城市污泥同處理處置式本效益析——北京市例張義安高 定陳同斌*鄭砥李艷霞科院理科與資源研究所環境修復北京 100101摘要：北京市例估算同電價及運輸距離填埋、焚燒及堆肥等式城市污泥處理處置本基礎討論各種處理處置案前景展望北京市污泥處理處置路污泥填埋定期內主要處理處置式所占比例逐漸降；堆肥經濟較行處理處置式適合力推廣；隨著經濟實力與技術水平提高焚燒適用于別特殊點同析政府補貼污泥處理處置效益影響關鍵詞：城市污泥；處理處置本；填埋；焚燒；堆肥圖類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1672-2175（2006）02-0234-05 城市污泥污水處理副產物含水率97%計算體積占處理污水0.3%~0.5%[1]深度處理產泥量增加50%~100%目前我每排放干污泥約1.3×106 t并約10%速率增加北京市全區域規劃污水排放量330×104 m3/d其2003市區污水排放量約230×104 m3/d[2]規劃建設14座污水處理廠2015污水處理能力預計超320×104 m3/d處理率超90%2008北京市新增9座水處理廠深度處理能力由目前1×104 m3/d提高47.6×104 m3/d屆每產含水率 80% 城市污泥超80×104 m3北京市污水處理廠——高碑店污水處理廠污泥外運運輸費用占全廠運行費用1/3[3]城市污泥量產已引起益嚴峻二污染并城市污水處理行業瓶頸污泥處理處置率低其非重要原投資運行本面限制目前止未見關于同污泥處理處置案經濟析導致同單位設計員案選擇存較盲目性本文北京例幾種典型城市污泥處理處置式進行經濟析便城市污泥處理處置技術選擇提供參考依據1 城市污泥處理處置本估算1.1 估算1 t干污泥（DS）計算基準綜合本＝運行本+設備折價本運行本目前較熟處理處置式進行估算北京市污泥機械脫水效通80%左右各案本估算涉及或包括焚燒、運輸、填埋等3流程；設備折價本取15 a使用限折舊7%社利率10%即折價17%設備工作數8000 h計設備折價＝設備價格×指數×0.17/80001.2 估算細則（1）單位本填埋：垃圾衛填埋本約60~70 ￥/t污泥填埋按照壓實垃圾∶土∶污泥容重比0.8∶1∶1污泥填埋本48~56 ￥/t取52￥/t干化：干燥能耗與脫水量比燃氣加熱效率85%、鍋爐熱效率70%、程熱損失5%水蒸發能耗150 (kW?h)/t每除1 t水設備投資180×104￥[4]焚燒：目前采用流化床技術每h焚燒1 t干化污泥設備本528×104￥污泥按干質量減量60%焚燒運行費用24￥/t煙氣處理消耗NaOH量約37 kg/t折價約128￥/t [5]電價：北京市工業電價高峰期、平段區、低谷期別0.278、0.488、0.725￥/(kW?h)按同補貼案電價設定0.30、0.60￥/(kW?h)運費：北京市運輸價格0.45~0.65￥/(t?km)間污泥特殊固體廢物需特殊箱式貨車運送價格處于高端另外近運輸價格漲趨勢運費取0.65 ￥/(t?km)外干化及焚燒均按設備本添加30%物耗工管理費及土建配套費（2）污泥含水率污泥機質水含量較高填埋存系列問題前主要關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]含水率降低污泥性狀存突變填埋脫水目標設定80%、30%含水率污泥焚燒處理關鍵素機質含量高、含水率低利于維持自燃降低污泥含水率降低污泥焚燒設備及處理費用至關重要般污泥含水率降至與揮發物含量比于3.5形自燃[9]北京市污泥機物含量45% 使污泥維持自燃焚燒水含量應于61.2%朱南文總結幾種外污泥熱干燥技術污泥干燥至10%含水率[10]污泥焚燒綜合本隨干燥程度態變化干化程度越高干化能耗升高焚燒設備及運行費用隨降簡化起見本文污泥保持熱量平衡燃燒估算前提再進行高水加入重油本估算污泥焚燒干化目標定：60%10%表1 北京市填埋場概況[11]及離污水處理廠近距離Table 1 Description of landfill sites and wastewater treatment plants填埋場 填埋場位置 處理規模/(t?d-1) 預計關閉間 近污水處理廠 近直線距離/km 1)北神樹 通縣渠鄉 980 2006 高碑店 20安定 興區安定鄉 700 2006 紅門 36六屯 海淀區永豐屯鄉 1500 2017 清河 15高安屯 朝陽區樓梓莊鄉 1000 2018 高碑店 15阿蘇衛 昌平區湯山鄉 2000 2012 清河、北河 40焦家坡 門溝區永定鎮 600 2011 盧溝橋 151) 近距離數據作者實測綜所述污泥處理處置式計：堆肥別干燥至含水80%、30% 填埋干燥至含水60%、10%焚燒1.3 填埋本填埋本＝能耗本+運輸本+填埋場本+設備折價本能耗本＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×150×α×Pele運輸本＝0.65×L /(1-ηe)填埋場本＝βPf /(1-ηe)設備折價＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×180×α× 0.17×104/8000其η0、ηe別處理處置始、末含水率；Pele電價￥/(kW?h)；L運輸距離km；α土建及工配套費指數1.3；β體積系數含水率≥68%1.4~1.6間取1.5含水率＜68%取1；Pf填埋場填埋價格40~60￥/t取52￥/t污泥填埋運輸距離：北京市現填埋場容量足滿足垃圾處置需求即使規劃填埋場建富余填埋能力限污泥填埋需另外覓新建填埋場隨著城市發展及填埋場質條件要求運輸距離越越遠參照表1污泥 填埋運輸距離40 km估算今填埋本別取50、100 km作近期及遠期填埋場運輸距離1.4 堆肥本及收益城市污泥經堆肥害化處理進行土利用際普遍采用處理處置式強制通風靜態垛堆肥處理泥堆肥主流技術其處理本與污泥初始含水率、處理規模、堆肥廠與污水處理廠間距離及設備原產等素相關堆肥廠宜建污水處理廠周圍運輸本計0堆肥本主要由鼓風、烘干、篩能耗調理劑及設備折價本組目前堆肥產品市場銷售價格350~500￥/t扣除15％含水率取500￥/t DS利用CTB堆肥自控制系統[12,13]進行強制通風靜態垛堆肥河南省漯河市城市污泥堆肥廠應用結表明污泥含水率高于80%鼓風能耗40~60 (kW?h)/t DS間取60 (kW?h)/t DSCTB調理劑價格300 ￥/t損耗率般5% [14]經10~14 d堆肥污泥干物質減量30%含水45%采用熱干燥技術烘干至含水15%脫水負荷0.45 t/t DS；調理劑烘干前篩自晾干需篩能耗；篩負荷共9.3 t/t DS篩能力1 t/h功率3 kW全程能耗95 (kW?h)/t DS考慮未知能耗取100 (kW?h)/t DS設備折價：處理干污泥能力 0.3×104 t/a污泥堆肥廠設備投資約700萬￥設備折價182 ￥/t DS（含占本）取200￥/t DS1.5 焚燒本考慮焚燒廢氣排放等問題外運30 km焚燒佳取30 km；焚燒按干物質減量60%燒余物需運至填埋場填埋運輸距離取50 km參考表3知干燥至10%焚燒本較干燥至60%低干燥程度越高焚燒廠占面積越焚燒前干化至10%宜1.6 干化農用本未經穩定化處理污泥存施用安全危險考慮干化穩定效較差安全性限再估算2 討論與析2.1 處理本經濟效益表2 處理處置1 t城市污泥(干質量)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 運輸 填埋 綜合本/￥目標 能耗/￥ 設備折價/￥ 距離/km 運費/￥ 填土比例 費用/￥ 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)焚燒干化 焚 燒 燒余物 綜合本/￥目標 能耗/￥ 設備折價/￥ 運行/￥ 設備折價/￥ NaOH/￥ 運費/￥ 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/￥ 設備折價/￥ 調理劑損耗/￥ 總本/￥ 銷售/￥ 總效益/￥391)782) 200 75 3141)3532) 410 961)572)1) 電價取0.30 ￥/(kW?h)；2) 電價取0.60 ￥/(kW?h)各種處理式處理本估算程及結表2所示由表2知污泥處理處置堆肥式本低約300~350￥/t DS；填埋式約500~760￥/t DS焚燒式本高約800~1000￥/t DS堆肥本低于填埋式顯著低于焚燒式隨運輸距離增加填埋本顯著高于堆肥本外污泥焚燒處理性投資運行維護費用高各種處理式污泥填埋沒資源收效益零；考慮污泥熱值水平收焚燒熱能能性較低凈效益影響；污泥干化起脫水效穩定化效限加干化程容易產爆炸肥效緩慢等問題宜提倡；產品銷售良情況按電價同堆肥處理盈利50~100￥/t DS2.2 各種處理處置技術優缺點現部填埋場設計建造標準低、缺乏污染控制措施存穩定性差等問題導致散發氣體臭味污染水能保證填埋垃圾安全延緩污染沒終消除污染些家述問題降低程度制定待處理污泥物理特性低標準使污泥填埋處理本增加例德要求填埋污泥干基含量低于35%避免污泥機物解造水污染1992德發布《城市廢棄物控制處置技術綱要》要求2005起任何填埋處理物質其機物含量超5% [15]意味著污泥即便經干燥滿足填埋要求污泥填埋面臨填埋場、公眾及規等重壓力填埋本逐步升高近外污泥填埋處理式比例越越[6]否推廣堆肥處理城市污泥首先應切實評估施用污泥堆肥潛環境風險杜兵等[16]研究表明同外相比北京市某典型污水處理廠酚類、酞酸酯類、環芳烴類均處于污染程度較低水平堆肥處理持續高溫確保殺滅病菌保證污泥農用安全陳同斌等[17]城市污泥重金屬含量及其變化趨勢研究結表明我城市污泥平均含量普遍較低金屬含量基本未超農用標準[18]且呈現逐漸降趨勢近相關研究證明：科合理進行城市污泥農用造土壤農產品重金屬污染問題[19]我城市污泥土利用重金屬環境風險并像想象嚴重焚燒減量顯著含水80%污泥焚燒減容率超90%污泥含種機物焚燒產量害物質二惡英、二氧化硫、鹽酸等受內焚燒技術限制二惡英污染問題尚未解決重金屬煙霧與燃燒灰燼能造二污染外焚燒浪費污泥營養物質比三種處理處置式污泥焚燒占面積綜合本高設備維護要求高環保風險較些利處都限制污泥焚燒技術廣泛應用綜所述堆肥處理實現污泥資源化利用科合理施用保證衛安全及重金屬安全同較經濟行污泥處理處置技術主要發展向市場銷售角度看污泥堆肥產品銷售渠道待改善各種處理式優缺點概括于表3（頁）2.3 電價影響及政府補貼電價影響污泥處理處置本電價0.60￥/(kW?h)降低0.30 ￥/(kW?h)各種處理式綜合本別降低40~230 ￥/t DS電價取至用電低谷期電價或者更低本進步降低表3 各種處理處置技術優缺點比Table 3 Comparison of landfill, composting and incineration for sewage sludge處理處置式 收支平衡/(￥?t-1) 1) 技術難度 場要求 能否資源化 害化程度填埋 -507~ -763 簡單 能 延緩污染, 沒終消除污染風險堆肥 57~96 較簡單 較 能 重金屬低于農用標準達害化要求焚燒 -771~ -1000 技術設備要求高 能 尾氣能帶二污染1) 運輸距離100 km、電價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, 綜合考慮采取30%填埋污泥含水80%及60%填埋占別30%填埋5.25倍、1.75倍政府通補貼降低電價等調控手段污水處理投入合理配其污泥處理單元降低污泥處理單元焚燒本、填埋占降低堆肥本政府補貼發揮經濟杠桿作用調控污泥處理行業投入產狀況利于污泥處理處置行業健康發展總污泥處理處置應該適宜政府補貼3 結論（1）污泥堆肥本隨電價變化約300~350 ￥/t DS堆肥銷售補償部處理本使污泥堆肥達微利水平合理施用堆肥提供養機質污泥處理處置技術重要向（2）污泥填埋操作簡單其本約500~760 ￥/t DS高于堆肥處理考慮土資源益稀缺及二污染問題且發達家經驗看污泥填埋逐步受限制其應用比例應逐漸減少（3）污泥焚燒減量效明顯其初始投資及運行費用高綜合本約771~1000 ￥/t DS其設備維護復雜尾氣處理造二污染參考文獻：[1] Edward S R, Cliff I D. 工程與環境引論[M]. 北京: 清華版社, 2002.Edward S R, Cliff I D. 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