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
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