城市污泥堆肥在园林绿化中应用示范工程可行性报告.doc

1、污水处理厂污泥堆肥用于园林绿化示范工程可行性报告书编制：苏州市格立尔环保技术有限公司地址：苏州市吴中区新门路 18 号电话：0512-66359442传真：0512-66359542日期：2010 年 2 月 2 日城市污泥堆肥用于园林绿化工程实例项目建议书 苏州格立尔环保技术有限公司I目 录第一章 项目背景 .- 1 -1.1 污泥的来源 .- 1 -1.2 城市污泥产量 .- 3 -1.3 城市污泥特性 .- 4 -1.3.1 污泥含水率 .- 4 -1.3.2 污泥密度 .- 4 -1.3.3 污泥热值 .- 4 -1.3.4 污泥粒度 .- 5 -1.3.5 污泥的化学组成 .- 5

2、-1.3.6 污泥中的重金属 .- 5 -1.3.7 污泥中的有机物 .- 6 -1.3.8 污泥的矿物组成 .- 6 -1.3.9 污泥中的微生物体 .- 7 -第二章 目前污泥处置存在的问题 .- 8 -2.1 卫生填埋 .- 8 -2.2 焚烧 .- 8 -2.3 农田利用 .- 9 -2.4 建筑材料 .- 9 -2.5 园林绿化 .- 10 -2.6 小结 .- 10 -第三章 园林绿化用肥的市场需求 .- 12 -3.1 园林绿化用肥指标 .- 12 -3.2 园林绿化施肥周期及对肥份要求 .- 13 -3.3 园林用肥市场需求分析 .- 15 -3.3.1 园林绿化以及公路绿化市

3、场分析 .- 15 -3.3.2 草坪基质市场分析 .- 16 -3.3.3 容器育苗基质市场分析 .- 17 -第四章 污泥堆肥技术及其发展 .- 18 -4.1 污泥堆肥工艺及其技术 .- 18 -4.1.1 条垛系统 .- 19 -4.1.2 强制通风静态垛系统 .- 19 -4.1.3 发酵槽堆肥系统 .- 19 -4.2 影响好氧堆肥的主要因素 .- 19 -4.2.1 初始含水率 .- 19 -4.2.2 温度 .- 20 -4.2.3 通风供氧 .- 20 -4.2.4 PH.- 20 -4.2.5 CN 比 .- 20 -4.2.6 堆体高度 .- 20 -4.2.7 辅料 .

4、- 21 -4.3 污泥堆肥腐熟度评价 .- 21 -4.3.1 物理分析方法 .- 21 -城市污泥堆肥用于园林绿化工程实例项目建议书 苏州格立尔环保技术有限公司II4.3.2 化学分析方法 .- 21 -4.3.3 生物分析方法 .- 21 -4.4 国内外污泥堆肥技术新发展 .- 22 -4.4.1 国外污泥堆肥技术新发展 .- 22 -4.4.2 国内污泥堆肥技术新发展 .- 22 -4.5 研究展望 .- 24 -第五章 污泥堆肥用于园林绿化的工程实例分析 .- 25 -5.1 堆肥厂堆肥工艺及其设计 .- 25 -5.1.1 设计原则 .- 26 -5.1.2 结构设计 .- 26

5、 -5.2 堆肥厂建设运行成本分析 .- 27 -5.2.1 投资成本分析 .- 27 -5.2.2 运行成本分析 .- 28 -5.3 堆肥污泥的销路说明 .- 29 -5.3.1 前期堆肥污泥的处理 .- 29 -5.3.2 后期堆肥污泥的处理 .- 30 -第六章 科研立项 .- 31 -6.1 科研项目 .- 31 -6.2 配套科研启动资金 .- 31 -6.3 拟达到的科研成果 .- 32 -城市污泥堆肥用于园林绿化工程实例项目建议书 苏州格立尔环保技术有限公司- 1 -第一章 项目背景1.1 污泥的来源城市污泥是一种含有微生物固液混合废弃物，在城市系统中，污泥主要来自城市污水处理

6、厂。污水处理厂污泥是在城市生活污水和工业废水进行净化处理的过程中，产生的沉淀物质及污水表面漂出的浮渣，它是一种固液混合物质，在没有外力干预的情况下，其固液比相对稳定。世界水环境组织将污水污泥称为生物固体（biosolid） ，认为它是一种可以回收再利用的初级有机固体产品。城市污泥含有机质、氮、磷较高，有机碳大都在2040%(含有机质3570%)，氮35% ，磷（ P）1.11.8%。氮、磷含量大大高于普通农家肥猪牛粪，甚至比优质农家肥鸡粪还高。而且，我们还发现污泥有机物中易降解成份(水溶性有机质，蛋白质，半纤维素等) 占有机物总量的比例高达 60%，C/N比低(通常为68)，供肥能力相对较强，

7、因此是一个很好的有机肥源。根据污水处理工艺的不同，污泥可以分为初次沉淀污泥（来自初次沉淀池） 、腐殖污泥（生物膜法后沉降下来而排放的污泥） 、剩余活性污泥（活性污泥法后从二次沉淀池中排出的多余污泥） 、消化污泥（经厌氧消化后产生的污泥） 。污水在经过 10h 左右的处理后，大部分悬浮性污染物、可分解的胶体和溶解性污染物都被除去，从污水中被去除的污染物绝大部分转变为污泥，污泥的体积占进入处理厂污水流量的 1%左右。为了使各类污水经过处理后能够达标排放，根据污水的性质，在污水处理工艺中通常采用物理的、生物的和化学的复合方法。污水在经过每段工艺流程时，均会产生数量不等和特性不同的污泥。在污水处理过程

8、中，污水中的污染物通过细菌吸收、细菌和矿物颗粒表面吸附及同一些无机盐的共沉淀等多种途径转变为污泥。污水的净化程度越高，污泥的生成量就越大。例如，污水通过城市排水系统进入污水处理厂，经过格栅或滤网去除污水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物质，这时形成的栅渣的组成与生活垃圾类似，栅渣量决定于污水的水质。经过格栅或滤网的污水进入沉砂池，通过沉淀形成的沉渣主要为密度较大的稳定无机固体颗粒物，它的数量取决于沉砂池的设计和运行情况。经过沉砂后的污水进入初次沉淀池，这时形成的初次沉淀污泥，通常为灰色糊状物，其成分主要为污水所含有的可沉降性物质，它的产量取决于污水中悬浮物的含量和沉淀效率。污水进入二次沉淀池后，

9、产生剩余活性污泥，它是曝气池活性污泥的沉降产物，其中含有生物体，这种污泥的产量取决于污水的生物处理工艺和排泥浓度，当污水处理采用混凝沉淀工艺时，会产生化学污泥，这时污泥的性质取决于采用的混凝剂种类，污泥产生的数量则由污水中悬浮物的含量和投加的药剂量决定。污水在初次沉淀或二次沉淀阶城市污泥堆肥用于园林绿化工程实例项目建议书 苏州格立尔环保技术有限公司- 2 -段，会产生一定数量的浮渣，浮渣的成分比较复杂，一般会有油脂、植物和矿物油、动物脂肪等。污水处理厂污泥的产生主要受污水水质和污水处理工艺及各种工艺环节运行情况的影响，表 1 给出了污水处理和污泥处理环节的工艺选择与污泥产生时含固率的关系。表

10、1 不同处理工艺的排泥浓度（含固率）处理工艺 浓度范围/% 典型值/%初次沉淀池初沉污泥初沉污泥和剩余活性污泥初沉污泥和腐殖污泥初沉污泥和加铁除磷污泥初沉污泥和加低量石灰除磷污泥初沉污泥和加高量石灰除磷污泥4.010.03.08.04.010.00.53.02.08.04.016.05.04.05.02.04.010.0二次沉淀池活性污泥法设初沉池未设初沉池纯氧活性污泥法设初沉池未设初沉池生物膜法接触氧化法0.51.50.82.51.33.01.44.01.03.01.03.00.81.32.02.51.51.5重力浓缩池初沉污泥初沉污泥和剩余活性污泥初沉污泥和腐殖污泥5.010.02.08.

11、04.09.08.04.05.0气浮浓缩池剩余活性污泥加入化学药剂未加化学药剂4.06.03.05.05.04.0离心浓缩剩余活性污泥 4.08.0 5.0重力带式浓缩、加药剩余活性污泥 3.06.0 5.0厌氧消化初沉污泥初沉污泥和剩余活性污泥初沉污泥和腐殖污泥5.010.02.57.03.08.07.03.54.0好氧消化初沉污泥初沉污泥和剩余活性污泥2.57.01.54.03.52.5城市污泥堆肥用于园林绿化工程实例项目建议书 苏州格立尔环保技术有限公司- 3 -剩余活性污泥 0.82.5 1.31.2 城市污泥产量根据中华人民共和国建设部发布的20002006年城市、县城和村镇建设统计

12、公报和城市建设统计公报的有关数据，估算我国城市污水处理厂污泥的产量见下表，从表2中可以看出，两种估算的结果基本上是一致的，特别是2006年将暂住人口计算在内，结果更加接近。表中数据显示，我国城市污水集中处理率从2000年的19.6%增加到2006年的44.1%，增长幅度达125%，而城市污水总排量则增长缓慢，因此，从总体上来看，城市污水处理厂污泥的产量与城市污水集中处理率成正比。表2 我国省市污水处理厂污泥产量估算年份 我国城市人口/万人城市污水集中处理率/%干污泥量估算/104t折合为含水率 80%/104t根据人口估算200620052004200320022001200038700358

13、94340883380535220357473882044.139.332.627.524.320.819.6307254200167154134137153612701000837770669685年份 城市污水总排放量/10 8t污水处理厂污水处理量/10 8t干污泥量估算/104t折合为含水率 80%/104t根据污水处理量估算2006200520042003200220012000353360356349338329332155.5141.5116.095.982.068.465.0311283232192164137130155514151160959820684650注：由于建设部

14、历年的统计方法有所区别，所以历年各省市人口数不具可比性，其中2006年包括暂住人口，其余年份的暂住人口缺乏数据。根据国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定 ，致2010年，城市的污水处理率不低于70%。有关专家预测，到“十一五 ”末，全国城镇污水集中处理能力将达到1.0108/d，全年的污水处理量将达到 3.01010m3，那时全国污水污泥每年的产量将达到3.0107t（含水率80%左右） ，约为现有污水污泥产量的一倍。我国各省市污水处理厂污泥的产量是不平衡的，东部地区是我国污水污泥产生的主要地区，约占全国污水污泥总产量的70%，其中广东、上海和江苏是我国城市污水污泥最大的生产省（市） ；

15、其次是中部的八个省，约占全国污水污泥总产量的17%；西部地区的污泥产量只占全国污水污泥产量的12%，其城市污泥堆肥用于园林绿化工程实例项目建议书 苏州格立尔环保技术有限公司- 4 -中西藏由于没有污水处理厂，污泥产量为零。1.3 城市污泥特性城市污泥的是多方面的，各类污泥的形成过程是复杂的，这使得不同来源的污泥在物理、化学和生物学特性方面存在明显的差异。就污水处理厂污泥而言，它是一种由有机物质残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质，其中大部分由生物絮凝态组成，约占污泥总量的69%，颗粒态组分约占23% ，可溶态和胶体组分所占比例较小，分别约占8%和小于1%。由于污泥的特性对污泥

16、的最终处理产生重要的影响，因此，了解各种污泥的特性，对正确选择有效的污泥处理方法和合适的处理工艺具有重要意义。反映污泥物理特性的主要参数包括含水率、密度、热值和粒度等；污泥的化学组成、重金属含量、有机物含量及矿物组成等反映了城市污泥的基本化学特征；污泥的微生物特性。1.3.1 污泥含水率污泥含水率是一个非常重要的特性指标，它反映污泥中含水量的多少。污泥含水率一般都很高，相对密度接近于1，这决定了污泥具有很大的流动性。污泥含水率为污泥中所含水分的质量之比。污泥的含水率决定于污泥中的固体含量，而污泥中所含的固体含量与污水处理的程度及污水处理的工艺类型直接相关。自然沉淀过程可以除去大部分的可沉降悬浮

17、固体物，而生化处理过程则可以去除大部分细粒固体及溶解性胶状有机物。沉淀池底的污泥含水率一般为98.5%99%，经过浓缩池后，分子连接键的破坏和适量的胶状有机物的分解而释放水分，使含水率降到90%左右，消化污泥的体积比浓缩池的初沉污泥的体积减小了60%。通过机械脱水后的消化污泥，含水率可以降低至80%，使体积大大缩小。1.3.2 污泥密度污泥密度是指单位体积污泥的质量，常用相对密度来表示，它的数值等于污泥与标准状态水的密度之比。1.3.3 污泥热值污泥热值与污泥的有机物含量，特别是与含碳量密切相关。城市污泥有机物的含量一般为33%48%，根据发热量与有机物含量之间的关系，污泥的热值一般为6000

18、11000kJ/kg(14002600kcal/kg)(1cal=4.1868J)。干燥后污泥的发城市污泥堆肥用于园林绿化工程实例项目建议书 苏州格立尔环保技术有限公司- 5 -热量相当于烟煤的25%50%，接近于褐煤的发热量，作为能源资源，具有较高的开发利用价值，同时污泥的挥发分含量较高，因此，可以将干化后的污泥看做一种热值高挥发分燃料。1.3.4 污泥粒度污泥粒度不仅是反映污泥特性的一个重要参数，也是污泥能否得到有效处理和资源化利用的一个基本条件。不同类型的污水污泥，它们的粒度分布存在明显差异，即使是同种市政污泥，来自不同城市污泥的粒度分布也不一样。这说明了污水处理厂污泥的粒度不仅与污水的

19、性质紧密相关，而且受污水来源的影响。污水处理过程中产生的污泥以粉砂（粒径0.0630.004mm）为主，约占57%；其次为砂（粒径2.00.063mm） ，约占39%；黏土（粒径0.0040.00005mm）仅占3%左右。1.3.5 污泥的化学组成污泥的化学组成主要决定于污泥的来源。对于污水处理厂污泥来说，它的化学成分因为不同的处理工艺和不同的处理阶段而发生明显的变化。一般来说，生物活性污泥约含65%的有机物和35%的无机物，通过消化处理，1/31/2 的有机物被分解，因而消化污泥约含40%有机物和60%的无机物。污泥中主要的元素组成是氧、硅、铝、镁、铁、钾等。污泥中无机物的含量占60% 以上

20、，其中以二氧化硅（SiO2）为主，约占 35%，其次是三氧化二铝（Al2O3）和氧化钙（CaO） ，分别占7.94%和6.53% ，另外，全氮和全磷的含量也较高。污泥的烧失量较高，平均达到36%左右，这表明污泥中含有丰富的有机物质。不同年份主要化学成分的含量变化不大，这说明了城市污水处理厂产生的污泥，主要化学成分基本保持稳定。1.3.6 污泥中的重金属重金属是指原子序数在2183的金属或相对密度大于4的金属，重金属不能被微生物分解，而可能在生物体内富集，从而对人类或生态环境造成危害。重金属是污泥中主要的有毒有害物质，污泥中的重金属主要有汞（Hg ） 、镉（Cd ） 、铅（Pb） 、铬（ Cr）

21、 、砷（ As） 、锌（Zn） 、铜（Cu） 、镍（Ni） 、锡（Sn） 、铁（Fe） 、锰（Mn）等。污水处理厂污泥中的重金属来自城市生活污水、自然径流和工业废水，生活污水中的重金属主要来源于管道系统；自然径流是指工业、交通及生活等因城市污泥堆肥用于园林绿化工程实例项目建议书 苏州格立尔环保技术有限公司- 6 -素释放到大气中的重金属在重力或雪雨作用下沉降于地面，然后随地表径流而进入地下排水管网；工业废水包括冶金、电镀、陶瓷、玻璃、氯碱、电池、制革、照相器材、造纸、塑料及颜料等工业废水，都含有不同的金属离子。在污水处理过程中，污水中的重金属通过细菌吸收、细菌和矿物颗粒表面吸附，以及同一些无机

22、盐（如磷酸盐、硫酸盐等）共沉淀等多种途径，使50%以上的金属元素浓缩在污泥中。据资料了解，尽管来自不同城市或国家的污水处理厂污泥中，重金属的含量变化差异很大，但是，污水处理厂污泥中锌（Zn）的含量最高，其次是铜（Cu） ，这个含量分布特征是一致的。另外，美国和英国污水污泥中有毒有害元素镉（Cd） 、铅（Pb）的含量一般明显高于中国的污水污泥。从一个典型的中国南方城市污水处理厂污泥中重金属含量连续5年的监测数据可以看到（见下表3） ，重金属含量范围随时间的变化是很大的，这说明污水处理厂污泥中重金属的含量同时随地区和时间的不同而变化，这主要与污水中工业废水的来源和比例不同有关。重金属的生物可利用性

23、或毒性因重金属化学形态的不同而存在显著的差异，污泥中重金属总量分析对获取总的污染状况来说是必要的，但它无法提供重金属特定的生物有效性、移动性及在用污泥修复土壤中的活动性，也就不足以给出其潜在环境影响的准确评价。因此，在评价城市污泥中重金属的影响时，应主要考虑其有效态的含量，对重金属化学形态分析可以提供这方面较为详细的信息。表3 城市污水处理厂污泥中重金属含量重金属含量/（mg/kg）样 品Cu Pb Zn Cr Cd Ni As Hg 备 注含量 范围29139780.82222744379027.95921.354.4557.57501031.90.7811.3城市污泥平均值 324 195

24、 3676 288 4.38 241 15.5 3.805 年监测数据1.3.7 污泥中的有机物污泥中的有机物主要包含蛋白质、碳水化合物和脂肪，这些有机物都是由长链分子构成。污水处理厂污泥中的有机物组成，在污水不同处理阶段的含量是不同的。城市污水二级处理后产出的污泥大部分经厌氧消化和脱水处理。城市污泥是一种含粗蛋白高达20 %(占污泥有机物的1/ 3) 的亲水胶团,污泥中70%为细菌菌体胶团,干化则硬结。城市污泥堆肥用于园林绿化工程实例项目建议书 苏州格立尔环保技术有限公司- 7 -1.3.8 污泥的矿物组成污泥的矿物组成是评价污泥作为可利用资源的一个重要的理化指标，它直接关系到污水处理厂污泥

25、可以作为哪一种资源化开发利用。城市污水处理厂污泥的矿物组成不仅取决于污水的来源和污泥的类型，而且与污水处理的方法有关。城市污水处理厂污泥中石英占有较大的比例，其次是黏土矿物伊利石，另外，钾长石也有较高的比例。除了个别污泥样品石英和钾长石的比例有较大变化外，其他矿物的比例基本保持恒定。1.3.9 污泥中的微生物体污泥中含有大量的细菌、放线菌、病毒、寄生虫、原生动物、轮虫和真菌等微生物体及寄生虫卵。在这些微生物中有相当一部分是致病的，在污泥处理中必须彻底去除。城市污水处理厂污泥中的微生物种类和数量与城市的生活水平有关，并随着时间的不同而发生较大的变化。各种污水处理工艺将污水中的致病微生物转移至污泥中，在污水得到净化的同时，污泥中却含有大量活的和死的微生物体。如果未经处理的污泥施到农田，微生物和病毒污染就会传播给作物、土壤和地下水，最终影响人类和动物的安全与健康，因此，污泥资源化利用的前提是必须进行无害化处理。污泥在处理和处置过程中会释放恶臭气体。污泥中的臭气可以分为两类：第一类是直接从污泥中挥发出来的，即从污水中带入到污泥中的溶剂、石油衍生物等；第二类是由于微生物的生物化学反应而新形成的，尤其是与厌氧菌的活动有很大关系的反应。