冲洗水、洗浴废水和厨房餐饮用水等,可分为灰水和黑水2类。前者由厨房排水、卫生淋浴水、洗衣水构成;后者水由粪便和尿液及其冲洗水构乎滚成[3]。我国农村生活污水具有分散、日变化系数大(通常为3.0~5.0)、间歇性排放,且氨氮含量高、可生化性强、含重金属等有毒有害物质较少等特点[4]。
充分胡咐了解农村生活污水的特点,在结合当地经济水平、自然条件和环境目标的基础上,发展适合我国国情的农村生活污水处理技术,缓解水资源短缺矛盾,改善农村地区生态环境和提高人们生活质量均具有重要意义。根据污水的收集和处理方式的差异,污水处理模式可分为分散式和集中式2大类。
分散处理通常具有投资小、运行费用低、污泥产生量小、受外界影响小、简单耐用以及易于实现水的循环利用等特点。此技术适用于规模较小、人口居住分散、污水不易集中收集农村地区生活污水的处理[5]。目前,我国农村地区应用较多的分散处理技术有人工湿地、高效藻类塘技术、蚯蚓生态滤池等多种方法。然而,随着农村生活污水的组成成分日益越复杂,单一分散处理工艺的出水难以满足受纳水体的环保需求。
同时,不同的生活污水分散处理技术具有各自的优缺点及适用范围,这也都限制了分散处理技术的应用范围与效果。基于此,目前较普遍的处理农村污水的办法是将多种工艺进行组合以达到强化系统的净化能力的目的。当前,根据农村生活污水组合处理技术的作用机理,大致可将它们分为3大类:生物组合技术、生态组合技术、生物-生态组合技术。
2生物组合技术处理农村生活污水
生物处理技术是指通过微生物在好氧、厌氧条件下去除污染物质的技术。该技术占地面积小、污泥产量低,具有良好的耐冲击负荷能力,可处理水量和水质波动性较大的污水。生物处理技术中的厌氧单元(A)使污水中大部分有机物得到降解,降低污水负荷,沉降悬浮物;而好氧单元(O)则进一步去除氮磷等营养物质和有机物。目前广泛应用于农村生活污水的生物组合技术,主要是由A和O组合而成的不同工艺。
2.1A/O工艺
A/O工艺一般是以厌氧处理为前置单元,后接好氧处理的组合工艺。该工艺具有较高的污染物去除率和较好的系统稳定性。李清雪等在厌氧折流板反应器(ABR)后分别增加了跌水曝气和曝气生物滤池处理,发现这2种组合工艺对农村生活污水中COD的去除率比单独采用ABR处理提高了9.5%和24.9%,可见ABR-曝气生物滤池组合工艺对COD的去除效果较好[6]。
针对北方地区多晴少雨,太阳光充足的气候特征,何刚等将厌氧生物滤池+太阳能曝气生物滤池联用,通过太阳能曝气系统提供氧气,进一步降低了系统能耗[7]。
曹大伟等研究开发了地埋式一体化生物滤池,能耗设备仅为1台小型提升水泵,主要是由缺氧池+生物滤池组成,采用拔风管通风和溅水盘强化充氧[8]。
该装置具有良好抗冲击负荷的能力,对污染物的去除效果也较好,对COD、NH3-N、TN、TP的平均去除率分别为63.1%、92.2%、68.6%和47.5%,具有不占用土地资源、能耗和运行费用低特点,较适合在土地资源紧张的南方环湖农村地区推广使用[9]。
2.2A2/O工艺
在A/O前加1个A单元,组成的厌氧-缺氧-好氧(A2/O)工艺,在国内岁做余外很多生物处理技术中广泛应用[10-11]。这种组合工艺有着较长水力停留时间、较低有机负荷,使得缺氧-好氧单元可以维持较低污泥含量,极大地减少剩余污泥的排放量,为组合工艺实现污泥减量化。
高大文等采用升流式厌氧污泥固定床(UAFB)-缺氧-好氧膜生物反应(MRB)组合工艺处理生活污水,不仅对COD、NH3-N去除率达到93.3%、90.6%,同时能够长期维持反应器内较低的污泥含量,减少剩余污泥处理量和缓解膜污染[12]。
周俊等将缺氧槽置于厌氧槽的前端,并增加了微电解铁屑床和复合生物材料,研发出了改进型的合并净化槽。该净化槽采用的是缺氧-厌氧-好氧(A2/O)处理工艺,该工艺一方面有效解决了污水中有机物含量较少,碳源不足,反硝化脱氮效果不佳的问题,另一方面通过传统活性污泥工艺、生物硝化、反硝化工艺和生物除磷工艺的结合,可以较好的同步脱氮除磷。实验结果表明,在HRT为8h,系统回流体积比为75.0%时,3月份对COD、TN和TP平均去除率分别为93.0%、80.0%和94.0%;而8月份则分别为94.0%、76.0%和91.0%[13]。
白晓龙等也对小型净化槽进行了改进,采用折流式厌氧反应器-厌氧生物滤池-生物接触氧化工艺,生活污水采用上流式进水有效的减少了设备堵塞和维修时间[14]。
2.3其他组合工艺
除了常见的A/O、A2/O工艺外,在实际污水处理中还采用一些其他组合工艺。
詹旭等采用5级跌水充氧生物接触氧化法处理农村污水,原水经水泵提升,通过5级跌水充氧,既满足了所需溶解氧又免除了曝气设备,减少了投资成本和运行电耗,使管理工作趋于简单,该工艺对解决经济相对落后农村地区的水环境污染问题,具有较明显的效益[15]。
沈东升等研发了1种地埋式无动力厌氧达标处理设备(,UUAR),该装置采用厌氧污泥床接触池+厌氧生物滤池工艺,流程简单、能耗低。与好氧生物处理相比,UUAR技术设备的基建投资可能略高于好氧处理,但无日常运行费用,且未出现剩余厌氧污泥的积累问题,适合土地紧张、经济落后、自然气候恶劣的偏远农村地区生活污水的分散处理[16]。
徐功娣等在生物净化槽前进行了好氧预挂膜,形成了O-A-O组合工艺,该复合型生物净化槽对NH3-N和TN的去除量较高,有效地降低了高含尿液农村生活污水的负荷,对COD和磷的去除率为59.6%和33.4%[17]。
针对华北农村地区生活污水碳氮较低,吴迪等采用自流式厌氧-3级好氧-缺氧生物膜工艺,利用投加的生物球提高厌氧段的硝化能力;同时,在3级好氧缺氧生物膜段,通过跌水充氧实现硝化和反硝化除磷在同一反应器内进行,从而有效的解决了碳源供给能力的问题。该工艺对农村生活污水中COD、NH3-N、TN和TP去除率为73.7%、90.7%、59.6%和
69.7%[18]。其后,对3级好氧-缺氧生物膜技术进行改进,新工艺增设了回流泵(回流体积比2:1),且提高了厌氧段悬浮填料装填率,改进后出水TN的去除能力有较大提高,达到63.9%[19]。
3生态组合技术处理农村生活污水
生态处理技术是利用土壤-植物(动物)-微生物复合生态系统,通过物理、化学、生物作用对污水中的资源加以利用,对污水中的污染物进行降解和净化的工艺[20]。相对于生物处理技术,生态处理技术一般建设管理费用低、节能耗,具有一定的景观效果,更加注重生态服务价值。在我国广大农村地区,目前应用实施的生态组合处理技术包括同种生态技术的组合和不同生态技术之间的组合。
3.1同种生态处理技术的组合
吴振斌等设计的复合垂直流人工湿地,将下行流池和上行流池串联,底部连通,使污水进入湿地系统中硝化和反硝化作用更加充分,该系统对污水中TN去除效果较好,去除率为43.6%[21]。
针对滇池地区低含量农村污水,刘超翔等采用表面流和潜流式2种人工复合生态床处理工艺,在高水力负荷(30cm/d)条件下,潜流式床体对COD、TN、NH3-N和TP的去除率分别为70.6%、60.6%、80.9%和66.0%,表面流床体则分别为63.1%、61.2%、90.2%和60.2%[22]。相较于单独的人工湿地处理技术,人工湿地的组合技术,提高了湿地的含氧量和有机物,从而改善了硝化作用,提高了湿地对污染物的去除能力,脱氮效果尤其明显。
叶芬霞等人设计的塔式复合人工湿地(TICW)的进水分为2段,一部分污水通过下部进水形成潜流式人工湿地,而另一部分污水则从塔顶流下形成表面流人工湿地,可为湿地后段的脱氮作用提供充足碳源[23]。
张洪玲等采用多级土壤渗滤系统处理太湖流域农村生活污水,COD、NH3-N、TN、TP和SS的平均去除率分别为70.0%、83.0%、59.0%、76.0%和94.0%[24]。郑彦强等将2套地下渗滤系统并行,填充介质选用土壤、陶粒、炉渣和两种自然有机质,也对农村生活污水的处理取得较好的效果[25]。
吉祝美等通过浮床技术在稳定塘水面种植生态植物建立了生态塘,该系统对高含量生活污水中COD、NH3-N、TN和TP均具有较高的去除率,可分别达到55.0%、70.0%、80.0%和75.0%以上[26]。李军状等设计的塔式蚯蚓生态滤池处理系统,每一层塔为一个处理单元,梯度塔层、串联叠层布置。该系统对COD、氨氮、TN和TP处理效果好,且基建及运行费用低,总运行成本为0.671元/m3。该技术在经济不发达农村地区具有良好的应用前景。
3.2不同生态处理技术的组合
王学华等以生态塘为预处理,人工湿地作为后续处理,对太湖三山岛农村生活污水中NH3-N、TN、TP去除率高达95.0%~99.0%、95.0%~98.0%、92.0%~98.0%,且减少进水中SS含量,有效地缓解湿地系统的堵塞。生活污水经过塔式蚯蚓生态滤池的作用,出水负荷和污染物浓度降低,后进入水平潜流式人工湿地,进一步降低了有机物和营养物质的含量,使得出水水质基本达标。这种塔式蚯蚓生态滤池+人工湿地的组合工艺,自动化程度高且管理运行方便,比较适合在经济发达、人口密集的农村地区推广使用。
时建伟等在高效藻类塘的水面上以生物浮床的形式种植植物的组合系统,一方面显著提高了系统运行的稳定性和出水的水质,并且节约了土地,另一方面生物浮床上移栽植物根系通过化感作用有效抑制藻类的生长,同时植物本身也具有一定的景观效果和美化环境的作用[30]。高胜兵等采用植物与土壤渗滤系统联用处理农村生活污水,去除效果较好。该复合体系对生活污水中BOD5、COD、TN、NH3-N、TP的平均去除率分别为73.5%、76.0%、85.0%、89.0%、85.0%[31]。
4生物+生态组合技术处理农村生活污水
生物+生态组合技术是生物和生态处理工艺的结合,前段生物处理主要去除有机物和部分营养物质,后续生态处理进一步脱氮除磷,充分发挥各自的优势,提高出水水质和系统运行的稳定性[32]。相较于生物组合技术和生态组合技术,生物+生态组合技术需综合考虑农村地区的经济条件,南北方地域气候差异,以及用地条件、运行管理、污泥产量和实际工程案例等因素。由于人工湿地是应用最普遍的一种后续生态处理技术,我国农村常见的生物+生态组合技术主要包括生物+人工湿地组合技术和其他生物+生态组合。
4.1生物+人工湿地
生物+人工湿地组合系统中的生物单元可以有效完成对有机物的降解和硝化作用;同时,人工湿地系统能进一步去除氮、磷等污染物。将2者结合应用能够提高污水中的各类污染物的去除率。唐晶等采用接触氧化-人工湿地组合工艺处理农村生活污水,对COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别为68.2%、68.2%、69.5%、86.3%,且效果稳定。其中跌水充氧接触氧化池对COD的去除贡献较大,而人工湿地对TN、TP的去除贡献较大[33]。
在太湖流域农村地区,白永刚等采用滴滤池-人工湿地组合工艺处理生活污水,结果表明滴滤池对COD、NH3-N、TN和TP去除率分别为74.5%、79.2%、33.8%、47.5%,人工湿地的则分别为25.0%、20.8%、66.2%、52.5%[34]。
任珊珊等选择化粪池-人工潜流型湿地工艺和蒋岚岚等采用MBR-人工湿地组合技术在太湖周边农村地区也得到了应用,取得较好的去除效果[35-36]。
针对云南地区气候温和,冬季气温较高,全年适宜植物生长的特点,李文卿采用改良A2/O一人工潜流湿地组合处理系统,同时在人工湿地加入了高吸附磷的基质。该系统对污水中COD、BOD5、TN、NH3-N、SS的平均去除率分别达到80.5%、84.3%、91.8%、93.2%、86.4%,TP去除率始终保持在75.7%以上。
江西省吉安市新干县河头村采用太阳能驱动生物滤塔-人工湿地组合工艺处理生活污水,该系统通过太阳能提供动力,射流喷射器充氧,处理效果好,且运行费用低,操作简单,可以实现无人看守,适宜在经济落后,偏远农村地区推广应用[38]。
余浩等采用“水解池-滴滤-人工湿地”3种工艺组合处理农村生活污水,同时将珍珠岩矿渣、陶粒和石膏等分层放置滴滤池中,水力负荷可达4.0~8.0m3/(m2˙d),该组合工艺对COD、TN和TP的去除率均超过90.0%[39]。钟秋爽等选择厌氧-接触氧化渠-垂直潜流型人工湿地组合工艺处理农村生活污水,其中接触氧化渠的作用是为后续人工湿地充氧;而厌氧池、接触氧化渠和人工湿地对COD、NH3-N和TP均有较高的去除率,但厌氧池去除率较稳定,最高可达72.0%、49.5%和66.4%[40]。
4.2其他生物+生态
吴召富等设计的淹没式生物膜-稳定塘组合技术取消了二沉池和污泥回流,该系统对COD、NH3-N、TN和TP的平均去除率分别为84.3%、97.0%、80.2%和77.3%,且生物膜系统出水污泥含量基本为0,后续经稳定塘处理后的出水水质良好,满足回用标准[41]。张增胜等对崇明岛的农村生活污水采用生物净化槽-强化生态浮床(BPT-EEFR)组合处理工艺,结果表明该组合技术不仅对COD、NH3-N、TN、TP及SS的去除效果较好,同时占地面积小、造价费用低、便于维护管理。
由生物浮床、生物接触氧化以及河道生态系统构成的生态组合系统,也对农村生活污水中NH3-N、TN、TP、COD具有良好的去除效果。但该组合系统对污染物的去除率受季节影响,与秋季相比,夏季对污染物去除率较高,且污染物的去除率随HRT的增加而提高,而4d后变化则趋于稳定[43]。
5结论与展望
我国幅员辽阔,在农村选择生活污水处理技术时应该因地制宜,综合考虑当地的地形地貌、水文和气候条件以及经济发展水平,以及各种污水处理技术的特点和适用范围。实际应用中通过科学设计、优化组合,达到技术上的互补,发展具有较高水力负荷和小规模设备化特征,易于操作管理的多种处理单元的复合创新技术。农村污水处理方兴未艾,任重道远,将科学、社会因素有机结合,可大大提高农村水环境治理成效,因此,除技术研发外,应加强以下方面工作:
(1)发挥院落式单元处理作用。建议每家每户建设化粪池,对厕所污水、洗浴污水和餐饮污水进行初步处理。
(2)加强污水处理工艺或设施的运管技术研究,进一步开发适合于农村的易操作、少维护、低成本的运行模式、工艺。
(3)农村污水处理后可进行资源回用。由于农村生活污水主要为N、P等营养元素,经处理后可就近用于农业灌溉。
(4)提高农民生态环保意识。积极开展推广使用生物菌肥、有机肥宣传教育活动,引导农民减少化学肥料使用。
(5)逐步建立相应的法律法规。根据我国农村实际,参考相关环保标准,制定适合于我国的相关技术标准和规程,同时,制定相关政策法规,完善奖惩政策,将农村水污染的治理纳入法制化的轨道。
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④ 清洗污水处理设备需要注意哪些问题
一、略二、略三、格栅、沉淀格、调节池安全操作1.格栅截留的较大的浮渣和长纤维,每间隔2小时,应清理一次格栅,防止污染物堵塞格栅,产生污水处理事故。2.沉淀格每行两个月清理一次,有污泥泵把池内沉积物抽到污泥浓缩池,尽量避免大量泥渣进入调节池。3.清理沉淀格时把进水闸板关好,打开调节池进水闸板,废水直接进入调节池。4.调节池在运行时保持水位低于沉淀格的出水堰,水位差0~0.5m即可;5.定期对调节池内沉积泥渣清出,防止大量泥渣沉积,造成有效容积减少,大量泥渣进入后级处理系统。6.进入调节池废水酸碱度:一般PH为6-9。特殊时,进水最高可为PH
9-10.5,超过上述规定值时,应加酸碱调节。四、水解酸化池、厌氧池、好氧池安全操作1.保证水解酸化池有效水位稳定,5.50~5.55m之间。2.温度:一般为10-45?C,适宜温度为15-35?C,此范围内温度变化对运行影响不大。3.PH:厌氧水解酸化工艺,对PH要求范围较松,即产酸菌的PH应控制4-7范围内;完全厌氧反应则应严格控制PH,即产甲烷反应控制范围6.5-8.0,最佳范围为6.8-7.2,PH低于6.3或高于7.8,甲烷化速降低。当高于10.5时应检验进水PH值并加酸碱调节;好氧PH一般为6-9,特殊时,进水最高可为PH
9-10.5,超过上述规定值时,应加酸碱调节。4.营养物:厌氧反应池营养物比例为C:N:P=(350-500):5:1,好氧反应池营养物比例为:100∶5∶1。5.溶解氧:好氧反应池溶解氧一般在1~3mg/l,曝气池出口处溶解氧控制在2.5mg/l较为适宜。6.厌氧池要定期进行污泥内回流搅拌,防止污泥流失,以厌氧池出水SS偏高来判断,1~2次/月。7.每天都要取样分析常规指标(COD、SS、PH、色度等)至少1次。8.每班工作人员都要对污水系统各个池体巡查至少2次,查看运行状况,发现问题及时处理,严重事故应汇报上级主管。五、一级提升泵、二级提升泵安全操作1.一级提升泵两台(一用一备),二级提升泵两台(一用一备)。2.水泵开机前检查运转(手盘动)和润滑情况。3.检查相关阀门是否处于正常位置。4.合上电源开。5.电柜上的选择开关拨至自动位置,然后按启动按扭,待旁路指示灯亮后开出水阀,出水阀开度以水量的多少为标准,满负荷水量为250m3/h。6.水泵启动时,机旁不得站人,操作人员在水泵开启至运行稳定后,方可离开。7.严禁空泵运转和超载,正常运转温度应不大于65℃,防止设备事故。8.水泵在运行中,必须严格执行巡回检查制度:(1)检查各个仪表工作是否正常、稳定,特别注意电流表是否超过电动机额定电流,电流过大,过小应立即停机检查。(2)根据进水量的变化及工艺运行情况,应调节水量,保证处理效果。(3)注意机组的响声,振动情况。(4)检查轴承电机温升情况,发现异常应立即停机,通知值班调度。(5)水池水位应保持正常。9.停机操作(1)达不到工艺要求或接受调度指令,应立即停机,关闭其闸门。(2)备用泵应每星期用手旋转泵轴180°,并注意轴承处油位标记,及时加油。10.事故的处理(1)发现设备有异常情况,立即停机,应报告调度,并记录值班记录簿内。(2)由于电气原因引起停机时,应立即报告调度进行处理,不得自行修理电气设备,并记人值班记录簿内。(3)发现电动机异常现象,应立即停止运行,并报告调度,请示处理,并记人值班记录簿内。11.一级提升泵进水量应与二级提升泵出水量持平,保证水解酸化池有效水位稳定。五、鼓风机安全操作1.鼓风机三台(二用一备),三台风机轮换使用,每项12个小时更换一次。2.检查油箱润滑油位,应处于油尺上,下限之间,按要求投加规定的润滑油,严禁无油或却油运行,否则将造成事故。3.检查电控柜,应无报警显示,如有报警,查明原因给于消除
。4.风机启动前应关闭出气阀,空载启动风机。5.确认风机可启动后,按启动键。6.待风机运行正常无误后再徐徐打开出气阀,观察风机负载情况,电柜显示电流不能超过电机额定电流,控制阀门开度。7.应严格观察其运转状态,注意风机的电流、温度、振动、不得有噪声和运转异常情况,如有异常,要及时并按时做好记录。8.严格执行巡视检查制度,一旦发现异常,必须及时查明原因给予排除。9.停机:先关出气阀,再按风机“停止”键,停止风机运行并。10.停机过程中,操作者应继续监视机器仪表及整个状态的变化,并在最后作好记录。六、物化反应池、物化沉淀池安全操作1.物化反应池注要是控制混凝剂的加药量;混凝剂的投加量视反应池的絮凝效应而定,调节混凝剂控制阀,使反应池能见到清晰砚花为宜(混凝剂不宜过量)。2.每班要求2小时巡视检查并清理出水堰及出水槽内壁截留杂物及漂浮。3.观察水质变化情况,及时排泥,排出物略见清液为度。4.每班至少两次用量筒观察出水水质,不允许二沉池有污泥漂浮现象。5.在沉淀周边至少挂一个救生圈,以防事故应急时用。七、周边刮吸泥机安全操作1.起动前必须检查电源是否接通,各传动部份是否已经加油。2.关闭真空阀门,启动真空泵,形成真空虹吸后停止真空泵。3.根据刮泥机(吸泥机)按钮指示起动刮泥(吸泥)。4.排泥时间以排出物略见清液为度或浓缩池泥满为止。5.停止刮泥机并打开真空阀。6.经常检查,运转部位的温升情况,如果过高,应立即停机并向主管部门反映,处理后方可进行。7.经常检查各部位的紧固情况,如有松动立即紧固。8.要经常检查排渣斗的排渣情况,如排渣情况不好,要请有关人员调整排渣板距离。9.经常检查吸泥机,吸泥管道通畅程度,调节排泥阀调,调节泥量大小,或启动真空泵,稀释污泥浓度,让管道通畅,并调节至最佳状态。10.运转结束,必须认真填写运转记录,如有特殊情况除详细记录外,还要及时向主管部门汇报。八、污泥浓缩池安全操作1.根据工艺及运行要求开启浓缩池的进泥和出泥阀门。2.污泥浓缩池是浓缩二沉池污泥,因此必须经常检查二沉池的排泥阀门,并及时保证排泥。3.浓缩池的刮泥机根据工艺要求启动关闭,运转中至少每二小时要巡视检查机械运转情况一次。4.浓缩池的出泥含水率,应控制在95—97%为好。5浓缩池的出水堰口、水槽和出水井要保持通畅、清洁。九、注意事项1.上班前认真进行交接班,并做好交接班记录,对运行各单元情况进行核对,特别查清运行不正常单元,排除故障,恢复正常运行。2.执行巡检制度,对污水站进行一次系统检查,检查运转设备润滑状况。特别注意水泵、风机润滑油位,严禁少油、无油运转,避免设备事故。3.下班前应进行巡检,发现问题及时解决或做好记录,做好交接班记录,认真交接班。4.在运行过程中,值班人员要勤巡视,一级提升泵与二级提升泵的流量要保持平衡,加药量要控制在最佳状态。如遇机电设备故障,应及时报告主管部门从速排除,方可投入运行。鼓风机每运行12小时进行轮换。
⑤ 关于污水处理厂污泥处置的申请报告模板
城市污泥同处理处置式本效益析
——北京市例
张义安高 定陈同斌*郑砥李艳霞
科院理科与资源研究所环境修复北京 100101
摘要:北京市例估算同电价及运输距离填埋、焚烧及堆肥等式城市污泥处理处置本基础讨论各种处理处置案前景展望北京市污泥处理处置路污泥填埋定期内主要处理处置式所占比例逐渐降;堆肥经济较行处理处置式适合力推广;随着经济实力与技术水平提高焚烧适用于别特殊点同析政府补贴污泥处理处置效益影响
关键词:城市污泥;处理处置本;填埋;焚烧;堆肥
图类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2006)02-0234-05
城市污泥污水处理副产物含水率97%计算体积占处理污水0.3%~0.5%[1]深度处理产泥量增加50%~100%目前我每排放干污泥约1.3×106 t并约10%速率增加
北京市全区域规划污水排放量330×104 m3/d其2003市区污水排放量约230×104 m3/d[2]规划建设14座污水处理厂2015污水处理能力预计超320×104 m3/d处理率超90%2008北京市新增9座水处理厂深度处理能力由目前1×104 m3/d提高47.6×104 m3/d届每产含水率 80% 城市污泥超80×104 m3北京市污水处理厂——高碑店污水处理厂污泥外运运输费用占全厂运行费用1/3[3]
城市污泥量产已引起益严峻二污染并城市污水处理行业瓶颈污泥处理处置率低其非重要原投资运行本面限制目前止未见关于同污泥处理处置案经济析导致同单位设计员案选择存较盲目性本文北京例几种典型城市污泥处理处置式进行经济析便城市污泥处理处置技术选择提供参考依据
1 城市污泥处理处置本估算
1.1 估算
1 t干污泥(DS)计算基准综合本=运行本+设备折价本运行本目前较熟处理处置式进行估算
北京市污泥机械脱水效通80%左右各案本估算涉及或包括焚烧、运输、填埋等3流程;设备折价本取15 a使用限折旧7%社利率10%即折价17%设备工作数8000 h计设备折价=设备价格×指数×0.17/8000
1.2 估算细则
(1)单位本
填埋:垃圾卫填埋本约60~70 ¥/t污泥填埋按照压实垃圾∶土∶污泥容重比0.8∶1∶1污泥填埋本48~56 ¥/t取52¥/t
干化:干燥能耗与脱水量比燃气加热效率85%、锅炉热效率70%、程热损失5%水蒸发能耗150 (kW?h)/t每除1 t水设备投资180×104¥[4]
焚烧:目前采用流化床技术每h焚烧1 t干化污泥设备本528×104¥污泥按干质量减量60%焚烧运行费用24¥/t烟气处理消耗NaOH量约37 kg/t折价约128¥/t [5]
电价:北京市工业电价高峰期、平段区、低谷期别0.278、0.488、0.725¥/(kW?h)按同补贴案电价设定0.30、0.60¥/(kW?h)
运费:北京市运输价格0.45~0.65¥/(t?km)间污泥特殊固体废物需特殊箱式货车运送价格处于高端另外近运输价格涨趋势运费取0.65 ¥/(t?km)
外干化及焚烧均按设备本添加30%物耗工管理费及土建配套费
(2)污泥含水率
污泥机质水含量较高填埋存系列问题前主要关土力性能含水率高于68% 需按m(土)∶m(污泥)=0.4~0.6比例混入土 [6-8]含水率降低污泥性状存突变填埋脱水目标设定80%、30%
含水率污泥焚烧处理关键素机质含量高、含水率低利于维持自燃降低污泥含水率降低污泥焚烧设备及处理费用至关重要般污泥含水率降至与挥发物含量比于3.5形自燃[9]北京市污泥机物含量45% 使污泥维持自燃焚烧水含量应于61.2%朱南文总结几种外污泥热干燥技术污泥干燥至10%含水率[10]污泥焚烧综合本随干燥程度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降简化起见本文污泥保持热量平衡燃烧估算前提再进行高水加入重油本估算污泥焚烧干化目标定:60%10%
表1 北京市填埋场概况[11]及离污水处理厂近距离
Table 1 Description of landfill sites and wastewater treatment plants
填埋场 填埋场位置 处理规模/(t?d-1) 预计关闭间 近污水处理厂 近直线距离/km 1)
北神树 通县渠乡 980 2006 高碑店 20
安定 兴区安定乡 700 2006 红门 36
六屯 海淀区永丰屯乡 1500 2017 清河 15
高安屯 朝阳区楼梓庄乡 1000 2018 高碑店 15
阿苏卫 昌平区汤山乡 2000 2012 清河、北河 40
焦家坡 门沟区永定镇 600 2011 卢沟桥 15
1) 近距离数据作者实测
综所述污泥处理处置式计:堆肥别干燥至含水80%、30% 填埋干燥至含水
60%、10%焚烧
1.3 填埋本
填埋本=能耗本+运输本+填埋场本+设备折价本
能耗本=[1/(1-η0)-1/(1-ηe)]×150×α×Pele
运输本=0.65×L /(1-ηe)
填埋场本=βPf /(1-ηe)
设备折价=[1/(1-η0)-1/(1-ηe)]×180×α× 0.17×104/8000
其η0、ηe别处理处置始、末含水率;Pele电价¥/(kW?h);L运输距离km;α土建及工配套费指数1.3;β体积系数含水率≥68%1.4~1.6间取1.5含水率<68%取1;Pf填埋场填埋价格40~60¥/t取52¥/t
污泥填埋运输距离:北京市现填埋场容量足满足垃圾处置需求即使规划填埋场建富余填埋能力限污泥填埋需另外觅新建填埋场随着城市发展及填埋场质条件要求运输距离越越远参照表1污泥
填埋运输距离40 km估算今填埋本别取50、100 km作近期及远期填埋场运输距离
1.4 堆肥本及收益
城市污泥经堆肥害化处理进行土利用际普遍采用处理处置式强制通风静态垛堆肥处理泥堆肥主流技术其处理本与污泥初始含水率、处理规模、堆肥厂与污水处理厂间距离及设备原产等素相关堆肥厂宜建污水处理厂周围运输本计0堆肥本主要由鼓风、烘干、筛能耗调理剂及设备折价本组目前堆肥产品市场销售价格350~500¥/t扣除15%含水率取500¥/t DS
利用CTB堆肥自控制系统[12,13]进行强制通风静态垛堆肥河南省漯河市城市污泥堆肥厂应用结表明污泥含水率高于80%鼓风能耗40~60 (kW?h)/t DS间取60 (kW?h)/t DSCTB调理剂价格300 ¥/t损耗率般5% [14]经10~14 d堆肥污泥干物质减量30%含水45%采用热干燥技术烘干至含水15%脱水负荷0.45 t/t DS;调理剂烘干前筛自晾干需筛能耗;筛负荷共9.3 t/t DS筛能力1 t/h功率3 kW全程能耗95 (kW?h)/t DS考虑未知能耗取100 (kW?h)/t DS
设备折价:处理干污泥能力 0.3×104 t/a污泥堆肥厂设备投资约700万¥设备折价182 ¥/t DS(含占本)取200¥/t DS
1.5 焚烧本
考虑焚烧废气排放等问题外运30 km焚烧佳取30 km;焚烧按干物质减量60%烧余物需运至填埋场填埋运输距离取50 km参考表3知干燥至10%焚烧本较干燥至60%低干燥程度越高焚烧厂占面积越焚烧前干化至10%宜
1.6 干化农用本
未经稳定化处理污泥存施用安全危险考虑干化稳定效较差安全性限再估算
2 讨论与析
2.1 处理本经济效益
表2 处理处置1 t城市污泥(干质量)所需本及其效益
Table 2 Comparison of the estimated cost and benefit of sewage sludge treated and/or disposed by different ways
填 埋
干化 运输 填埋 综合本/¥
目标 能耗/¥ 设备折价/¥ 距离/km 运费/¥ 填土比例 费用/¥
80% 0 0 50 163 50% 390 5531)5532)
30% 2091)4182) 178 50 46 0 74 5071)7162)
80% 0 0 100 325 50% 390 7151)7152)
30% 2091)4182) 178 100 93 0 74 5541)7632)
焚烧
干化 焚 烧 烧余物 综合本/¥
目标 能耗/¥ 设备折价/¥ 运行/¥ 设备折价/¥ NaOH/¥ 运费/¥ 填埋/¥
60% 1461)2932) 124 60 365 128 13 20 8561)10022)
10% 2281)4552) 193 27 162 128 13 20 7711)9982)
堆 肥
能耗/¥ 设备折价/¥ 调理剂损耗/¥ 总本/¥ 销售/¥ 总效益/¥
391)782) 200 75 3141)3532) 410 961)572)
1) 电价取0.30 ¥/(kW?h);2) 电价取0.60 ¥/(kW?h)
各种处理式处理本估算程及结表2所示由表2知污泥处理处置堆肥式本
低约300~350¥/t DS;填埋式约500~760¥/t DS焚烧式本高约800~1000¥/t DS堆肥本低于填埋式显著低于焚烧式随运输距离增加填埋本显著高于堆肥本外污泥焚烧处理性投资运行维护费用高
各种处理式污泥填埋没资源收效益零;考虑污泥热值水平收焚烧热能能性较低净效益影响;污泥干化起脱水效稳定化效限加干化程容易产爆炸肥效缓慢等问题宜提倡;产品销售良情况按电价同堆肥处理盈利50~100¥/t DS
2.2 各种处理处置技术优缺点
现部填埋场设计建造标准低、缺乏污染控制措施存稳定性差等问题导致散发气体臭味污染水能保证填埋垃圾安全延缓污染没终消除污染些家述问题降低程度制定待处理污泥物理特性低标准使污泥填埋处理本增加例德要求填埋污泥干基含量低于35%避免污泥机物解造水污染1992德发布《城市废弃物控制处置技术纲要》要求2005起任何填埋处理物质其机物含量超5% [15]意味着污泥即便经干燥满足填埋要求污泥填埋面临填埋场、公众及规等重压力填埋本逐步升高近外污泥填埋处理式比例越越[6]
否推广堆肥处理城市污泥首先应切实评估施用污泥堆肥潜环境风险杜兵等[16]研究表明同外相比北京市某典型污水处理厂酚类、酞酸酯类、环芳烃类均处于污染程度较低水平堆肥处理持续高温确保杀灭病菌保证污泥农用安全陈同斌等[17]城市污泥重金属含量及其变化趋势研究结表明我城市污泥平均含量普遍较低金属含量基本未超农用标准[18]且呈现逐渐降趋势近相关研究证明:科合理进行城市污泥农用造土壤农产品重金属污染问题[19]我城市污泥土利用重金属环境风险并像想象严重
焚烧减量显著含水80%污泥焚烧减容率超90%污泥含种机物焚烧产量害物质二恶英、二氧化硫、盐酸等受内焚烧技术限制二恶英污染问题尚未解决重金属烟雾与燃烧灰烬能造二污染外焚烧浪费污泥营养物质比三种处理处置式污泥焚烧占面积综合本高设备维护要求高环保风险较些利处都限制污泥焚烧技术广泛应用
综所述堆肥处理实现污泥资源化利用科合理施用保证卫安全及重金属安全同较经济行污泥处理处置技术主要发展向市场销售角度看污泥堆肥产品销售渠道待改善各种处理式优缺点概括于表3(页)
2.3 电价影响及政府补贴
电价影响污泥处理处置本电价0.60¥/(kW?h)降低0.30 ¥/(kW?h)各种处理式综合本别降低40~230 ¥/t DS电价取至用电低谷期电价或者更低本进步降低
表3 各种处理处置技术优缺点比
Table 3 Comparison of landfill, composting and incineration for sewage sludge
处理处置式 收支平衡/(¥?t-1) 1) 技术难度 场要求 能否资源化 害化程度
填埋 -507~ -763 简单 能 延缓污染, 没终消除污染风险
堆肥 57~96 较简单 较 能 重金属低于农用标准达害化要求
焚烧 -771~ -1000 技术设备要求高 能 尾气能带二污染
1) 运输距离100 km、电价0.60 ¥/(kw?h), 80%含水率填埋本略低于30%含水率填埋, 其占者5.25倍, 综合考虑采取30%填埋
污泥含水80%及60%填埋占别30%填埋5.25倍、1.75倍政府通补贴降低电价等调控手段污水处理投入合理配其污泥处理单元降低污泥处理单元焚烧本、填埋占降低堆肥本政府补贴发挥经济杠杆作用调控污泥处理行业投入产状况利于污泥处理处置行业健康发展总污泥处理处置应该适宜政府补贴
3 结论
(1)污泥堆肥本随电价变化约300~350 ¥/t DS堆肥销售补偿部处理本使污泥堆肥达微利水平合理施用堆肥提供养机质污泥处理处置技术重要向
(2)污泥填埋操作简单其本约500~760 ¥/t DS高于堆肥处理考虑土资源益稀缺及二污染问题且发达家经验看污泥填埋逐步受限制其应用比例应逐渐减少
(3)污泥焚烧减量效明显其初始投资及运行费用高综合本约771~1000 ¥/t DS其设备维护复杂尾气处理造二污染
参考文献:
[1] Edward S R, Cliff I D. 工程与环境引论[M]. 北京: 清华版社, 2002.
Edward S R, Cliff I D. Introction to engineering & the environment [M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2002.
[2] 柯建明, 王凯军, 田宁宁. 北京市城市污水污泥处理处置问题研究[J]. 沼气, 2000, 18(3): 35-36.
KE Jianming, WANG Kaijun, TIAN Ningning. Disposal of excess sludge from urban wastewater treatment plant in Beijing city [J]. China Biogas, 2000, 18(3): 35-36.
[3] 彭晓峰, 陈剑波, 陶涛, 等. 污泥特性及相关热物理研究向[J]. 科基金, 2002, 5: 284-287.
PENG Xiaofeng, CHEN Jianbo, TAO Tao, et al. The specialties of sludge and associated thermal physical issues [J]. China Science Fund, 2002, 5: 284-287.
[4] 何品晶, 邵立明, 宗兵. 污水厂污泥综合利用与消纳行性途径析[J]. 环境卫工程, 1997, 4:21-25.
HE Pinjing, SHAO Liming, ZONG Bingnian. The feasible way analysis on comprehensive utilization and outlet of sludge in sewage treatment plant [J]. Environmental & Sanitary Engineerin,. 1997, 4:21-25.
[5] 邓晓林, 王华, 任鹤云. 海城市污水处理厂污泥处置途径探讨[J]. 给水排水, 2000, 16(5): 19-22.
DENG Xiaolin, WANG Guohua, REN Heyun. Discussion at the treatment and disposal of the sewage sludge in Shanghai wastewater plants [J]. China Water and Wastewater, 2000, 16(5): 19-22.
[6] 家建设部. CJ 3025 城市污水处理厂污水污泥排放标准[S]. 1993: 2.
Ministry of Construction of PR China. CJ 3025 Wastewater and sludge disposal standard for municipal wastewater treatment plants[S]. 1993: 2.
[7] 家建设部. CJJ 17城市垃圾卫填埋技术规范[S]. 2001: 20.
Ministry of Construction of PR China. CJJ 17 Technical Code for Sanitary Landfill of Municipal Domestic Refuse[S]. 2001: 20.
[8] 赵乐军, 戴树桂, 辜显华. 污泥填埋技术应用进展[J]. 给水排水, 2004, 20(4): 27-30.
ZHAO Lejun, DAI Shugui, GU Xianhua. Application headway of sewage sludge landfill technique [J]. China Water & Wastewater, 2004, 20(4): 27-30.
[9] 高廷耀. 水处理手册[M]. 北京: 高教版社, 1983: 288-289.
GAO Tingyao. Handbook of water treatment [M].Beijing: Higher Ecation Press, 1983: 255-289.
[10] 朱南文, 徐华伟. 外污泥热干燥技术[J]. 给水排水, 2002, 28(1): 16-19.
ZHU Nanwen, XU Huawei. Overseas technique of thermal drying sewage sludge [J]. Water Supply and Drainage.2002, 28(1): 16-19.
[11] 刘建, 聂永丰. 京城垃圾处置[J]. 科技潮, 2004,7: 32-35.
LIU Jianguo, NIE Yongfeng. Treatment of waste in Beijing [J]. Technological Tides, 2004, 7: 32-35.
[12] 陈同斌, 高定, 黄启飞. 种用于堆肥自控制装置: , 0112522.9[P].
CHEN Tongbin, GAO Ding, Huang Q F. A servomechanism for composting: , 0112522.9[P].
[13] 高定, 黄启飞, 陈同斌. 新型堆肥调理剂吸水特性及应用[J]. 环境工程, 2002, 20(3): 48-50.
GAO Ding, HUANG Qifei, CHEN Tongbin. Water absorbability and application of a new type compost amendment [J]. Environmental Engineering, 2002, 20(3): 48-50.
[14] 高定. 堆肥自测控系统及其猪粪堆肥应用[D]. 北京: 科院理科与资源研究所, 2002: 78.
GAO Ding. The Development of Measuring and Controlling System and Its Application to Swine Manure Composting [D]. Beijing: Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, 2002: 78.
[15] 李美玉, 李民, 王志, 等. 发展我污泥流化床焚烧技术[J]. 劳安全与健康, 2001, 8: 20-23.
LI Meiyu, LI Aimin, WANG Zhi, et al. Develop sewage sludge fluidized bed incineration technique in our country [J]. Safety & Health at Work, 2001, 8: 20-23.
[16] 杜兵, 张彭义, 张祖麟, 等. 北京市某典型污水处理厂内泌干扰物初步调查[J]. 环境科, 2004, 25(1): 114-116.
DU Bing, ZHANG Pengyi, ZHANG Zulin, et al. Preliminary investigation on endocrine disrupting chemicals in a sewage treatment plant of Beijing [J]. Environmental Science, 2004, 25(1): 114-116.
[17] 陈同斌, 黄启飞, 高定, 等. 城市污泥重金属含量及其变化趋势[J]. 环境科报, 2003, 23(5): 561-569.
CHEN Tongbin, HUANG Qifei, GAO Ding, et al. Heavy metal concentrations and their decreasing trends in sewage sludge of China [J]. Transaction of Environmental Science, 2003, 23(5): 561-569.
[18] 家环境保护总局. 城镇污水处理厂污染物排放标准: , 18918-2002[S]. 北京: 环境版社, 2002: 5.
State Environmental Protection Agency. Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant: China, 18918-2002[S]. Beijing: China Environment Press, 2002: 5.
[19] 田宁宁, 王凯军, 柯健明. 剩余污泥氧堆肥产机复混肥肥及效益析[J]. 城市环境与城市态, 2001, 14(1): 9-11.
TIAN Ningning, WANG Kaijun, KE Jianming. Evaluation of organic complex fertilizer made of excess sludge from municipal wastewater treatment plant [J]. Urban Environment & Urban Ecology, 2001, 14(1): 9-11.
⑥ 污水处理中的" 倒AAO工艺"说明,谢谢
http://down.sinoaec.com/tech/detailprof46081GP.htm
倒置A2/O工艺的原理与特点研究
摘要:通过短时厌氧环境的生化特性、厌氧/缺氧环境倒置效应和小型系统平行对比试验,较系统地研究了倒置a2/o工艺的原理和工艺特点。指出:聚磷菌厌氧有效释磷水平的充分与否,并不是决定其在后续曝气条件下过度吸磷能力的充分必要条件。推进聚磷菌过度吸磷的本质动力与厌氧区hrt和厌氧环境的厌氧程度有关。
关键词:污水处理 脱氮 除磷 倒置a2/o工艺
principle and characteristics of reversed a2/o process
zhang bo 1,gao ting yao 2
(1departof environeng,qing construction institute,qing 266033,china;2 state key labof pollution control and resource reuse,tongji univ,shanghai 200092, china)
abstract:the biochemical characteristics of short time retention in anaerobic zone and sequence reversing of anaerobic and anoxic zones on phosphorus release and uptakewere studied in bench scale experiments the results showed that:(1) the effective phosphorus release, fully or not, is not the sufficient and necessary condition deciding the ability of excess puptake to a certain extent,a relativelylonger hrt and a more sufficient anaerobic environment proce a stronger potential of excess puptake in the following aerobic condition(2) a much better effect of n-p removal can be obtained in biological nutrient removal process by reversing the position of anaerobic and anoxic zones and turning into reversed a2/o process its phosphorus and nitrogen removal rates are markedly higher thanthat of conventional a2/o process, whereas the cod removal rates are about equal
keywords: wastewater treatment;nitrogen removal;phosphorus removal;reversed a2/o process
常规生物脱氮除磷工艺呈厌氧(a1)/缺氧(a2)/好氧(o)的布置形式。该布置在理论上基于这样一种认识,即:聚磷微生物有效释磷水平的充分与否,对于提高系统的除磷能力具有极端重要的意义,厌氧区在前可以使聚磷微生物优先获得碳源并得以充分释磷〔1〕。但是,①由于存在内循环,常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际上只有一少部分经历了完整的释磷、吸磷过程,其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区,这对于除磷是不利的;②由于缺氧区位于系统中部,反硝化在碳源分配上居于不利地位,因而影响了系统的脱氮效果;③由于厌氧区居前,回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响,为了避免该影响而开发的一些新工艺(如uct等)趋于复杂化;④实际运转经验表明,按照缺氧—好氧两段设计的脱氮工艺系统也常常表现出良好的除磷能力〔2、3〕。因此,常规生物脱氮除磷工艺(a1/a2/o)布置的合理性值得进一步探讨。
1 材料与方法
活性污泥取自污水生物脱氮除磷小型试验系统,污水取自实际城市污水。污水和污泥的性质见表1。
表1 污水和污泥的性质 污水 污泥
cod(mg/l) 400-800 mlss(g/l) 3.0-4.0
bod5(mg/l) 150-450 vss/ss 0.60-0.64
tn(mg/l) 45-65 n含量(mgn/gvss) 110-130
tp(mg/l) 2.5-10.0 p含量(mgn/gvss) 48-60
vfa(mg/l) 25-173 svi 180-230
2 试验结果与讨论
2 1短时厌氧环境及其对聚磷菌的影响
短时厌氧环境在生物脱氮除磷系统中具有关键性作用,本试验目的是考察短时厌氧环境的生化特性及其对聚磷菌释、吸磷行为的影响。
⑦ 环保法有没有规定污水排放多久检测一次
现在国家对污水排放进行有组织达标排放。对企业排污口安装在线监测设备,进行24小时不间断监测。国家要求每3个月对设备进行比对,检测准确度。
⑧ 安康今年哪些县在建污水处理厂
岚皋污水处理厂项目位于城关镇耳朳村徐家河坝,占地36 亩,工程总投资5890 万元,建设规模为日处理能力近期7000 吨、远期7000 吨。
石泉县县城污水处理厂位于城关镇新桥村尾子沟,项目总占地30亩,一期工程总投资6780万元,采取目前最先进的微暴氧化沟工艺,污泥采取机械化浓缩脱水工艺,设计规模为近期日处理污水1万立方米,远期日处理污水2万立方米,工程建设工期18个月,11月30日正式开工建设,计划2012年5月完成设备安装和调试,7月底投入使用。
汉阴县污水处理厂位于城关镇五一村,建设总规模为日处理污水2 万吨,工程占地26.41 亩,总投资7020万元。其中近期日处理污水1万吨,远期日处理污水2万吨。11月10日开工。
紫阳县城区污水处理厂位于紫阳县火车站“紫阳隧道”东出口外侧,总占地面积8530平方米。总投资6000余万元,设计日处理污水8000吨,污水处理采用CASS工艺、污泥采用机械浓缩脱水工艺、臭气处理采用生物出臭工艺。11月29日开工。
石泉县污水处理厂
旬阳县污水处理工程总投资1.91亿元,污水处理设计规模6万立方米/天,其中一期2万立方米/天,二期4万立方米/天,工程采用氧化沟工艺,污水处理后水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准,污水收集面积12.6平方公里,计划36个月建成。你可以去中国污水处理工程网的风向标看看,我都在那上面看。安康市所有污水处理厂在去年11月底全部开工了,具体的你去中国污水处理工程网的风向标看吧