-北京案例
張伊安高定陳佟彬*鄭迪李艷霞
中國科學院科學資源研究所環境修復北京100101
以北京市為例，估算了相同電價和運輸距離下填埋、焚燒和堆肥的方程式。本文討論了各種處理和處置案例的前景。北京市汙泥填埋主要處理處置方式的比例在逐漸下降。堆肥經濟更適合處理處置；隨著經濟實力和技術水平的提高，焚燒適用於其他特殊點。
關鍵詞:城市汙泥；處理掉這本書；填埋；焚燒；堆肥
圖紙編號:X703文件識別代碼:A文件編號:1672-2175(2006)02-0234-05。
城市汙泥汙水處理副產物水含量的計算體積占處理汙水的0.3%~0.5%[1]，深度處理汙泥產量增加50%~100%。目前我每次排幹汙泥約為1.3×106 t，費率約為10%。
北京市規劃汙水排放總量為330×104 m3/d，2003年城市汙水排放量約為230×104 m3/d[2]。規劃建設汙水處理廠14座，預計汙水處理能力超過320×104 m3/ D，處理率超過90%。2008年，北京9座新建水廠深度處理能力由目前的1×104 m3/d增加了47.6×104 m3/d，城市汙泥單位產品含水率超過80×104 m3。北京市汙水處理廠高碑店汙水處理廠汙泥運輸成本超標。
城市汙泥的大量產生造成了嚴重的汙染，城市汙水處理行業的瓶頸汙泥處理處置率低，不重要。目前沒有對同壹個汙泥處理處置案例進行經濟分析，導致設計者對同壹個單元的案例選擇具有盲目性。本文以北京市幾種典型的城市汙泥處理處置方式為例進行經濟分析，為城市汙泥處理處置技術的選擇提供參考。
1城市汙泥處理處置成本估算
1.1估計值
1 t幹汙泥(DS)計算基準綜合成本=運行成本+設備折價成本；運行費用根據目前的處理和處置方法進行估算。
北京的汙泥機械脫水效率在80%左右，每個案例估算涉及或包含焚燒、運輸、填埋三個過程。設備貼現成本15 a，使用年限折舊7%，社會利率10%，即貼現17%。設備工作時間8000 h，設備折扣=設備價格×指數× 0.17/8000。
1.2估算規則
(1)公司賬簿
填埋:衛生填埋費用約60 ~ 70元/t，汙泥填埋費用按壓實垃圾:土壤:汙泥體積重量比為0.8:1:1.5:52元/t。
幹燥:對比燃氣加熱效率85%，鍋爐熱效率70%，熱損失5%，水蒸發能耗為150 (kW？H)/t投資180× 104元/1t水設備[4]
焚燒:目前采用流化床技術每小時焚燒1 t幹汙泥，按幹質量計算汙泥成本降低60%。焚燒運行費用為24/t，煙氣處理NaOH消耗量約為37 kg/t，約為128/t [5]。
電價:0.278、0.488、0.725元/(kW？h)設定電價為0.30和0.60元/(kW？h)
運費:北京運輸價格0.45 ~ 0.65人民幣/(t？Km)汙泥特種固廢需要專用箱式貨車運輸價格處於高端，運輸價格不斷上漲。運費0.65人民幣/(t？公裏)
外部幹燥和焚燒，根據設備成本增加30%的材料消耗、人工管理費和土建配套費。
(2)汙泥的含水量
在填埋解決汙泥有機含水量高的問題之前，主要閉土性能的含水量高於68%，需要按照m(土壤)∶m(汙泥)= 0.4 ~ 0.6的比例降低土壤的含水量[6-8]，將80%和30%定為填埋脫水的目標。
高有機質含量和低含水率是汙泥焚燒處理的關鍵要素，有利於維持自燃，降低汙泥含水率，降低汙泥焚燒設備和處理成本。汙泥含水率與揮發份含量之比為3.5-形自燃很重要[9]。北京的汙泥有機質含量是45%，這樣汙泥才能維持自燃。焚燒含水量應為665，438+0.2%。朱南文總結了幾種外部汙泥熱幹化技術，汙泥幹化到10%含水率[10]。汙泥焚燒綜合成本隨著幹化程度的變化而增加，焚燒設備能耗和運行費用隨著降低而增加。為了簡化汙泥熱平衡燃燒的估算，在重油中加入高水。設定汙泥焚燒幹燥目標的估算。
表1北京垃圾填埋場概況[11]及其與汙水處理廠的近距離
表1填埋場和廢水處理廠描述
填埋場處置規模/(t？D-1)預期封閉室與汙水處理廠之間的近直線距離/km 1)
北神樹通縣曲巷980 2006高碑店20
安定區安定鄉洪門36號700 2006
海澱區劉屯鎮永豐屯1500 2017清河15
高安屯朝陽區樓子莊鎮1000 2018高碑店15
昌平區阿蘇衛唐山鄉2000 2012清河和北河40
焦家坡門溝區永定鎮600 2011盧溝橋15
1)由近距離數據的作者測得。
根據汙泥處理處置配方，堆肥幹燥至80%含水量，30%填埋幹燥至含水量。
60%，10%焚燒
1.3填埋成本
填埋成本=能源成本+運輸成本+填埋成本+設備折扣成本
能耗成本=[1/(1-η0)-1/(1-ηe)]×150×α×Pele。
運輸成本= 0.65× L/(1-η e)
填埋成本= β pf/(1-η e)
裝備折扣=[1/(1-η0)-1/(1-ηe)]×180×α×0.17×104/8000。
其η0和ηe分別用於處理初始和最終含水量；Pele電價￥/(kW？h)；l運輸距離km；阿爾法土建及配套費用指數1.3；β體積系數含水量≥68% 1.4 ~ 1.6；含水量< 68% 1；Pf填埋場填埋價格為40 ~ 60元/噸，取52元/噸。
汙泥填埋場的運輸距離:北京現有填埋場的容量足以滿足垃圾處理的需求。即使規劃填埋容量有限，汙泥填埋也需要另尋填埋場。隨著城市的發展和填埋質量的要求，運輸距離越來越遠，參考表1汙泥。
填埋場的運輸距離為40公裏。預計近期和遠期填埋場運距分別為50 km和100 km。
1.4堆肥成本和收入
在堆肥處理城市汙泥時，強制通風靜態堆制堆肥技術是土壤利用的主流技術。其處理成本與汙泥初始含水率、處理規模、堆肥廠與汙水處理廠的距離、設備來源等有關。堆肥廠應建在汙水處理廠周圍並運輸。堆肥成本主要由鼓風、幹燥、篩分耗能調理劑和設備折扣組成。該組堆肥產品目前市場銷售價格為350 ~ 500元/t，含水率為50438+05%。
CTB堆肥自控系統[12，13]在河南漯河強制通風靜態堆肥中的應用表明，汙泥含水率高於80%，鼓風能耗為40~60 (kW？H)/t DS在60 (kW？H)/t DSCTB護發素價格300元/t，損失率5% [14]。10~14 d後，堆肥汙泥幹物質減少30%，含水率為45%。采用熱幹燥技術幹燥至含水量15%，脫水負荷0.45t/t DS；。調理劑幹燥前篩分的能耗為自幹燥；屏幕負荷***9.3 t/t DS屏幕容量1 t/h功率3 kW總能耗95 (kW？H)/t DS取100 (kW？h)/t DS
設備折扣:幹汙泥處理能力為0.3×104 t/a，汙泥堆肥廠設備投資約700萬元。設備折扣182元/t ds(含成本)，取200元/t ds。
1.5焚化本
考慮到焚燒廢氣排放等問題，運輸30 km比較好；用於焚燒；焚燒按幹物質減少60%，殘渣需要運到填埋場。運輸距離50公裏。請參考表3。已知幹燥到10%比幹燥到60%低。幹燥程度越高，焚燒廠占地越多，最好幹燥到10%再焚燒。
1.6幹農書
考慮了未經穩定化處理的汙泥貯存和應用的安全風險，並考慮到幹燥穩定化效果不佳，重新估算了安全限值
2討論和分析
2.1處理此經濟效益
表2處理處置1 t城市汙泥的成本效益(幹重)
表2不同方式處理和/或處置汙水汙泥的成本和效益比較
填充和掩埋
幹運輸和填埋的綜合費用/元
目標能耗/設備折扣/距離/公裏運費/填土比例成本//
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)
被點燃
幹燒殘渣綜合成本/元
目標能耗/設備折扣/運行/設備折扣/氫氧化鈉/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)
堆肥肥料
能耗/設備折扣/空調損耗/總成本/銷售額/總收益/。
391)782) 200 75 3141)3532) 410 961)572)
1)電價0.30元/(kW？h)；2)電價0.60人民幣/(kW？h)
本次估算過程和結論的各種處理方法見表2，從表2可知汙泥處理和處置堆肥版本。
大約低300 ~ 350元/t ds；填埋成本約為500 ~ 760元/t·ds，焚燒成本約為800 ~ 1000元/t·ds，明顯低於填埋。隨著運輸距離的增加，填埋的成本明顯高於堆肥，汙泥焚燒投資高。
各種處理後的汙泥填埋沒有資源，效益為零；考慮汙泥焚燒低熱能對凈效益的影響；汙泥幹化存在的脫水效果、穩定化效果極限、易產生爆肥、見效慢等問題應提倡；如果產品賣得好，按電價算堆肥利潤50 ~ 100元/t ds。
2.2各種處理和處置技術的優缺點
現在垃圾填埋場設計和建設標準低，缺乏汙染控制措施，儲存穩定性差等問題導致氣體臭氣汙染的排放，這可以保證填埋垃圾的安全，延緩汙染，最終消除汙染。國內的壹些問題減少了，待處理的汙泥物理特性低，可以填埋。這種增加要求填埋汙泥的幹基含量低於35%，以避免汙泥分解造成的水汙染。德國發布了《城市垃圾控制與處置技術大綱》，要求任何填埋處理物質都應是有機物含量超過5% [15]意味著即使汙泥幹化達到填埋要求，汙泥填埋也將面臨填埋成本、公眾和法規的逐步提高，汙泥填埋處理的比例將越來越高[6]。
是否推廣城市汙泥堆肥化處理應首先評估汙泥堆肥化的潛在環境風險[16]。研究表明，北京某典型汙水處理廠的酚類、鄰苯二甲酸酯類和多環芳烴與外界相比處於低汙染水平。堆肥處理在高溫下持續進行，以保證殺滅細菌，保證汙泥的農用安全[17]。城市汙泥重金屬含量及其變化趨勢研究結果表明，我國城市汙泥平均含量普遍較低，金屬含量基本不超過農標[18]，且呈逐漸下降趨勢。近期的相關研究證明，在城市汙泥農業建設中開展農產品重金屬汙染問題研究是合理的[19]。我國城市汙泥土壤使用重金屬的環境風險，有想象的那麽嚴重。
焚燒減少量顯著。含水量為80%。汙泥焚燒能力削減率超過90%。汙泥中含有種子、有機物、焚燒產出物、二惡英、二氧化硫、鹽酸等有害物質。受內部焚燒技術限制的二惡英汙染問題壹直沒有得到解決。重金屬煙氣和焚燒灰渣會造成二次汙染，外部焚燒浪費汙泥養分。與三種處置汙泥的焚燒方式相比，其占地面積較大，對設備維護要求較高，且具有壹定的優勢，限制了汙泥焚燒技術的廣泛應用。
綜上所述，堆肥處理可以實現汙泥資源化利用的合理應用，保證衛生安全和重金屬安全，發展汙泥處理處置技術更加經濟。從市場銷售的角度來看，表3(第頁)總結了有待改進的各種處理方法的優缺點
2.3電價影響和政府補貼
電價影響汙泥處理處置本金電價:0.60元/(kW？h)降低0.30元/(kw？h)對各種處理方式降低電價40 ~ 230元/t ds，取低用電時段電價或更低。
表3各種處理處置技術的優缺點比例
表3汙泥填埋、堆肥和焚燒的比較
處理處置收支/(？T-1) 1)技術難度領域的要求可以回收到危害程度嗎？
填埋-507~ -763簡單，可以延緩汙染，但不能消除汙染風險。
堆肥57~96比較簡單，可以滿足農用標準以下重金屬的要求。
焚燒-771~ -1000技術設備要求高能尾氣可導致二次汙染。
1)運輸距離100 km，電價0.60人民幣/(kW？h)，80%含水率填埋略低於30%含水率填埋，為5.25倍，綜合考慮30%填埋。
汙泥含80%水分，60%填埋占30%填埋的5.25倍，65，438+0.75倍。政府補貼降低電價和其他控制措施。汙水處理投資合理分配到汙泥處理單元，降低焚燒成本，填埋減少堆肥。政府補貼發揮經濟杠桿作用，調節汙泥處理產業的投入和產出，有利於汙泥處理處置產業的健康發展。汙泥處理處置總量應適合政府補貼。
3結論
(1)汙泥堆肥成本隨電價變化約300 ~ 350元/t·ds。汙泥堆肥成本由補償部門處理，使汙泥堆肥達到微利水平。堆肥的合理應用為有機汙泥的處理處置技術提供了壹個重要方向。
(2)汙泥填埋操作簡單，成本比堆肥高500 ~ 760元/噸。考慮到土壤資源的稀缺性和兩大汙染問題，發達國家的經驗表明，汙泥填埋逐漸受到限制，其應用比例應逐步降低。
(3)汙泥焚燒具有明顯的減量化效果。其初投資和運行費用較高，綜合成本約為771 ~ 1萬元/t ds。其設備維護復雜，尾氣處理造成二次汙染。
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