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中華人民共和國住房和城鄉建設部 中華人民共和國國家發展和改革委員會 二〇一一年三月

前 言

近年來，在國家節能減排和積極的財政政策作用下，城鎮污水處理得到迅速發展，城鎮 水環境治理取得顯著成效。但是必須看到，城鎮污水處理過程產生的大量污泥還未普遍得到有效處理處置。這些污泥非常容易對地下水、土壤等造成二次污染，成為環境安全和公眾健康的威脅，影響國家節能減排戰略實施的積極效果。因此，污泥處理處置作為我國城鎮減排的重要內容，必須采取有效措施，切實推進技術和工程措施的落實，滿足我國節能減排戰略實施的總體要求。

為指導各地城鎮污水處理廠污泥處理處置設施的建設，按照無害化、資源化與低碳節能 相結合的原則，因地制宜地科學選擇技術路線和建設方案，住房和城鄉建設部、國家發展和改革委員會共同組織編制了《城鎮污水處理廠污泥處理處置技術指南（試行）》。

本指南編制依據國家和行業相關法律法規、標準規范，總結了近年來我國城鎮污水處理廠污泥處理處置的實踐經驗和研究成果，借鑒了國外的先進經驗，同時在編制過程中廣泛地征求了有關方面的意見，對主要問題開展了專題論證，對具體內容進行了反復討論和修改。本指南的主要內容包括：總則、污泥的來源與性質、污泥處理處置的技術路線與方案選擇、污泥處理的單元技術、污泥處置方式及相關技術、應急處置與風險管理。 本指南由住房和城鄉建設部科技發展促進中心負責技術解釋。請各單位在使用過程中，總結實踐經驗，提出意見和建議。

第一章 總 則

1  編制目的

為落實《城鎮污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術政策（試行）》，指導全國城鎮 污水處理廠污泥處理處置設施更加合理地進行規劃建設，為污泥處理處置技術方案選擇提供 依據，不斷提高污泥處理處置的管理水平，防止對環境安全和公眾健康造成危害，依據國家 和行業相關法律法規和標準規范，編制本指南。

2  適用范圍

本指南適用于城鎮污水處理廠污泥處理處置技術方案選擇及全過程的管理，指導污泥處 理處置設施的規劃、設計、環評、建設、驗收、運營和管理。

3  指導思想

本指南的指導思想是針對國內污泥處理處置的實際需求，結合我國相關政策的要求和現 有污泥處理處置設施的運行實踐，借鑒國際上污泥處理處置的成功經驗，按照安全環保、循 環利用、因地制宜等重要原則，科學確定污泥處理處置設施的規劃、建設和管理的技術要求。

4  規劃建設的基本原則

城鎮污水處理廠在新建、改建和擴建時，污泥處理處置設施的建設應執行“三同時”原 則，即與污水處理設施同時規劃、同時建設、同時投入運行。

應根據污泥特性選擇合理的污泥處置方式。污泥處理設施的工藝及建設標準必須滿足處 置方式的要求。

5  過程管理的基本原則

污泥處理處置應進行全過程管理與控制。 工業廢水排入市政污水管網前必須按規定進行廠內預處理，使有毒有害物質達到國家、

行業或者地方規定的排放標準。污泥處理處置應根據污泥最終安全處置要求，采取必要的工

藝技術措施，強化有毒有害物質的去除，并防止二次污染的產生。污泥處理處置運營單位應 建立完善的檢測、記錄、存檔和報告制度；對處理處置后的污泥及其副產物的去向、用途、 用量等進行跟蹤、記錄和報告。

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第二章   污泥的來源與性質

1  污泥的產生

城鎮污水處理廠污泥是污水處理的產物，主要來源于初次沉淀池、二次沉淀池等工藝環 節。每萬 m3 污水經處理后污泥產生量（按含水率 80%計）一般約為 5~10 t，具體產量取決于 排水體制、進水水質、污水及污泥處理工藝等因素。

2  污泥的性質

污泥性質主要包括物理性質、化學性質和衛生學指標等方面，污泥性質是選擇污泥處理 處置工藝的重要依據。

2.1  物理性質 污泥的物理性質主要有含水率、比阻等指標。

含水率是指污泥中所含水分的質量與污泥質量之比。初沉污泥的含水率通常為 97％~98％；

活性污泥的含水率通常為 99.2％~99.8％；污泥經濃縮之后，含水率通常為 94％~96％；經脫 水之后，可使含水率降低到 80%左右。

污泥比阻為單位過濾面積上，過濾單位質量的干固體所受到的阻力，其單位為 m/kg。通 常，初沉污泥 20~60×1012  m/kg，活性污泥比阻為 100~300×1012  m/kg，厭氧消化污泥比阻為40~80×1012  m/kg。一般來說，比阻小于 1×1011  m/kg 的污泥易于脫水，大于 1×1013 m/kg的污泥難以脫水。機械脫水前應進行污泥的調理，以降低比阻。

2.2  化學性質 污泥化學性質復雜，影響污泥處理處置技術方案選擇的主要因素，包括揮發分、植物營養成分、熱值、重金屬含量等。 揮發分是污泥最重要的化學性質，決定了污泥的熱值與可消化性。一般情況下，初沉污泥揮發性固體的比例為 50％~70％，活性污泥為60％~85％，經厭氧消化后的污泥為 30％~50％。污泥的植物營養成分主要取決于污水水質及其處理工藝。我國污水處理廠污泥中植物營養成分總體狀況，見表 2-1。

表 2-1 我國城鎮污水處理廠污泥的植物營養成分（以干污泥計）（%）

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污泥的熱值與污水水質、排水體制、污水及污泥處理工藝有關。各類污泥的熱值，見表

2-2。

表 2-2 各類污泥的熱值

污泥中的有毒有害物質主要指重金屬和持久性有機物等物質。我國 2006 年 140 個城鎮

污水處理廠污泥中重金屬含量，見表 2-3。

表 2-3 我國 2006 年 140 個城鎮污水處理廠污泥中重金屬含量單位：mg/kg（干污泥）

2.3 衛生學指標

衛生學指標主要包括細菌總數、糞大腸菌群數、寄生蟲卵含量等。 初沉污泥、活性污泥及消化污泥中細菌、糞大腸菌群及寄生蟲卵的一般數量見，表 2-4。

表 2-4 城鎮污水處理廠污泥中細菌與寄生蟲卵均值表（以干污泥計）

第三章   污泥處理處置的技術路線與方案選擇

第一節    國內外污泥處理處置的現狀及發展趨勢

1 國外污泥處理處置的現狀及發展趨勢

發達國家經幾十年的發展，污泥處理處置技術路線已相對成熟，相關的法律法規及標準 規范已比較完善。

歐洲污泥處置最初的主要方式是填埋和土地利用。二十世紀90年代以來，可供填埋的場 地越來越少，污泥處理處置的壓力越來越大，歐洲建設了一大批污泥干化焚燒設施。由于污 泥干化焚燒投資和運行費用較高，同時污泥中有害成分又逐步減少，使污泥土地利用重新受 到重視，成為污泥處置方案的重要選擇。近幾年總的趨勢是土地利用的比例越來越高，歐盟 及絕大部分歐洲國家越來越支持污泥的土地利用。目前，德國、英國和法國每年產生的污泥

（干重）分別為220萬t、120萬t和85萬t，作為農用方向土地利用的比例分別已達到40%、60%和60%。北美地區雖然土地資源充足，但衛生填埋總體較少，污泥處理處置的技術路線一直是農用為主，且為污泥農用做了大量安全性評價工作。目前，美國16000座污水處理廠年產710萬t 污泥（干重）中約60%經厭氧消化或好氧發酵處理成生物固體，用做農田肥料。另外，有17% 填埋，20%焚燒，3%用于礦山恢復的覆蓋。

日本由于土地限制，污泥處理處置的主要技術路線是焚燒后建材利用為主，農用與填埋 為輔。近年來，日本開始調整原有的技術路線，更加注重污泥的生物質利用，逐步減少焚燒 的比例。

綜上，歐美國家目前比較明確的將土地利用作為污泥處置的主要方式和鼓勵方向。土地 利用主要包括三個方面：一是作為農作物、牧場草地肥料的農用；二是作為林地、園林綠化 肥料的林用；三是作為沙荒地、鹽堿地、廢棄礦區改良基質的土壤改良。由于運輸距離、操 作難度等客觀因素，污泥農用量又遠高于林用和土壤改良。另外，歐美普遍采用厭氧消化和 好氧發酵技術對污泥進行穩定化和無害化處理。其中50%以上的污泥都經過了厭氧消化處理。 美國還另外建設了700多套好氧發酵處理設施。污泥的厭氧消化或好氧發酵為污泥的土地利 用，尤其是農用提供了較好的基礎。

2 中國污泥處理處置現狀

隨著我國城鎮污水處理率的不斷提高，城鎮污水處理廠污泥產量也急劇增加。2009 年，

全國投入運行的城鎮污水處理廠 1992 座，處理污水量 280 億 m3，產生含水率 80%的污泥約

2005 萬 t。隨著城鎮化水平和污水處理量的增加，污泥量將很快突破 3000 萬 t。據不完全統 計，目前全國城鎮污水處理廠污泥只有小部分進行衛生填埋、土地利用、焚燒和建材利用等， 而大部分未進行規范化的處理處置。污泥含有病原體、重金屬和持久性有機物等有毒有害物 質，未經有效處理處置，極易對地下水、土壤等造成二次污染，直接威脅環境安全和公眾健 康，使污水處理設施的環境效益大大降低。

第二節    污泥處理處置的原則與基本要求

1 污泥處理處置的原則

按照《城鎮污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術政策》（試行）的要求，參考國內外 的經驗與教訓，我國污泥處理處置應符合“安全環保、循環利用、節能降耗、因地制宜、穩妥 可靠”的原則。

安全環保是污泥處理處置必須堅持的基本要求。污泥中含有病原體、重金屬和持久性有

機物等有毒有害物質，在進行污泥處理處置時，應對所選擇的處理處置方式，根據必須達到 的污染控制標準，進行環境安全性評價，并采取相應的污染控制措施，確保公眾健康與環境 安全。

循環利用是污泥處理處置時應努力實現的重要目標。污泥的循環利用體現在污泥處理處 置過程中充分利用污泥中所含有的有機質、各種營養元素和能量。污泥循環利用，一是土地利用，將污泥中的有機質和營養元素補充到土地；二是通過厭氧消化或焚燒等技術回收污泥中的能量。

節能降耗是污泥處理處置應充分考慮的重要因素。應避免采用消耗大量的優質清潔能源、 物料和土地資源的處理處置技術，以實現污泥低碳處理處置。鼓勵利用污泥厭氧消化過程中 產生的沼氣熱能、垃圾和污泥焚燒余熱、發電廠余熱或其他余熱作為污泥處理處置的熱源。因地制宜是污泥處理處置方案比選決策的基本前提。應綜合考慮污泥泥質特征及未來的 變化、當地的土地資源及特征、可利用的水泥廠或熱電廠等工業窯爐狀況、經濟社會發展水

平等因素，確定本地區的污泥處理處置技術路線和方案。 穩妥可靠是污泥處理處置貫穿始終的必需條件。在選擇處理處置方案時，應優先采用先進成熟的技術。對于研發中的新技術，應經過嚴格的評價、生產性應用以及工程示范，確認可靠后方可采用；在制訂污泥處理處置規劃方案時，應根據污泥處理處置階段性特點，同時考慮應急性、階段性和永久性三種方案，最終應保證永久性方案的實現；在永久方案完成前， 可把充分利用其他行業資源進行污泥處理處置作為階段性方案，并應具有應急的處理處置方 案，防止污泥隨意棄置，保證環境安全。

2 污泥處理處置設施規劃建設的基本要求

污泥處理處置設施建設應首先編制污泥處理處置規劃。污泥處理處置規劃應與本地區的 土地利用、環境衛生、園林綠化、生態保護、水資源保護、產業發展等有關專業規劃相協調， 符合城鄉建設總體規劃，并納入城鎮排水或污水處理設施建設規劃。污泥處理處置設施應與 城鎮污水處理廠同時規劃、同時建設、同時投入運行。

污泥處理處置應包括處理與處置兩個階段。處理主要是指對污泥進行穩定化、減量化和 無害化處理的過程。處置是指對處理后污泥進行消納的過程。污泥處理設施的方案選擇及規 劃建設應滿足處置方式的要求。在一定的范圍內，污泥的穩定化、減量化和無害化等處理設 施宜相對集中設置，污泥處置方式可適當多樣。污泥處理處置設施的選址，應與水源地、自 然保護區、人口居住區、公共設施等保持足夠的安全距離。

應根據城鎮排水或污水處理設施建設規劃，結合現有污水處理廠的運行資料，確定并預 測污泥的泥量與泥質，作為合理確定污泥處理處置設施建設規模與技術路線的依據。必要時， 還應在污水處理廠服務范圍內開展污染源調查、分析未來城鎮建設以及產業結構的變化趨勢， 更加準確地掌握泥量和泥質資料。

污泥處理處置設施的規劃建設應視當地的具體情況和所確定的應急方案、階段性方案和 永久性方案制定具體的實施方案，并處理好三種方案的銜接，同時應加快永久性方案的實施。 污泥處理處置設施還應預先規劃備用方案，以保證污泥的穩定處理與處置，應急處理處置方 案可視情況作為備用方案。利用其他行業資源確定的污泥處理處置方案宜作為階段性方案， 不宜作為永久性方案。

污泥處理處置應根據實際需求，建設必要的中轉和儲存設施。污泥中轉和儲存設施的建

設應符合《城市環境衛生設施設置標準》CJJ 27 等規定。 污泥處理處置設施建設時，相應安全設施的建設也必須執行同時規劃、同時建設、同時

投入的原則，確保污泥處理處置設施的安全運行。 污泥處理設施的工藝及建設標準應滿足相應污泥處置方式的要求。污泥處理設施尚未滿

足污泥處置要求的，應加快改造，確保污泥安全處置。

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3 污泥處理處置過程管理的基本要求

污泥處理處置應執行全過程管理與控制原則。應從源頭開始制定全過程的污染物控制計 劃，包括工業清潔生產、廠內污染物預處理、污泥處理處置工藝的強化等環節，加強污染物 總量控制。

工業廢水排入市政污水管網前必須按規定進行廠內預處理，使有毒有害物質達到國家、 行業或者地方規定的排放標準。

在污泥處理處置過程中，可采用重金屬析出及鈍化、持久性有機物的降解轉化及病原體 滅活等污染物控制技術，以滿足不同污泥處置方式的要求，實現污泥的安全處置。

污泥運輸應采用密閉車輛和密閉駁船及管道等輸送方式。加強運輸過程中的監控和管理， 嚴禁隨意傾倒、偷排等違法行為，防止因暴露、灑落或滴漏造成對環境的二次污染。城鎮污 水處理廠、污泥運輸單位和各污泥接收單位應建立污泥轉運聯單制度，并定期將轉運聯單統 計結果上報地方相關主管部門。

污泥處理處置運營單位應建立完善的檢測、記錄、存檔和報告制度，對處理處置后的污 泥及其副產物的去向、用途、用量等進行跟蹤、記錄和報告，并將相關資料保存 5 年以上。 應由具有相應資質的第三方機構，定期就污泥土地利用對土壤環境質量的影響、污泥填 埋對場地周圍綜合環境質量的影響、污泥焚燒對周圍大氣環境質量的影響等方面進行安全性

評價。

污泥處理處置運營單位應嚴格執行國家有關安全生產法律法規和管理規定，落實安全生 產責任制；執行國家相關職業衛生標準和規范，保證從業人員的衛生健康；制定相關的應急 處置預案，防止危及公共安全的事故發生。

第三節    污泥處理處置方案選擇與評價

1 污泥處置方式的選擇

污泥處置包括土地利用、焚燒及建材利用、填埋等方式。應綜合考慮污泥泥質特征及未 來的變化、當地的土地資源及環境背景狀況、可利用的水泥廠或熱電廠等工業窯爐狀況、經 濟社會發展水平等因素，結合可采用的處理技術，合理確定本地區的主要污泥處置方式或組 合。根據處置方式確定具體技術方案時，應進行經濟性分析、環境影響分析以及碳排放分析。

1.1  污泥土地利用

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應首先調查本地區可利用土地資源的總體狀況，按照國家相關標準要求，結合污泥泥質

以及厭氧消化、好氧發酵等處理技術，優先研究污泥土地利用的可行性。鼓勵將城鎮生活污 水產生的污泥經厭氧消化或好氧發酵處理后，嚴格按國家相關標準進行土地利用。如果當地 存在鹽堿地、沙化地和廢棄礦場，應優先使用污泥對這些土地或場所進行改良，實現污泥處 置。用于土地改良的泥質應符合《城鎮污水處理廠污泥處置  土地改良用泥質》GB/T24600 的 規定。應對改良方案進行環境影響評價，防止對地下水以及周圍生態環境造成二次污染。

當污泥經穩定化和無害化處理滿足《城鎮污水處理廠污泥處置  園林綠化用泥質》GB/T

23486 的規定和有關標準要求時，應根據當地的土質和植物習性，提出包括施用范圍、施用 量、施用方法及施用期限等內容的污泥園林綠化或林地利用方案，進行污泥處置。

當污泥經穩定化和無害化處理達到《城鎮污水處理廠污泥處置  農用泥質》CJ/T 309 等國 家和地方現行的有關農用標準和規定時，應根據當地的土壤環境質量狀況和農作物特點及《土 壤環境質量標準》GB 15618，研究提出包括施用范圍、施用量、施用方法及施用期限等內容 的污泥農用方案，經污泥施用場地適用性環境影響評價和環境風險評估后，進行污泥農用并 嚴格進行施用管理。

污泥土地利用方案通常包括以上三種土地利用形式，每一種形式的利用量可考慮隨季節 等因素進行動態調整。

當污泥以農用、園林綠化為土地利用方式時，可采用厭氧消化或高溫好氧發酵等工藝對 污泥進行處理。有條件的污水處理廠，應首先考慮采用污泥厭氧消化對污泥進行穩定化及無 害化處理的可行性，污泥消化產生的沼氣應收集利用。為提高能量回收率，可采用超聲波、 高溫高壓熱水解等污泥破解技術，對剩余活性污泥在厭氧消化前進行預處理。當污水處理廠 厭氧消化所需場地條件不具備，或污水處理廠規模較小時，可將脫水后污泥集中運輸至統一 場地，采用厭氧消化或高溫好氧發酵等工藝對脫水污泥進行穩定化及無害化處理。高溫好氧 發酵工藝應維持較高的溫度與足夠的發酵時間，以確保污泥泥質滿足土地利用要求。。

如污泥泥質經處理后暫不能達到土地利用標準，應制定降低污泥中有毒有害物質的對策， 研究土地利用作為永久性處置方案的可行性。

1.2  污泥焚燒及建材利用 當污泥不具備土地利用條件時，可考慮采用焚燒及建材利用的處置方式。 當污泥采用焚燒方式時，應首先全面調查當地的垃圾焚燒、水泥及熱電等行業的窯爐狀

況，優先利用上述窯爐資源對污泥進行協同焚燒，降低污泥處理處置設施的建設投資。當污

泥單獨進行焚燒時，干化和焚燒應聯用，以提高污泥的熱能利用效率。污泥焚燒后的灰渣，

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應首先考慮建材綜合利用；若沒有利用途徑時，可直接填埋；經鑒別屬于危險廢物的灰渣和

飛灰，應納入危險固體廢棄物管理。

污泥也可直接作為原料制造建筑材料，經燒結的最終產物可以用于建筑工程的材料或制 品。建材利用的主要方式有：制作水泥添加料、制陶粒、制路基材料等。污泥用于制作水泥 添加料也屬于污泥的協同焚燒過程。污泥建材利用應符合國家、行業和地方相關標準和規范 的要求，并嚴格防止在生產和使用中造成二次污染。

1.3  污泥填埋 當污泥泥質不適合土地利用，且當地不具備焚燒和建材利用條件，可采用填埋處置。 污泥填埋前需進行穩定化處理，處理后泥質應符合《城鎮污水處理廠污泥處置  混合填埋

用泥質》GB/T 23485 的要求。污泥以填埋為處置方式時，可采用石灰穩定等工藝對污泥進行

處理，也可通過添加粉煤灰或陳化垃圾對污泥進行改性處理。污泥填埋處置應考慮填埋氣體 收集和利用，減少溫室氣體排放。嚴格限制并逐步禁止未經深度脫水的污泥直接填埋。

2 典型污泥處理處置方案

2.1  厭氧消化后進行土地利用 該方案可有以下具體操作方案：

厭氧消化→脫水→自然干化（或好氧發酵）→土地利用（用于改良土壤、園林綠化、限 制性農用）；

脫水→厭氧消化→脫水→自然干化（或好氧發酵）→土地利用（用于改良土壤、園林綠 化、限制性農用）；

厭氧消化（或脫水后厭氧消化）→罐車運輸→直接注入土壤（改良土壤、限制性農用）。 對于城鎮生活污水為主產生的污泥，該類方案能實現污泥中有機質及營養元素的高效利 用，實現能量的有效回收，不需要大量物料及土地資源消耗。厭氧消化后的污泥泥質能夠達

到限制性農用、園林綠化或土壤改良的標準，可優先考慮采用。

2.2  好氧發酵后進行土地利用

該方案有以下具體操作方案： 脫水→高溫好氧發酵→土地利用（用于土壤改良、園林綠化、限制性農用）； 脫水→高溫好氧發酵→園林綠化等分散施用。 對于城鎮生活污水為主產生的污泥，該類方案能實現污泥中有機質及營養元素的高效利

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用。好氧發酵后的污泥泥質能夠達到限制性農用、園林綠化或土壤改良的標準，是較好的選

擇。

2.3 工業窯爐協同焚燒

該方案有以下具體操作方案： 脫水或深度脫水→在水泥窯、熱電廠或垃圾焚燒爐協同焚燒； 脫水→石灰穩定→在水泥窯協同焚燒利用。 利用工業窯爐協同焚燒污泥其本質仍屬于焚燒，但利用現有窯爐，可降低建設投資，縮

短建設周期。 當污泥中的有毒有害物質含量很高，且有可供利用的工業窯爐情況下，可優先將工業窯

爐協同焚燒作為污泥的階段性處理處置方案。如污泥中有毒有害物質在較長時期內不可能降 低時，應規劃獨立的干化焚燒系統作為永久性處置方案。

2.4  機械熱干化后進行焚燒

該方案有以下具體操作方案： 脫水或深度脫水→熱干化→焚燒→灰渣建材利用； 脫水或深度脫水→熱干化→焚燒→灰渣填埋。

干化焚燒減量化和穩定化程度較高，占地面積較小。當污泥中的有毒有害物質含量很高

且短期不可能降低時，該方案可作為污泥處理處置可行的選擇。

2.5 石灰穩定后進行填埋

該方案有以下具體操作方案： 脫水→石灰穩定→堆置→填埋； 脫水→石灰穩定→填埋。 石灰穩定可實現污泥的穩定化和無害化。

用石灰穩定后的污泥可實現消毒穩定、并提高污泥的含固率，處理后的污泥進行填埋可 阻止污染物質進入環境，但需要大量的石灰物料消耗和土地資源的消耗，且不能實現資源的 回收利用。

當污泥中有毒有害污染物質含量較高，污水處理廠內建設用地緊張，而當地又有可供填 埋的場地時，該方案可作為階段性、應急或備用的處置方案。

2.6  脫水污泥直接填埋（過渡階段方案） 該方案有以下具體操作方案：

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深度脫水→填埋；

脫水→添加粉煤灰或陳化垃圾對污泥進行改性處理→填埋。 該方案占用土地量大，且導致大量碳排放。當污泥中有毒有害污染物質含量較高，污水

處理廠內建設用地緊張，而當地又有可供填埋的場地時，該方案可作為階段性、應急或備用 的過渡階段處置方案。

3 典型污泥處理處置方案的綜合評價

在確定最終的污泥處理處置方案時，應對所選方案進行環境影響、技術經濟等方面的綜 合分析。對于較大規模的污泥處理處置設施，還應對處理處置方案進行碳排放綜合評價，盡 量實現污泥的低碳處理處置。

本指南此章對各種污泥處理處置方案進行的經濟性分析與評價，以及后面各章中對各種 方案提出的投資費用及運行費用估算分析，均是基于對目前國內部分典型污泥處理處置工程 總結分析的結果，僅供對技術方案進行經濟分析時參考。各地在研究確定具體的污泥處理處 置工程投資和運行費用時，應結合本地實際，依據可行性研究報告進行詳細測算。

典型污泥處理處置方案的綜合分析與評價，見表 3-1。

表 3-1 典型污泥處理處置方案的綜合分析與評價

在進行碳排放綜合評價時，可參照聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）于  2006

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年出版的《國家溫室氣體調查指南（卷 5，廢棄物）》（Guidelines for National Greenhouse Gas

Inventories（Vol 5，  Waste））中提出的計算方法，來計算不同處理處置過程的碳排放量。未 經穩定處理的污泥進行填埋處置是一個高水平碳排放過程。通常，每噸濕污泥可產生 400~600

kg 二氧化碳當量的直接碳排放。其他典型處理處置方案的碳排放水平均低于污泥直接填埋。 在這些典型處理處置過程中，消耗化石能源產生的間接排放是主要的碳排放源，不同過程存 在較大的差別。污泥處理處置過程的碳匯來源主要有兩部分：一是對厭氧消化以及熱轉化過 程產生的能源進行利用形成的直接碳匯；二是穩定化的污泥進行土地利用時，由于營養質增 加降低化肥施用量，以及持水性增強降低灌溉需求形成的間接碳匯。按照 IPCC 的計算方法， 污泥厭氧消化后進行土地利用的方案碳匯可大于碳源，實現負排放。典型污泥處理處置方案 的碳排放分析，見表 3-2。

表 3-2 典型污泥處理處置方案的碳排放分析

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第四章   污泥處理的單元技術

第一節               濃縮脫水技術

1  原理與作用

污泥濃縮的作用是通過重力或機械的方式去除污泥中的一部分水分，減小體積；污泥脫 水的作用是通過機械的方式將污泥中的部分間隙水分離出來，進一步減小體積。濃縮污泥的 含水率一般可達 94％~96％。脫水污泥的含水率一般可達到 80％左右。

2  應用原則

污泥濃縮和脫水工藝應根據所采用的污水處理工藝、污泥特性、后續處理處置方式、環 境要求、場地面積、投資和運行費用等因素綜合確定。

3 常規濃縮與脫水

3.1  濃縮工藝的主要類型及特點 污泥濃縮的方法主要分為重力濃縮、機械濃縮和氣浮濃縮。目前經常采用重力濃縮和機

械濃縮。 重力濃縮電耗少、緩沖能力強，但其占地面積較大，易產生磷的釋放，臭味大，需要增

加除臭設施。初沉池污泥用重力濃縮，含水率一般可從 97％~98％降至 95％以下；剩余污泥 一般不宜單獨進行重力濃縮；初沉污泥與剩余活性污泥混合后進行重力濃縮，含水率可由

96％~98.5％降至 95％以下。 機械濃縮主要有離心濃縮、帶式濃縮、轉鼓濃縮和螺壓濃縮等方式，具有占地省、避免

磷釋放等特點。與重力濃縮相比電耗較高并需要投加高分子助凝劑。機械濃縮一般可將剩余 污泥的含水率從 99.2％~99.5％降至 94％~96％。

3.2  脫水工藝主要類型及特點

機械脫水主要有帶式壓濾脫水、離心脫水及板框壓濾脫水等方式。 帶式脫水噪聲小、電耗少，但占地面積和沖洗水量較大，車間環境較差。帶式脫水進泥

含水率要求一般為 97.5％以下，出泥含水率一般可達 82％以下。 離心脫水占地面積小、不需沖洗水、車間環境好，但電耗高，藥劑量高，噪聲大。離心

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脫水進泥含水率要求一般為 95％~99.5％，出泥含水率一般可達 75％~80％。

板框壓濾脫水泥餅含水率低，但占地和沖洗水量較大，車間環境較差。板框壓濾脫水進 泥含水率要求一般為 97％以下，出泥含水率一般可達 65％~75％。

螺旋壓榨脫水和滾壓式脫水占地面積小、沖洗水量少、噪聲低、車間環境好，但單機容

量小，上清液固體含量高，國內應用實例尚不多。螺旋壓榨脫水進泥含水率要求一般為 95％

~99.5％，出泥含水率一般可達 75％~80％。

4  污泥深度脫水

所謂深度脫水是指脫水后污泥含水率達到  55％~65％，特殊條件下污泥含水率還可以更 低。目前，我國城鎮污水處理廠大都無初沉池，且不經厭氧消化處理，故脫水后的污泥含水 率大都在  78％~85％之間。高含水率給污泥后續處理、運輸及處置均帶來了很大的難度。因 此，在有條件的地區，可進行污泥的深度脫水。

深度脫水前應對污泥進行有效調理。調理作用機制主要是對污泥顆粒表面的有機物進行 改性，或對污泥的細胞和膠體結構進行破壞，降低污泥的水分結合容量；同時降低污泥的壓 縮性，使污泥能滿足高干度脫水過程的要求。

調理方法主要有化學調理、物理調理和熱工調理等三種類型。化學調理所投加化學藥劑 主要包括無機金屬鹽藥劑、有機高分子藥劑、各種污泥改性劑等。物理調理是向被調理的污 泥中投加不會產生化學反應的物質，降低或者改善污泥的可壓縮性。該類物質主要有：煙道 灰、硅藻土、焚燒后的污泥灰、粉煤灰等。熱工調理包括冷凍、中溫和高溫加熱調理等方式， 常用的為高溫熱工調理。高溫熱工調理可分成熱水解和濕式氧化兩種類型，高溫熱工調理在 實現深度脫水的同時還能實現一定程度的減量化。

目前，各種調理方法與主要機械脫水方式相結合所能達到的脫水效果，見表 4-1。

表 4-1 各種調理方法與主要機械脫水方式相結合的脫水效果

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5  濃縮脫水單元可能引起的二次污染及控制要求

污泥濃縮和脫水過程產生大量惡臭氣體，主要產生源為儲泥池、濃縮池、污泥脫水機房 以及污泥堆置棚或料倉。脫水機房惡臭氣體不易散發，是污泥濃縮脫水過程臭氣處理的重點 區域。

應根據環境影響評價的要求采取除臭措施。新建污水廠應對濃縮池、儲泥池、脫水機房、 污泥儲運間采取封閉措施，通過補風抽氣并送到除臭系統進行除臭處理，達標排放；針對除 臭的改建工程應根據構筑物的情況進行加蓋或封閉，并增設抽風管路及除臭系統。一般采用 生物除臭方法，必要時也可采用化學除臭等方法。

第二節               厭氧消化技術

1  原理與作用

厭氧消化是利用兼性菌和厭氧菌進行厭氧生化反應，分解污泥中有機物質，實現污泥穩 定化非常有效的一種污泥處理工藝。污泥厭氧消化的作用主要體現在：

（1）污泥穩定化。對有機物進行降解，使污泥穩定化，不會腐臭，避免在運輸及最終處 置過程中對環境造成不利影響；

（2）  污泥減量化。通過厭氧過程對有機物進行降解，減少污泥量，同時可以改善污泥 的脫水性能，減少污泥脫水的藥劑消耗，降低污泥含水率；

（3）消化過程中產生沼氣。它可以回收生物質能源，降低污水處理廠能耗及減少溫室氣 體排放。

厭氧消化處理后的污泥可滿足國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918 中污泥 穩定化相關指標的要求。

2  應用原則

污泥厭氧消化可以實現污泥處理的減量化、穩定化、無害化和資源化，減少溫室氣體排 放。該工藝可以用于污水廠污泥的就地或集中處理。它通常處理規模越大，厭氧消化工藝綜 合效益越明顯。

3  厭氧消化工藝

3.1  厭氧消化的分類

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1）中溫厭氧消化

中溫厭氧消化溫度維持在 35℃±2℃，固體停留時間應大于 20d，有機物容積負荷一般為

2.0~4.0 kg/m3?d，有機物分解率可達到 35％~45％，產氣率一般為 0.75~1.10 N m3/kgVSS（去 除）。

2）高溫厭氧消化

高溫厭氧消化溫度控制在 55℃±2℃，適合嗜熱產甲烷菌生長。高溫厭氧消化有機物分解 速度快，可以有效殺滅各種致病菌和寄生蟲卵。一般情況下，有機物分解率可達到 35%~45%， 停留時間可縮短至 10~15d。缺點是能量消耗較大，運行費用較高，系統操作要求高。

3.2  傳統厭氧消化工藝流程與系統組成

傳統厭氧消化系統的組成及工藝流程，如圖  4-1  所示。當污水處理廠內沒有足夠場地建 設污泥厭氧消化系統時，可將脫水污泥集中到其他建設地點，經適當漿液化處理后再進行污 泥厭氧消化，其系統的組成及工藝流程圖，如圖 4-2 所示。

圖 4-1 傳統污泥厭氧消化工藝流程圖

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二次污染 凈化與防 治系統

余熱利

上清液處理系統                 沼氣火炬                        尾氣凈化

熱量                                   煙氣

余熱回收

用系統

消化污泥 脫水系統

沼氣收 集、凈 化、貯存 與利用 系統

消化系統 預處理

系統

上清液

污泥脫水系統

沼氣凈化

消化污泥

脫水污泥

沼氣貯存

沼氣

污泥消化池

調質

污泥處置

沼氣發電        煙氣

沼氣拖動設備    煙氣 煙氣

沼氣利用                 沼氣鍋爐

熱量

稀釋水

濃縮系統

車輛運輸           車輛運輸              車輛運輸                 泵送

（當依托于一

脫水污泥

（A 污水廠）

脫水污泥

（B 污水廠）

脫水污泥

（…污水廠）

剩余污泥

（污水廠）

個污水廠建設

時采用）

圖 4-2 脫水污泥厭氧消化工藝流程圖

傳統污泥厭氧消化系統主要包括：污泥進出料系統、污泥加熱系統、消化池攪拌系統及 沼氣收集、凈化利用系統。

消化池通常有蛋形和柱形等池形，可根據攪拌系統、投資成本及景觀要求來選擇。池體 可采用混凝土結構或鋼結構。在全年氣溫高的南方地區，消化池可以考慮不設置保溫措施， 節省投資。沼氣攪拌系統可根據系統的要求選擇沼氣攪拌或機械攪拌。

3.3 厭氧消化新技術 在污泥消化過程中，可通過微生物細胞壁的破壁和水解，提高有機物的降解率和系統的

產氣量。近年來，開發應用較多的污泥細胞破壁和強化水解技術，主要是物化強化預處理技 術和生物強化預處理技術。

（1）基于高溫熱水解（THP）預處理的高含固污泥厭氧消化技術 該工藝是通過高溫高壓熱水解預處理（Thermal Hydrolysis Pre-Treatment），以高含固的脫

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水污泥（含固率 15%~20%）為對象的厭氧消化技術。工藝采用高溫（155℃~170℃）、高壓（6

bar）對污泥進行熱水解與閃蒸處理，使污泥中的胞外聚合物和大分子有機物發生水解、并破 解污泥中微生物的細胞壁，強化物料的可生化性能，改善物料的流動性，提高污泥厭氧消化 池的容積利用率、厭氧消化的有機物降解率和產氣量，同時能通過高溫高壓預處理，改善污 泥的衛生性能及沼渣的脫水性能、進一步降低沼渣的含水率，有利于厭氧消化后沼渣的資源 化利用。

該工藝處理流程，如圖 4-3 所示。此工藝已在歐洲國家得到規模化工程應用。

最終處

置與污 染控制

達 標處理 污染控制

上清液 處理系 統

泥餅 處置

脫水污泥

電能 

污泥脫 水系統

基于高

溫熱水 解預處 理的高 含固污 泥?高 級?

高含固污泥高級厭氧消化

泄壓

熱量

沼氣

蒸汽供熱

沼氣發電        余熱

蒸汽

沼氣鍋爐

?厭氧?消?              回收

?化處?理?

系統 

高溫熱 水解

物料 預熱

集中調質

收集系 統

車 輛運輸          車輛運輸           車 輛運輸 

脫水污 泥

（A 污 水廠）

脫水 污泥

（B 污水廠）

脫水 污泥

（…污水廠）

圖 4-3 基于高溫高壓熱水解預處理的高含固城市污泥厭氧消化流程圖

（2）其他強化厭氧消化預處理技術 其它強化厭氧消化預處理技術有：

生物強化預處理技術。它主要利用高效厭氧水解菌在較高溫度下，對污泥進行強化水解 或利用好氧或微氧嗜熱溶胞菌在較高溫下，對污泥進行強化溶胞和水解。

超聲波預處理技術。它利用超聲波“空穴”產生的水力和聲化作用破壞細胞，導致細胞 內物質釋放，提高污泥厭氧消化的有機物降解率和產氣率。

堿預處理技術。它主要是通過調節 pH，強化污泥水解過程，從而提高有機物去除效率和

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產氣量。

化學氧化預處理技術。它通過氧化劑如臭氧等，直接或間接的反應方式破壞污泥中微生 物的細胞壁，使細胞質進入到溶液中，增加污泥中溶解性有機物濃度，提高污泥的厭氧消化 性能。

高壓噴射預處理技術。它是利用高壓泵產生機械力來破壞污泥內微生物細胞的結構，使 得胞內物質被釋放，從而提高污泥中有機物的含量，強化水解效果。

微波預處理技術。微波預處理是一種快速的細胞水解方法，在微波加熱過程中表面會產 生許多“熱點”，破壞污泥微生物細胞壁，使胞內物質溶出，從而達到分解污泥的目的。

4  沼氣的收集、貯存及利用

4.1  沼氣的性質

沼氣成份包括 CH4、CO2 和 H2S 等氣體。甲烷的含量為 60%~70%，決定了沼氣的熱值；

CO2 含量為 30%~40%；H2S 含量一般為 0.1~10g/Nm3，會產生腐蝕及惡臭。沼氣的熱值一般

為 21000~25000 kJ/Nm3，約 5000~6000 kcal/m3 及 6.0~7.0 kWh/Nm3，經凈化處理后可作為優 質的清潔能源。

4.2  沼氣收集、凈化與純化

1）沼氣的收集與儲存 沼氣是高濕度的混合氣，具有強烈的腐蝕性，收集系統應采用高防腐等級的材質。 沼氣管道應沿氣流方向設置一定的坡度，在低點、沼氣壓縮機、沼氣鍋爐、沼氣發電機、

廢氣燃燒器、脫硫塔等設備的沼氣管線入口、干式氣柜的進口和濕式氣柜的進出口處都需設 置冷凝水去除裝置。在消化池和貯氣柜適當位置設置水封罐。由于沼氣產量的波動以及沼氣 利用的需求，沼氣系統需設置沼氣貯柜來調節產氣量的波動及系統的壓力。沼氣貯柜有高壓

（~10bar），低壓（30~50mbar）和無壓三種類型。沼氣貯柜的體積應根據沼氣的產量波動及 需求波動來選擇。儲存時間通常為  6~24h。為了保證，可根據沼氣利用單元的壓力要求，在 沼氣收集系統中設置壓力提升裝置。

2）沼氣凈化 沼氣在利用之前，需進行去濕、除濁和脫硫處理。

去濕和除濁處理常采用沉淀物捕集器和水沫分離器（過濾器）來去除沼氣中的水沫和沉 淀物。

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應根據沼氣利用設備的要求選擇沼氣脫硫方法。脫硫有物化法和生物法兩類。物化法脫

硫主要有干法和濕法兩種。干式脫硫劑一般為氧化鐵。濕法吸收劑主要為  NaOH  或  Na2CO3 溶液。生物脫硫是在適宜的溫度、濕度和微氧條件下，通過脫硫細菌的代謝作用將 H2S 轉化 為單質硫。

3）沼氣純化

厭氧消化產生的沼氣含有 60%~70%的甲烷，經過提純處理后，可制成甲烷濃度 90%~95%

以上的天然氣，成為清潔的可再生能源。 沼氣純化過程一般沼氣經初步除水后，進入脫硫系統，脫硫除塵后的氣體在特定反應條

件下，全部或部分除去二氧化碳、氨、氮氧化物、硅氧烷等多種雜質，使氣體中甲烷濃度達

到 90%~95%以上。

4.3  沼氣利用

消化產生的沼氣一般可以用于沼氣鍋爐、沼氣發電機和沼氣拖動。沼氣鍋爐利用沼氣制熱， 熱效率可達 90%~95%；沼氣發電機是利用沼氣發電，同時回收發電過程中產生的余熱。通常 1

Nm3 的沼氣可發電 1.5~2.2 kWh，補充污水處理廠的電耗；內燃機熱回收系統可以回收 40%~50%

的能量，用于消化池加溫。沼氣拖動是利用沼氣直接驅動鼓風機，用于曝氣池的供氧。 將沼氣進行提純后，達到相當于天然氣品質要求，可作為汽車燃料、民用燃氣和工業燃氣。

5  厭氧消化系統的運行控制和管理要點

5.1  運行控制要點

1）系統啟動 消化池啟動可分為直接啟動和添加接種污泥啟動兩種方式。通過添加接種污泥可縮短消

化系統的啟動時間，一般接種污泥量為消化池體積的 10%。通常厭氧消化系統啟動需 2~3 個 月時間。

消化系統啟動時先將消化池充滿水，并加溫到設計溫度，然后開始添加生污泥。在初始 階段生污泥添加量一般為滿負荷的五分之一，之后逐步增加到設計負荷。在啟動階段需要加 強監測與測試，分析各參數以及參數關系的變化趨勢，及時采取相應措施。

2）進出料控制 連續穩定的進出料操作是消化池運行的重要環節。進料濃度、體積及組成的突然變化都

會抑制消化池性能。理想的進出料操作是 24h 穩定進料。

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3）溫度

溫度是影響污泥厭氧消化的關鍵參數。溫度的波動超過 2℃就會影響消化效果和產氣率。 因此，操作過程中需要控制穩定的運行溫度，變化范圍易控制在±1  ℃內。

4）堿度和揮發酸

消化池總堿度應維持在 2000~5000 mg/L，揮發性有機酸濃度一般小于 500 mg/L。 揮發性有機酸與堿度反映了產酸菌和產甲烷菌的平衡狀態，是消化系統是否穩定的重要

指標。

5）pH 值

厭氧消化過程 pH 值受到有機酸和游離氨，以及堿度等的綜合影響。消化系統的 pH 值應

在 6.0~8.0 之間運行，最佳 pH 值范圍為 6.8~7.2。當 pH 值低于 6.0 或者高于 8.0 時，產甲烷 菌會受到抑制，影響消化系統的穩定運行。

6）毒性

由于  H2S、游離氨及重金屬等對厭氧消化過程有抑制作用。因此，厭氧消化系統的運行 要充分考慮此類毒性物質的影響。

5.2  安全管理

為了防止沼氣爆炸和 H2S 中毒，需注意以下事項：

（1）甲烷（CH4）在空氣中的濃度達到 5%~14%（體積比）區間時，遇明火就會產生爆 炸。所以，在貯氣柜進口管線上、所有沼氣系統與外界連通部位以及沼氣壓縮機、沼氣鍋爐、 沼氣發電機等設備的進出口處、廢氣燃燒器沼氣管進口處都需要安裝消焰器。同時，在消化 池及沼氣系統中還應安裝過壓安全閥、負壓防止閥等，避免空氣進入沼氣系統；

（2）沼氣系統的防爆區域應設置 CH4/CO2 氣體自動監測報警裝置，并定期檢查其可靠性， 防止誤報；

（3）消化設施區域應按照受限空間對待。參照行業標準《化學品生產單位受限空間作業 安全規范》AQ 3028 執行；

（4）定期檢查沼氣管路系統及設備的嚴密性，發現泄漏，應迅速停氣檢修；

（5）沼氣貯存設備因故需要放空時，應間斷釋放，嚴禁將貯存的沼氣一次性排入大氣； 放空時應認真選擇天氣，在可能產生雷雨或閃電的天氣嚴禁放空。另外，放空時應注意下風 向有無明火或熱源；

（6）沼氣系統防爆區域內一律禁止明火，嚴禁煙火，嚴禁鐵器工具撞擊或電焊操作。防

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爆區域內的操作間地面應敷設橡膠地板，入內必須穿膠鞋；

（7）防爆區域內電氣裝置設計及防爆設計應遵循《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規 范》GB 50058 相關規定；

（8）沼氣系統區域周圍一般應設防護欄、建立出入檢查制度；

（9）沼氣系統防爆區域的所有廠房、場地應符合國家規定的甲級防爆要求設計。具體遵 循《建筑設計防火規范》GB 50016，并可參照《石油化工企業設計防火規范》GB 50160 相關 條款。

6 二次污染控制和要求

6.1  消化液的處理與磷的回收利用

污泥消化上清液（沼液）中含有高濃度的氮、磷（氨氮 300~2000 mg/L，總磷 70~200 mg/L）。 沼液肥效很高，有條件時，可作為液態肥進行利用。

針對污泥上清液中高氮磷、低碳源的特點，可采用基于磷酸銨鎂（鳥糞石）法的磷回收 技術和厭氧氨氧化工藝的生物脫氮技術，對污泥消化上清液進行處理，以免加重污水處理廠 水處理系統的氮磷負荷，影響污水處理廠的正常運行。

6.2  消化污泥中重金屬的鈍化耦合

污泥中的重金屬主要以可交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳氧化物結合態、硫化物及有機結 合態和殘渣態五種形態存在。其中，前三種為不穩定態，容易被植物吸收利用；后兩種為穩 定態，不易釋放到環境中。污泥中鋅和鎳主要以不穩定態的形式存在；銅主要以硫化物及有 機結合態存在；鉻主要以殘渣態存在；汞、鎘、砷、鉛等毒性大的金屬元素幾乎全部以殘渣 態存在。在污泥的厭氧消化過程中，硫酸鹽還原菌、酸化細菌等能促使污泥中硫酸鹽的還原 和含硫有機質的分解，而生成 S2-離子。所生成的硫離子能夠與污泥中的重金屬反應生成穩定 的硫化物，使銅、鋅、鎳、鉻等重金屬的穩定態含量升高，從而降低對環境造成影響。另外， 溫度、酸度等環境條件的變化，CO32-等無機物以及有機物與重金屬的絡合；微生物的作用， 同樣可以引起可交換的離子態向其他形態的轉化，使重金屬的形態分布趨于穩定態。從而它 們可以達到穩定、固著重金屬的作用。

6.3  臭氣、煙氣、沼氣和噪聲處理

厭氧消化池是一個封閉的系統，通常不會有臭氣逸出，但是污泥在輸送和貯存過程會有 臭氣散發。對厭氧消化系統內會散發臭氣的點應進行密閉，并設排風裝置，引接至全廠統一

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的除臭裝置中進行處理。

沼氣燃燒尾氣污染物主要為 SO2 和 NOx，排放濃度應遵守相關標準的要求。 當沼氣產生量高于沼氣利用量時或沼氣利用系統未工作時，沼氣應通過廢氣燃燒器燒掉。 沼氣發電和沼氣拖動設備會產生噪聲，產生噪聲的設備應設在室內，建筑應采用隔音降

噪處理。人員進入時，需戴護耳罩。

7  投資與成本的評價及分析

國內污泥消化系統運行好的項目較少，采用的關鍵設備和配套設施主要依賴進口。因此， 目前的投資與運行費用統計尚不具有典型性。

投資成本與系統的構成、污泥性質、自動化程度、設備質量等因素相關。一般情況下， 厭氧消化系統的工程投資約為 20~40 萬元/t 污泥（含水率 80%）（不包括濃縮和脫水）。若采 用更多進口設備，投資成本將會增加。

厭氧消化直接運行成本約 60~120 元/t 污泥（含水率 80%）（不包括濃縮和脫水），折合 噸水處理成本約 0.05~0.10 元/t。考慮沼氣回收利用后，可節省部分運行成本。

第三節               好氧發酵技術

1  原理與作用

好氧發酵通常是指高溫好氧發酵，是通過好氧微生物的生物代謝作用，使污泥中有機物 轉化成穩定的腐殖質的過程。代謝過程中產生熱量，可使堆料層溫度升高至  55  ℃以上，可 有效殺滅病原菌、寄生蟲卵和雜草種籽，并使水分蒸發，實現污泥穩定化、無害化、減量化。

2  應用原則

污泥好氧發酵處理工藝既可作為土地利用的前處理手段，又可作為降低污泥含水率，提 高污泥熱值的預處理手段。

污泥好氧發酵廠的選址應符合當地城鎮建設總體規劃和環境保護規劃的規定；與周邊人 群聚居區的衛生防護距離應符合環評要求。

污泥好氧發酵工藝使用的填充料可因地制宜，利用當地的廢料（如秸桿、木屑、鋸末、 枯枝等）或發酵后的熟料，達到綜合利用和處理的目的。

3  好氧發酵工藝與設備

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3.1  一般工藝流程

好氧發酵工藝過程主要由預處理、進料、一次發酵、二次發酵、發酵產物加工及存貯等 工序組成，如圖 4-4 所示。污泥發酵反應系統是整個工藝的核心。

圖 4-4           污泥好氧發酵工藝流程

3.2 好氧發酵的工藝類型

發酵反應系統是污泥好氧發酵工藝的核心。工藝流程選擇時，可根據工藝類型、物料運 行方式、供氧方式的適用條件，進行合理的選擇使用，靈活搭配構成各種不同的工藝流程。

1）工藝類型 工藝類型分一步發酵工藝和二步發酵工藝。一步發酵優點是工藝設備及操作簡單，省去

部分進出料設備，動力消耗較少；缺點是發酵倉造價略高，水分散發、發酵均勻性稍差。二 步發酵工藝優點是一次發酵倉數少，二次發酵加強翻堆效應，使堆料發酵更加均勻，水分散 發較好；缺點是額外增加出料和進料設備。

2）物料運行方式

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按物料在發酵過程中運行方式分為靜態發酵，動態發酵，間歇動態發酵。靜態發酵設備

簡單、動力消耗省。動態發酵物料不斷翻滾，發酵均勻，水分蒸發好，但能耗較大。間歇動 態發酵較均勻，動力消耗介于靜態發酵與動態發酵之間。

3）發酵堆體結構形式 發酵堆體結構形式主要分為條垛式和發酵池式。

條垛式堆體高度一般 1~2 m，寬度一般 3~5 m。條垛式設備簡單，操作方便，建設和運行 費用低，但堆體高較低，占地面積較大。由于供氧受到一定的限制，發酵周期較長，堆體表 面溫度較低，不易達到無害化要求，衛生條件較差。當用地條件寬松、外界環境要求較低時， 可選用條垛式，此方式也適用于二次發酵。

發酵池式發酵倉為長槽形，發酵池上小下大，側壁有 5°傾角，堆高一般控制在 2~3  m， 設施價格便宜，制作簡單，堆料在發酵池槽中，衛生條件好，無害化程度高，二次污染易控 制，但占地面積較大。

4）供氧方式 供氧方式有自然通風、強制通風、強制抽風、翻堆、強制通風加翻堆。

自然通風能耗低，操作簡單。供氧靠空氣由堆體表面向堆體內擴散，但供氧速度慢，供 氣量小，易造成堆體內部缺氧或無氧，發生厭氧發酵；另外堆體內部產生的熱量難以達到堆 體表面，表層溫度較低，無害化程度較低，發酵周期較長，表層易滋生蚊蠅類。需氧量較低 時（如二次發酵）可采用。

強制通風的風量可精確控制，能耗較低，空氣由堆體底部進入，由堆體表面散出，表層 升溫速度快，無害化程度高好，發酵產品腐熟度高。但發酵倉尾氣不易收集。

強制抽風的風量易控制，能耗較低，但堆體表層溫度低，無害化程度差，表層易滋生蠅 類。堆體抽出氣體易冷凝成的腐蝕性液體，對抽風機侵蝕較嚴重。

翻堆有利于供氧與物料破碎，但翻堆能耗高，次數過多增加熱量散發，堆體溫度達不到 無害化要求。次數過少，不能保證完全好氧發酵。一次發酵翻堆供氧宜與強制供氧聯合使用。 二次發酵可采用翻堆供氧。

強制通風加翻堆，通風量易控制，有利于供氧、顆粒破碎和水份的蒸發及堆體發酵均勻。 但投資、運行費用較高，能耗大。

5）發酵溫度 溫度是影響發酵過程的關鍵工藝參數。高溫可以加快好氧發酵速率，更有利于殺滅病原

體等有害生物，但溫度過高（>70℃），對嗜高溫微生物也會產生抑制作用，導致其休眠或死

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亡，影響好氧發酵的速度和效果。因此，好氧發酵過程中要避免堆體溫度過高，以確保嗜高

溫微生物菌群的最優環境條件，從而達到加速發酵過程，增強殺滅蟲卵、病原菌、寄生蟲、 孢子以及雜草籽的功能。

頻繁的動態翻拋不利于維持高溫，會大大延長達到腐熟和無害化的時間，增加能耗和運 行成本。

通風過程可以補充氧氣，促進好氧微生物活動和產熱，但與此同時也會帶走堆體的熱量， 從而降低堆體溫度。

3.3  好氧發酵工藝設備

1）混合—破碎設備 該設備將脫水污泥與填充料均勻混合后，破碎為粒徑均勻的顆粒物料，以保證發酵過程

中良好的通風性能。混合設備主要為混料機，其運行功率建議選擇 40~50 m3/h 為宜。

2）輸送—鋪料設備 經過混合后的物料經過輸送設備，送入鋪料機，并將物料置入相應的發酵倉。一般情況

下，輸送設備與鋪料設備相聯接，鋪料設備將物料均勻鋪入堆體上部，避免堆體壓實。鋪料 機建議選擇行走速度為 4.5~5.0 m/min，可堆高度 1.5~2.0 m 為宜。

輸送設備應具有防粘功能，易耗部件應易于拆卸和更換。主要輸送設備包括皮帶機和料

倉。成套化的輸送—鋪料設備適合應用于大中型污泥好氧發酵工程，宜與自動化控制系統相 結合，以保證工藝運行的穩定性。

3）翻拋設備 污泥發酵過程需通過翻拋設備輔助完成供氧，調整堆體結構，均勻溫度。對于中等規模

污泥發酵廠，采用的翻拋機工作參數建議選擇 250~300  m3/h，操作寬度不宜超過 5  m，最大 翻拋深度為 2 m，行走速度在 1.5 m/min。同時還應配備移行車，其功能主要為將翻拋機運送 至作業位置，移行車的行走速率建議選擇 4.5~5.0 m/min 為宜。

4）出料設備 發酵過程結束后，可通過出料設備，將熟料輸送至倉外，以便進一步處置。目前一般采

用皮帶機作為作為出料設備。皮帶機一般適用于對工藝自動化運行要求較高的大中型污泥好 氧發酵工程，小型污泥好氧發酵可采用鏟車出料或人工出料。

5）供氧設備 在污泥好氧發酵工藝中，應用最多的供氧設備有羅茨風機、高壓離心風機、中低壓風機

26

等。強制供風方式中，根據風壓風量要求，宜采用羅茨風機為宜，一臺風機可為多個發酵倉

供風。

6）監測儀器 污泥高溫好氧發酵工藝運行過程中，為保證發酵充分并避免臭氣污染，應進行在線監測。

在線監測的主要指標是臭氣指標（NH3、H2S）和工藝指標（溫度、氧氣濃度）。需要配備 NH3、 H2S、溫度、氧氣濃度的在線監測儀器。儀器材料應選擇以耐腐蝕、靈敏度高、操作簡便的金 屬類探頭為主。

7）自動控制操作系統 大中型污泥發酵工程應配備自動控制操作系統，以便達到精確控制發酵參數，縮短發酵

周期，促進污泥發酵腐熟。該系統包括操作平臺、自動實時采集及反饋控制軟件、便攜式設 備等。

3.4  新型膜覆蓋高溫好氧發酵工藝

膜覆蓋高溫好氧發酵工藝是一種將微孔功能膜作為脫水污泥好氧發酵處理覆蓋物的工藝 技術。

覆蓋功能膜的堆體在鼓風的作用下，在膜內形成一個低壓內腔，從而使堆體供氧均勻充 分，溫度分布均勻，可以確保發酵物的衛生化水平，保證致病性微生物在發酵過程中得到有 效殺滅，大大減少敞開式堆體工藝由于局部易發生厭氧而導致的臭氣產生。

由于功能膜的微孔特性，覆蓋在發酵體上，發酵中的水蒸氣和 CO2 可以自由排出，而致 病性微生物、氣溶膠等被有效隔離。功能膜同時還具有防雨功能，因此可以在室外建立發酵 堆體。

膜覆蓋高溫好氧發酵工藝的堆體可采用條垛式、發酵池式或簡倉式。堆體高度一般

1.5~2.5  m，寬度一般 4~7  m。供氧一般采用堆體底部通風方式，采用中壓離心風機供風。各 堆體宜單獨設立風機，并根據堆體的工藝指標（溫度、氧氣濃度）對風機進行實時控制。由 于功能膜的覆蓋作用，風機供氧利用率提高，風機功率較小，能耗低。

膜覆蓋高溫好氧發酵工藝由預處理、進料、一次發酵、二次發酵等工序組成。膜覆蓋高 溫好氧發酵工藝發酵產品衛生化程度高、腐熟均勻。

4  好氧發酵設計與運行控制

4.1  預處理

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脫水污泥好氧發酵前須進行適當的預處理，以調節適宜的含水率、碳氮比（C/N）等參

數，并破碎成較小的顆粒。 污泥發酵前，脫水污泥必須與填充料進行混合、破碎。混合破碎后物料的顆料直徑應≤

20 mm，含水率為 55%~60%，有機質含量≥35%，C/N 在 20:1~30:1，pH 值應調整至 6.0~8.0

之間。

與脫水污泥混合的填充料要求具有含水率低、C/N  比值高、具有一定的強度、顆粒分散 性好的特點。可利用剪枝、落葉等園林廢棄物和秸桿、木屑、鋸末等有機廢棄物，或利用已 發酵的熟料作為回填料。

4.2  發酵工藝參數與操作條件

1）衛生學要求 應達到無害化衛生要求，符合現行國家相關衛生標準。

2）工藝設計參數 供氣系統設計要求：供氧方式有自然通風供氧、強制通風供氧，翻堆供氧。在工程中三

種供氧方式可相互結合，形成多種供氧方式，但須保證發酵堆體中始終均勻有氧。一次發酵 堆體氧氣濃度應在 5%以上。

發酵倉設計要求：采用風機強制供氧時，堆體高度不宜超過 3.0 m，當污泥物料含水率較

高時，堆體高度不宜超過 2 m。一次發酵推薦采用發酵池式發酵。 工藝參數監控：溫度、氧氣、水分、C/N、臭氣是影響好氧發酵過程的關鍵工藝參數。

大中型發酵工程應對關鍵工藝參數進行在線監測和調控，以提高發酵效率和工藝穩定性，達 到更好的臭氣控制和節能減排效果。對原始污泥和發酵產品的理化性質和衛生學指標也應根 據需要進行必要的檢測。

進出料設計要求：進料應均勻鋪料，防止出現堆體物料擠壓；采用布氣板系統，可有效 避免物料壓實，造成的通氣不暢。

3）一次發酵操作條件 發酵堆體中的溫度、氧氣濃度、耗氧速率監測間隔應以分鐘計。條件允許時，建議采用

自動采集與實時監測系統獲取參數信息，保證發酵通風風量的及時調整。一次發酵堆體氧濃 度不低于 5%，溫度應保持在 55  ℃以上，持續時間不少于 6d，總發酵時間不少于 7d。一次 發酵結束時，發酵污泥須滿足表 4-2 中的相關指標。

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表 4-2 發酵結束時發酵污泥相關指標

4.3  二次發酵工藝參數與操作條件

二次發酵堆體溫度建議不高于 45℃，二次發酵周期一般在 30~50d。二次發酵推薦采用條 垛式發酵。二次發酵結束時，發酵污泥須滿足表 4-3 中的相關指標。

表 4-3 二次發酵結束時發酵污泥相關指標

5 二次污染控制要求

1）作業環境要求

作業區的監測項目應包括噪聲、粉塵、惡臭氣體（H2S、NH3 等）、細菌總數（空氣）；廠 內外環境的監測項目應包括大氣中單項指標（CO2、CO、NOx、飄塵、總懸浮顆粒物）、地面 水水質、噪聲、蠅類密度和臭級。污泥不宜在廠內外場地上裸卸，場地上散落污泥必須每日 清掃；發酵車間構筑物應具有防雨、隔音、防腐功能；應配置換氣裝置和排水設施；廠內應 采取滅蠅措施；在發酵過程中應保證全過程好氧，減少臭氣產生；發酵廠宜全封閉運行，發 酵車間內需保持微負壓，并設計良好的通風條件。惡臭污染物控制建議采用生物除臭法。惡 臭氣體（H2S、NH3 等）的允許濃度，應符合現行國家標準《工業企業設計衛生標準》GBZ1、

《工作場所有害因素職業接觸限值》GBZ2 和《惡臭污染物排放標準》GB 14554 的規定。

2）脫水污泥和發酵產物的儲存和輸送要求 應避免脫水污泥的長時間儲存，脫水污泥儲存時間不宜超過  12h；脫水污泥的輸送應有

良好的銜接，避免污泥散落，盡可能減少臭氣污染的發生；應設置污泥發酵產物倉庫，倉庫 容量應按能存儲 30d 以上污泥發酵產品來設置。

6 高溫好氧發酵工藝的成本評價與分析

根據機械化和自動化水平、工程規模的不同，投資成本可按 25~45 萬元/ t 污泥（含水率

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真 80%含水率）·d 進行估算（不含征地費）。

考慮人工、能耗、調理劑、藥劑、設備折舊、維修等因素，運行成本大致為 120~160 元/  t

污泥（含水率 80%）。 根據處理規模的不同，發酵裝置的型式、機械化程度的不同，處理工藝所需的土地面積

也不同，一般占地面積可按 150~200 m2/ t 污泥（80%含水率）進行估算。

第四節           污泥熱干化技術

1  原理與作用

為滿足污泥后續處置要求，需要進一步降低常規機械脫水污泥的含水率。污泥的熱干化 是指通過污泥與熱媒之間的傳熱作用，脫除污泥中水分的工藝過程。

2  應用原則

應根據處置的需要和實際條件選擇干化的類型和工藝技術。熱干化工藝應與余熱利用相 結合，不宜單獨設置熱干化工藝。可充分利用污泥厭氧消化處理過程中產生的沼氣熱能、垃 圾和污泥焚燒余熱、熱電廠余熱或其他余熱干化污泥。

3  污泥干化工藝與設備

3.1  一般工藝流程

污泥熱干化系統主要包括儲運系統、干化系統、尾氣凈化與處理、電氣自控儀表系統及 其輔助系統等。污泥熱干化系統的一般工藝流程，如圖 4-5 所示。

儲運系統主要包括料倉、污泥泵、污泥輸送機等；干化系統以各種類型的干化工藝設備

為核心；尾氣凈化與處理包括干化后尾氣的冷凝和處理系統；電氣自控儀表系統包括滿足系 統測量控制要求的電氣和控制設備；輔助系統包括壓縮空氣系統、給排水系統、通風采暖、 消防系統等。

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儲 運 系 統

熱源

干

化 系 統

濕污泥

污泥干化機

干污泥倉

干污泥

冷凝換熱器

不可凝氣體

冷卻水

尾氣 凈化

引風機

儲

運 系 統

3.2 工藝與設備

污泥泵

滑架

圖 4-5 污泥熱干化工藝流程

濕污泥倉

1）工藝設備類型

根據熱量傳遞方式的不同，污泥干化設備分為直接加熱和間接加熱兩種方式。考慮到系 統的安全性和防止二次污染，推薦采用間接加熱的方式。

2）干化工藝設備 目前應用較多的污泥干化工藝設備包括流化床干化、帶式干化、槳葉式干化、臥式轉盤

式干化、立式圓盤式干化和噴霧干化等六種工藝設備。干化工藝和設備應綜合考慮技術成熟 性和投資運行成本，并結合不同污泥處理處置項目的要求進行選擇。

?  流化床干化

流化床干化系統中污泥顆粒溫度一般為  40℃~85℃，系統氧含量<3%，熱媒溫度  180℃

~220℃。推薦采用間接加熱方式，熱媒常采用導熱油，可利用天然氣、燃油、蒸汽等各種熱 源。流化床干化工藝既可對污泥進行全干化處理，也可半干化，最終產品的污泥顆粒分布較 均勻，直徑 1~5 mm。

流化床干化工藝設備單機蒸發水量 1000~20000 kg/h，單機污泥處理能力 30~600 t/d（含

水率以 80%計）。可用于各種規模的污水處理廠，尤其適用于大型和特大型污水處理廠。干化 效果好，處理量大；國內有成功工程經驗可以借鑒。但投資和維修成本較高；當污泥含沙量 高時應注意采用防磨措施。

?  帶式干化

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帶式干化的工作溫度從環境溫度到 65℃，系統氧含量<10%；直接加料，無需干泥返混。

帶式干化工藝設備既可適應于污泥全干化，也適用于污泥半干化。出泥含水率可以自由設置， 使用靈活。在部分干化時，出泥顆粒的含水率一般可在 15%~40%之間，出泥顆粒中灰塵含量 很少；當全干化時，含水率小于 15%，粉碎后顆粒粒徑范圍在 3~5  mm。帶式干化工藝設備 可采用直接或間接加熱方式，可利用各種熱源，如天然氣、燃油、蒸汽、熱水、導熱油、來 自于氣體發動機的冷卻水及排放氣體等。

帶式干化有低溫和中溫兩種方式。低溫干化裝置單機蒸發水量一般小于 1000 kg/h，單機 污泥處理能力一般小于 30 t/d（含水率以 80%計），只適用于小型污水處理廠；中溫干化裝置 單機蒸發水量可達 5000 kg/h，全干化時，單機污泥處理能力最高可達約 150 t/d（含水率以 80% 計），可用于大中型污水處理廠。由于主體設備為低速運行，磨損部件少，設備維護成本很低； 運行過程中不產生高溫和高濃度粉塵，安全性好；使用比較靈活，可利用多種熱源。但單位 蒸發量下設備體積比較大；采用循環風量大，熱能消耗較大。

?  槳葉式干化 槳葉式干化通過采用中空槳葉和帶中空夾層的外殼，具有較高的熱傳遞面積和物料體積

比。污泥顆粒溫度<80℃，系統氧含量<10%，熱媒溫度  150℃~220℃。一般采用間接加熱， 熱媒首選蒸汽，也可采用導熱油（通過燃燒沼氣、天然氣或煤等加熱）。干污泥不需返混，出 口污泥的含水率可以通過軸的轉動速度進行調節，既可全干化，也可半干化。全干化污泥的 顆粒粒徑小于 10 mm，半干化污泥為疏松團狀。

槳葉式干化工藝設備單機蒸發水量最高可達 8000 kg/h，單機污泥處理能力達約 240 t/（含

水率以 80%計），適用于各種規模的污水處理廠。結構簡單、緊湊；運行過程中不產生高溫和 高濃度粉塵，安全性高；國內有成功的工程經驗可以借鑒。但污泥易黏結在槳葉上影響傳熱， 導致熱效率下降，需對漿葉進行針對性設計。

?  臥式轉盤式干化

臥式轉盤式干化既可全干化，也可半干化。全干化工藝顆粒溫度 105  ℃，半干化工藝顆 粒溫度 100℃；系統氧含量<10%；熱媒溫度 200℃~300℃。采用間接加熱，熱媒首選飽和蒸 汽，其次為導熱油（通過燃燒沼氣、天然氣或煤等加熱），也可以采用高壓熱水。污泥需返混， 返混污泥含水率一般需低于 30％。全干化污泥為粒徑分布不均勻的顆粒，半干化污泥為疏松 團狀。

臥式轉盤式干化工藝設備單機蒸發水量為 1000~7500 kg/h，單機污泥處理能力為 30~225

t/d（含水率以 80%計），適用于各種規模的污水處理廠。結構緊湊，傳熱面積大，設備占地面

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積較省。但可能存在污泥附著現象，干化后成疏松團狀，需造粒后方可作肥料銷售；在國內

暫沒有工程應用。

?  立式圓盤式干化 立式圓盤式干化又被稱為珍珠造粒工藝，僅適用于污泥全干化處理，顆粒溫度 100℃~40℃，

系統氧含量<5%，熱媒溫度  250℃~300℃。采用間接加熱，熱媒一般只采用導熱油（通過燃

燒沼氣、天然氣或煤等加熱）。返混的干污泥顆粒與機械脫水污泥混合，并將干顆粒涂覆上一 層薄的濕污泥，使含水率降至 30%~40%。干化污泥顆粒粒徑分布均勻，平均直徑在 1~5 mm 之間，無須特殊的粒度分配設備。

立式圓盤式干化工藝設備的單機蒸發水量一般為 3000~10000 kg/h，單機污泥處理能力從

90~300  t/d（含水率以 80%計），適用于大中型污水處理廠。結構緊湊，傳熱面積大，設備占 地面積較省；污泥干化顆粒均勻，可適應的消納途徑較多。僅適用于全干化，對導熱油的要 求較高；在國內暫沒有應用。

⑥噴霧干化 噴霧干化系統是利用霧化器將原料液分散為霧滴，并用熱氣體（空氣、氮氣、過熱蒸汽

或煙氣）干燥霧滴。原料液可以是溶液、乳濁液、懸浮液或膏糊液。干燥產品根據需要可制 成粉狀、顆粒狀、空心球或團粒狀。

噴霧干化采用并流式直接加熱，既可用于污泥半干化，也可用于全干化，且無須污泥返 混。脫水污泥經霧化器霧化后，霧化液滴粒徑在  30~150μm  之間。熱媒首選污泥焚燒高溫煙 氣，其次為熱空氣（通過燃燒沼氣、天然氣或煤等產生），也可采用高壓過熱蒸汽。采用污泥 焚燒高溫煙氣時，進塔溫度為 400℃~500℃，排氣溫度為 70℃~90℃，污泥顆粒溫度小于 70℃， 干化污泥顆粒粒徑分布均勻，平均粒徑在 20~120 μm 之間。

噴霧干化工藝設備的單機蒸發能力一般為 5~12000  kg/h，單機處理能力最高可達 360  t/d

（含水率以 80%計），適用于各種規模的污水處理廠。干燥時間短（以 s 計），傳熱效率高， 干燥強度大采用污泥焚燒高溫煙氣時，干燥強度可達  12~15  kg/（m3?h），干化污泥顆粒溫度 低，結構簡單，操作靈活，安全性高，易實現機械化和自動化，占地面積小。但干燥系統排 出的尾氣中粉塵含量高，有惡臭，需經兩級除塵和脫臭處理。國內已有工程實例可借鑒。

3.3  尾氣凈化與處理

污泥干化后的尾氣包括水蒸汽和不可凝氣體（臭氣），需首先進行分離。水蒸汽通過冷凝 裝置冷凝后處理，不可凝氣體（臭氣）外排。干化尾氣冷凝裝置可采用噴淋塔或冷凝器。

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4  設計與工藝控制

4.1 設計和運行控制要點

1）污泥熱干化程度的選擇應遵循下列原則：利用干化工藝自身的技術特點；整個干化通 過污泥與熱媒之間的傳熱作用和后續處置系統投資和運行成本應最低；考慮污泥形態（松散 度和粒度）對污泥輸送、給料系統和后續處置設備的適應性。

2）按照干化熱源的成本，從低到高依次如下：①煙氣；②燃煤；③蒸汽；④燃油；⑤沼 氣；⑥天然氣。一般來說間接加熱方式可以使用所有的能源，其利用的差別僅在溫度、壓力 和效率。直接加熱方式，則因能源種類不同，受到一定限制。其中燃煤爐、焚燒爐的煙氣量 大，又存在腐蝕性污染物，較難使用。

3）與干化設備爆炸有關的三個主要因素是氧氣、粉塵和顆粒的溫度。不同的工藝會有些 差異，但總的來說必須控制的安全要素是：流化床式和立式圓盤式的氧氣含量小于 5%，帶式、 槳葉式和臥式轉盤式的氧氣含量小于 10%；粉塵濃度小于 60 g/m3；顆粒溫度小于 110  ℃。

4）濕污泥倉中甲烷濃度控制在 1％以下；干泥倉中干泥顆粒的溫度控制在 50  ℃以下。

5）為避免濕污泥敞開式輸送對環境造成影響，應采用污泥泵和管道將濕污泥密封輸送入 干化機。干化機出料口須設置事故儲存倉或緊急排放口，供污泥干化機停運或非正常運行時， 暫存或外排。

6）沙石混入污泥對干化設備的安全性存在著負面影響。對于含沙量較大的污泥，可通過 增加耐磨裕量、降低轉動部件轉速等措施降低換熱面的磨損。特別是采用導熱油作為熱媒介 質時，須十分注意。

4.2 二次污染控制要求

污泥干化后蒸發出的水蒸汽和不可凝氣體（臭氣）需進行分離。水蒸汽通過冷凝裝置冷 凝后處理。焚燒廠的廢水經過處理后應優先回用。當廢水需直接排入水體時，其水質應符合

《污水綜合排放標準》GB 8978 的規定。 為防止污泥干化過程中臭氣外泄，干化裝置必須全封閉，污泥干化機內部和污泥干化間

需保持微負壓。干化后污泥應密封儲存，以防止由于污泥溫度過高而導致臭氣揮發。干化廠 惡臭污染物控制與防治應符合《惡臭污染物排放標準》GB 14554 的規定。

干化廠的噪聲應符合《城市區域環境噪聲標準》GB  3096 和《工業企業廠界噪聲標準》

GB 12348 的規定，對建筑物內直接噪聲源控制應符合《工業企業噪聲控制設計規范》GBJ 87

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的規定。 干化廠噪聲控制應優先采取噪聲源控制措施。廠區內各類地點的噪聲控制宜采取以

隔音為主，輔以消聲、隔振、吸音的綜合治理措施。

5  投資和運行成本的評價及分析

投資成本是由系統復雜程度、設備國產化率等因素決定的。一般情況下，若有可利用的 余熱能源，熱干化采用國產設備時，單位投資成本在 10~20 萬元/t 污泥（含水率 80%）；若干 化設備采用進口設備，單位投資成本在 30~40 萬元/t 污泥（含水率 80%）。

污泥熱干化的運行成本是由眾多因素所決定的，例如干化熱源的價格、最終干化污泥的

含水率、是否需單獨建設尾氣凈化系統等，難以轉化到具體金額。各干化設備的具體能耗， 如表 4-4 所示。

表 4-4       各種干化設備的具體能耗

第五節               石灰穩定技術

1  原理與作用

通過向脫水污泥中投加一定比例的生石灰并均勻摻混，生石灰與脫水污泥中的水分發生 反應，生成氫氧化鈣和碳酸鈣并釋放熱量。石灰穩定可產生以下作用：

1）滅菌和抑制腐化。溫度的提高和 pH 的升高可以起到滅菌和抑制污泥腐化的作用，尤 其在 pH≥12 的情況下效果更為明顯，從而可以保證在利用或處置過程中的衛生安全性；

2）脫水。根據石灰投加比例（占濕污泥的比例）的不同（5％~30％），可使含水率 80％ 的污泥在設備出口的含水率達到 74.0％~48.2％。通過后續反應和一定時間的堆置，含水率可 進一步降低；

3）鈍化重金屬離子。投加一定量的氧化鈣使污泥成堿性，可以結合污泥中的部分金屬離 子，鈍化重金屬；

4）改性、顆粒化。可改善儲存和運輸條件，避免二次飛灰、滲濾液泄漏。

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2  應用原則

污泥的石灰穩定技術可以做為建材利用、水泥廠協同焚燒、土地利用、衛生填埋等污泥 處置方式的處理措施。

采用石灰穩定技術應考慮當地石灰來源的穩定性、經濟性和質量方面的可靠性。

3 石灰穩定工藝與系統組成

3.1 工藝流程

石灰罐車               石灰倉儲系統

廢氣高空排放

石灰計量投加裝置

廢氣收集系統

濕污泥輸送系統

混合反應系統

廢氣                       廢氣

成品污泥輸送系統               成品

圖 4-6       石灰穩定工藝系統流程圖

3.2 系統組成

1）輸送系統（包括濕泥及成品污泥輸送） 一般可選擇螺旋輸送機或帶式輸送機，應采用全封閉結構，以防止污泥散發的臭氣排放

到大氣中，影響操作環境，危害操作人員的健康。

2）石灰倉儲與計量給料系統 石灰料倉用來暫時儲存罐車運送來的石灰粉料。設有破拱裝置、倉頂布袋除塵器、料位

器等。

計量給料系統應確保在混合反應器開啟后，石灰能持續、定量輸送至混合反應器內。主 要由進料斗、進料料位監測和出料裝置、計量投加裝置等組成。

3）干化混合反應系統 作為石灰干化穩定工藝的核心設備，其運行表現直接影響整個項目效果。目前一般選擇

傳統臥式混合攪拌反應器，主要由混合圓筒、工作軸、攪拌元件、在線監測裝置等組成。

4）廢氣收集及處理系統 污泥石灰穩定工藝中，廢氣主要特點是高溫、高濕、高粉塵濃度、低有毒氣體濃度。它

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的主要成分為水蒸氣、石灰粉塵、氨氣，溫度約為  30℃~50℃。針對該類廢氣，一般選擇濕

式噴淋塔或增加凈化單元可滿足處理需求。

4  設計與運行控制

1）石灰摻混比例

根據污泥含水率、石灰活性及最終處置方式差異，石灰摻混比例可在 30％以內調整。不 同加鈣量的脫水效果，見表 4-5。

表 4-5 加鈣處理后污泥溫度、pH 值及含固量變化（原始污泥含固率 22.7%）

2）混合物料的后續反應

石灰—污泥在快速混合后反應仍將不同程度地持續數小時至數天，設計中應優化工藝條 件有利于污泥的后續反應及水蒸汽的蒸發，可以通過設計混合物料堆置設施（一般為  5~10d 混合物料的堆置空間）為其進一步的反應提供有利條件，但要考慮粉塵及有毒有害氣體的控 制。

5 投資及運行成本的評價與分析

相對污泥熱干化、焚燒等處置方式，污泥石灰穩定工藝基建投資較低，根據規模及混合 設備選型不同，固定資產投資約為 2~4 萬元/t 污泥（含水率 80%）。

目前國內工程實例較少，工藝直接運行費用主要由石灰、電、人工、設備維護等費用組

成。根據石灰摻混比例不同，單噸運行成本約為 50~150 元，其中，石灰消耗可占到總運行費 用的 70％~90％。

第六節 其他技術

1  污泥熱解處理技術

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污泥熱解技術是指污泥中有機質在缺氧條件下加熱到一定溫度裂解，轉化為燃油、燃氣、

污泥碳和水的技術。根據污泥熱解溫度和產物的不同，污泥熱解處理技術可以分為污泥氣化 技術、污泥油化技術和污泥炭化技術三大類。

污泥熱解技術具有污泥中能量有效回收利用、溫室氣體排放減少、重金屬得以固化、避

免二噁 英的產生、占地少、運行成本低等特點。

2 污泥水熱處理技術

水熱處理技術是將污泥加熱，在一定溫度和壓力下使污泥中的粘性有機物水解，破壞污 泥的膠體結構，改善脫水性能和厭氧消化性能的技術，也稱熱調質。

水熱處理技術按照處理過程是否通入氧化劑，把水熱處理分成熱處理（也稱為熱水解） 和濕式氧化兩種。熱處理沒有氧化劑通入，而濕式氧化需要向反應器內通入氧化劑。水熱處 理按照反應溫度和壓力的不同，又分為低壓、中壓、高壓氧化以及超臨界氧化。按照添加催 化劑與否，分為催化氧化和非催化氧化。

水熱處理技術可與多種污泥處理、處置技術直接對接、聯合使用。經過水熱處理后的污 泥脫水性能大幅度提高，經機械脫水可獲得低含水率的泥餅，為污泥的處理和處置提供了基 礎；水熱處理后污泥可進行高效率的厭氧消化，將污泥中的有機質充分轉化為沼氣；同時， 針對水熱處理上清液可引入水處理的高效厭氧工藝中，整體提高污泥處理系統效率；污泥中 病原微生物在高溫高壓環境下被徹底殺滅。

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第五章   污泥處置方式及相關技術

第一節               污泥土地利用

1  原理與作用

經無害化和穩定化處理后的污泥及污泥產品，以有機肥、基質、腐殖土、營養土等形式 可用于農業、林業、園林綠化和土壤改良等方面，使污泥中的有機質及氮磷等營養資源得以 充分利用，同時污泥也可得以有效處置。

2  應用原則

污泥必須經過厭氧消化、好氧發酵等穩定化及無害化處理后，才能進行土地利用。 未經穩定化處理的污泥進行農用時，可造成燒苗現象。污泥經穩定化及無害化處理后，

有機污染物得到部分降解，重金屬活性得到鈍化，通過無害化過程產生的熱量將污泥中大腸 桿菌、病原菌和蟲卵等滅殺，雜草種子滅活，降低了污泥在進行土地利用時的衛生和環境風 險，并提高了植保安全性。

3 泥質要求

1）養分與有機質

以有機肥料形式用于農業用途（包括農田 、果園和牧草地等）的污泥，其氮 磷 鉀

（N+P2O5+K2O）含量應不低于 20 g/kg，有機質含量不低于 200 g/kg。以基質形式用于農業用 途（包括草坪基質、容器育苗基質、苗木基質等）的污泥，其氮磷鉀總量不低于 40 g/kg，有 機質含量不低于 240 g/kg。用于園林綠化和林地用途的污泥，其氮磷鉀總量不低于 30 g/kg， 有機質含量不低于  200  g/kg。用于土壤改良和植被恢復途徑的污泥，其養分與有機質含量， 原則上不做要求。

2）重金屬

用于農業用途的污泥重金屬限值須符合《城鎮污水處理廠污泥處置  農用泥質》CJ/T309 標準的要求，可分為 A 級和 B 級污泥。A 級污泥要求較為嚴格，可用于蔬菜和糧食作物等食 物鏈作物和纖維作物、飼料作物、油料作物等非食物鏈作物；B  級污泥對重金屬限量適度放 寬，但只能用于纖維作物、飼料作物、油料作物等非食物鏈作物。用于園林綠化和林地的污

39

泥重金屬限值須符合《城鎮污水處理廠污泥處置  園林綠化用泥質》GB/T 23486 標準的要求。

用于沙荒地、鹽堿地和礦山廢棄地土壤改良的污泥重金屬含量應符合《城鎮污水處理廠污泥 處置  土地改良用泥質》CJ/T 291 標準的要求。

3）物理性質

用于農業用途的污泥，粒徑不應高于 10  mm，無粒徑大于 5  mm 的雜物。用于育苗基質 的污泥其容重應低于 0.8 g/cm3，總孔隙度和持水孔隙度分別不低于 60%和 40%，電導率小于

3 ms/cm，pH 應在 6.0~8.0 之間。

4）腐熟度 以種子發芽指數作為污泥腐熟度的量化指標。用于農業用途的污泥種子發芽指數不低于

60%。園林綠化和林地用途的污泥種子發芽指數不低于  50%。用于基質途徑的污泥其種子發 芽指數不低于 75%。

5）衛生指標

進行土地利用處置的污泥蛔蟲卵死亡率應不低于 95%，糞大腸菌群值不低于 0.01。

4  土地利用的方式與方法

4.1  依據土地周圍環境條件并結合處理方法選擇具體的操作方式 濕污泥直接進行土地利用時，有耕作層施用、深層施用等操作方式。當用于污泥處置的

土地遠離人群，周圍環境不敏感時，可在耕作層直接施用。如周圍環境敏感，污泥在土地上 攤鋪后，應及時深翻至耕作層以下，避免惡臭污染。國外有的城市還將未經脫水的泥漿直接 注入耕作層。好氧發酵的污泥施用條件較好，一般可在耕作層直接施用。

4.2  依據應用對象對養分的需求特性合理確定污泥施用量

污泥中的氮磷鉀無機養分主要以有機態類型存在，因此污泥的養分釋放特性以長效和緩 釋為主。同時，污泥有機態養分中又以易礦化態類型為主，在施用后速效養分釋放較其他有 機物料更為迅速，因此又兼具速效性。在進行土地利用時，建議考慮應用對象的養分需求特 性，對于生長周期較長，特別是需要貯藏養分（如果樹、林地等）的應用對象，適當提高污 泥用量與添加比例。而對于生長周期較短的作物，適當降低污泥用量。涉及移栽環節的作物， 在移栽后應適當增加污泥用量，保證緩苗的養分需求。以基質形式開展土地利用，適當提高 污泥添加比例，甚至可全量使用污泥，以保證滿足育苗期的充足養分需求。

40

4.3  不同應用對象的一般施用量

1）農用為主的有機肥料 以有機肥料形式進行污泥農業應用，其應用對象包括林木、果樹、花卉，在一定的限制

條件下，也可用于麥谷類糧食作物等，一般作為基肥（底肥）進行應用，也可作為追肥施用。 施用量應根據作物養分需求、土壤養分供應特性和土壤環境容量綜合確定，一般作物年 度施用量范圍控制在 4~8 kg/m2。對于由污泥制成的有機無機復合（混）肥，由于化肥成分的

添加，可適當降低施用量。蔬菜和糧食作物在收獲前 30~40d 不應再施用污泥有機肥料。

2）育苗基質 育苗基質的應用范圍包括：蔬菜育苗、林木育苗、花卉育苗等適宜工廠化操作的容器育

苗。

對于以育苗基質為途徑的土地利用方式，可將污泥視為營養土使用，建議適量提高污泥 添加比例，一般占育苗基質體積的 50%~70%，特別是林木育苗基質，可全部采用腐熟污泥作 為基質原料。

3）園林與公路綠化 園林綠化應用對象包括城市綠化帶、公園綠化、行道綠化、公路護坡、隔離帶及轉盤綠

化等。

一般園林綠化年度施用量應控制在 4~8 kg/m2，對于公路綠化和樹木類可適當提高至 8~10

kg/m2。施用方式以溝施和穴施為主。

4）林地 包括自然形成的森林和人工速生林等。

一般年度施用量控制在 6~8 kg/m2。施用方式以穴施為主。

5）草坪 適用于人工建植的帶土生產和無土生產的草坪。

年度施用量一般應控制在 5~10 kg/m2，最高不宜超過 12 kg/m2。施用方式以撒施為主。

6）生態修復與植被恢復 適合在礦山廢棄地、退化土地和植被無法生長的沙荒地施用。

年度施用量一般應結合恢復工程條件而確定，一般不高于 3 kg/m2，可在施用后的污泥覆 蓋層上種植恢復性植物。施用方式以覆蓋和機械摻混為主。

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5  土地利用的環境風險與管理

對于污泥土地利用，應進行全過程的風險管理與控制。全過程風險控制流程，見圖 5-1。

脫水污泥

無害化、穩定化預處理

另行處置

有機

草坪           林地

肥料

育苗           園林與公

基質             路綠化

生態修復與

植被恢復

定期監測              登記備案

環境安全性

制有毒有害的工業廢水排入市政下水道。

5.2  病原體

污泥中含有大量細菌、病毒、蛔蟲卵，其中一部分為人畜共患病源，因此在污泥土地利 用之前，需進行無害化處理。但大部分病蟲害的致死溫度均在  50℃~60℃，與污泥高溫好氧 及厭氧發酵的溫度要求相符合，因此只要經過高溫好氧及厭氧發酵等高溫（55℃，5~7d）處 理，污泥中病菌、蟲卵均得以滅殺（活），實現土地利用病蟲害風險最低化。

5.3  雜草

污泥中含有的雜草種籽較多，主要源于生活污水夾雜的果蔬種籽，其外殼堅硬，在污水 處理過程中并未失活，因此沉淀在污泥中仍具有潛在發芽能力。在進行污泥土地利用，特別 是在草坪和育苗基質上應用時，應考慮由此可能造成的生物風險。污泥中的雜草有可能成為 入侵草種，影響土地利用效果。

5.4  鹽害

污泥中鹽離子成分復雜且含量較高，特別是氯化鈉（NaCl）含量達到普通土壤的  20~40 倍，已超過普通作物的鹽分忍耐范圍。因此，在污泥土地利用時，應考慮采取輔助措施，如 淋洗脫鹽、加大噴灌水量等，降低鹽分含量，減少其應用對作物的負面影響。

5.5 對水體的影響

在重要水源地類型的湖庫周圍 1km 范圍內，不宜進行污泥土地利用。在洪水頻繁爆發區 域，不建議污泥進行土地利用。在飲用水源地周邊和地下水位較高地區，污泥土地利用的施 用量應遵循減半原則。在水、冰或雪覆蓋地區進行污泥土地利用之前，應該確保徑流得到有 效控制。禁止在敏感性水體附近區域內，超量和過量施用污泥。

5.6  圍擋與覆蓋

污泥土地利用的場地平面與水平面角度不大于 15?，在坡度大于 15?的坡地上進行污泥土 地利用時，應在下坡處建立有效圍擋措施，防治污泥溢流和雨水沖刷造成污染。用于生態修 復和植被恢復的污泥，在施用后應進行土壤覆蓋，避免污泥過度積累影響恢復效果。在園林 綠化和林地等途徑進行土地利用時，應將施用后的污泥翻入土內，混合覆蓋。

5.7  定期監測 污泥進行土地利用，應委托有資質的環境評價機構對污泥土地利用進行土壤、水體和大

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氣方面的長期定點監測，其監測數據記錄保存時間不低于 6 年。監測指標應包括：重金屬（主

要為汞、砷、鎘、鉛、鎳、鉻、銅和鋅）、化學需氧量（COD）、硝態氮、苯并（α）芘、礦物 油和多環芳烴類（PAHs），還應包括蒼蠅密度和大腸桿菌群總數等。監測頻率應依據污泥施 用量確定，原則上不低于每季度一次。

5.8  記錄備案

污泥在進行土地利用時，污泥產出單位應記錄污泥產品去向，同時污泥使用單位應定期 向污泥監管單位匯報，建立和完善污泥土地利用登記制度和跟蹤體系，保證污泥去向和使用 有據可查。對污泥土地利用環境監測數據，應及時上報當地環保主管部門進行備案。

6  土地利用成本分析與經濟效益評價

污泥土地利用涉及的成本與經濟效益因不同用途而異，具體可參見表 5-1。表中并未考慮 污泥無害化和穩定化處理成本，若增加此項處理成本，則其投入將相應增加 150~250 元/t 污 泥（含水率 80%）；此表也未考慮污泥土地利用后的作物收獲與產品產出收入，同時也不包括 因未來物價水平波動可能造成的收支調整。總體而言，在條件許可的情況下，相比于污泥其 他處置方式，土地利用是比較經濟可行的途徑之一。特別是污泥作為有機肥料、園林與公路 綠化和林地等途徑進行土地利用時，其經濟效益較為明顯。它可結合區域背景，作為污泥土 地利用的推薦途徑。如果將應用面積和規模考慮在內，草坪和生態與植被恢復，則是合適的 污泥土地利用途徑，其污泥消納量較大，應用前景廣泛。

表 5-1 污泥土地利用的成本分析與經濟效益評價    單位：t 污泥（含水率 45%~50%）

包裝，20 元

成  本    加工，120 元 運費，80 元

包裝，20 元    運費，160 元   運費，80 元

運費，80 元

替代土壤或

包裝，20 元    運費，160 元

運費，80 元

節  支     替代有機肥

1 噸，600 元

替代常規基質

1 噸，300 元

替代修復材料

2 噸，200 元

基質 1 噸，

300 元

替代有機肥

1 噸，500 元

替代有機肥

1 噸，500 元

凈效益          380 元             200 元              40 元             220 元                     400 元             340 元

第二節    污泥焚燒與協同處置技術

污泥焚燒包括單獨焚燒，以及與工業窯爐的協同焚燒。

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1  單獨焚燒

1.1  原理與作用 污泥焚燒是利用污泥中的熱量和外加輔助燃料，通過燃燒實現污泥徹底無害化處置的過

程。單獨焚燒是指單獨建設焚燒設施對污泥進行的焚燒。與工業窯爐的協同焚燒是指利用已 有的工業窯爐焚燒污泥。

1.2  應用原則

污泥單獨焚燒應與熱干化設施聯建，充分利用污泥的熱值和焚燒熱量。單獨焚燒設施應 與人群聚居區保持足夠的安全距離，符合城鄉建設總體規劃。

1.3  工藝與設備

1）一般工藝流程 污泥焚燒系統通常包括儲運系統、干化系統、焚燒系統、余熱利用系統、煙氣凈化系統、

電氣自控儀表系統及其輔助系統等。污泥焚燒的一般工藝流程，如圖 5-2 所示。

煙氣

凈化              預除塵器

系統                          煙氣

脫硫塔

除塵器

引風機            煙囪

余熱

利用 系統

焚

輔助燃料

余熱利用系統

煙氣

燒

系

鼓風機

統

干 化 系 統

儲 運

熱源

濕污泥

污泥焚燒爐

污泥干化機

引風機

干污泥倉

干污泥

冷凝換熱器

不可凝氣體

冷卻水

系                                    污泥泵

統

滑架                      濕污泥倉

圖5-2 污泥焚燒工藝流程

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污泥干化系統和焚燒系統是整個系統的核心；儲運系統主要包括料倉、污泥泵、污泥輸

送機等；煙氣凈化系統主要包括脫硫塔、自動噴霧系統、活性炭倉、除塵器、堿液系統等； 電氣自控儀表系統包括能滿足系統測量控制要求的電氣和控制設備；輔助系統包括壓縮空氣 系統、給排水系統、通風采暖、消防系統等。對于較小規模的污泥處理處置設施，可采用污 泥干化焚燒一體化設備。

2）主要工藝設備類型與參數 污泥焚燒爐主要包括流化床焚燒爐、回轉窯式焚燒爐和立式多膛焚燒爐。立式多膛焚燒

爐的焚燒能力低、污染物排放較難控制；回轉窯式焚燒爐的爐溫控制困難、對污泥發熱量要 求較高；流化床焚燒爐結構簡單、操作方便、運行可靠、燃燒徹底、有機物破壞去除率高， 目前已經成為主要的污泥焚燒設備。

流化床焚燒爐的基本工作原理是，利用爐底布風板吹出的熱風，將污泥懸浮起呈沸騰（流 化）狀進行燃燒。一般采用惰性床料進行蓄熱、流化，再將污泥加入到流化床中與高溫的床 料接觸、傳熱進行燃燒。流化床污泥焚燒爐通常采用絕熱的爐膛，下部設有分配氣體的布風 板，爐膛內壁襯耐火材料，并裝有一定量的床料。氣體從布風板下部通入，并以一定速度通 過布風板，使床內床料沸騰呈流化狀態。污泥從爐側或爐頂加入，在流化床層內進行干燥、 粉碎、氣化等過程后，迅速燃燒。煙氣中夾帶的床料和飛灰，一般用除塵器捕集。床料可返 回流化床內。

流化床焚燒爐的典型技術指標，應符合下列要求：（1）污泥處理量應滿足設計要求，波 動范圍宜為  65%~125%；（2）流化床焚燒爐密相區溫度宜為  850℃~950℃；（3）排煙溫度大

于 180  ℃。 帶式污泥干燥焚燒一體機是將帶式污泥干化與焚燒鑲嵌同一裝置內，適用于較小規模的

污泥處理處置。帶式污泥干燥裝置由上、中、下三層排列的輸送帶組成。脫水污泥由螺旋輸

送機送至泥條機，由泥條機旋轉壓制成泥條均勻地鋪設在上輸送帶，污泥在上輸送帶的尾端 被投至中輸送帶上，再由中輸送帶的尾端投到下輸送帶上，然后繼續向前輸送至出料口。在 上輸送帶上方安裝抽風裝置，抽吸焚燒爐的熱能和廂體外的干燥空氣，使熱能和空氣從裝置 的下部進入，穿流整個輸送帶，帶走污泥內的水分。用干化后的污泥進焚燒爐燃燒。污泥燃 燒的熱能輸入干燥廂體用于干燥濕污泥所需的熱能。

1.4  干化焚燒系統的能量平衡和余熱利用

46

1）污泥的熱值

實驗室測試污泥熱值結果多為空氣干燥基低位熱值Qad, ne（t    kJ/kg），對于含水率為Ma（r    %） 的濕污泥，其熱值按照式（5-1）進行換算：

Q           Q          1    00 ??M ar   M                                 

ar ,net   ??(   ad ,net  ??23M ad ) 

100 ??M ad

??23 ar

（5-1）

式中：Qar, net——含水率為Mar%的濕污泥低位熱值，kJ/kg；

Qad, net——空氣干燥基低位熱值，kJ/kg； Mad——空氣干燥基的含水率，%。 若實驗室測試結果為絕干污泥低位熱值，則Mad=0。

2）干化后污泥量 經過干化后的污泥量通過式（5-2）計算：

 100 ??M1

A2  ??A1 ?                                            

100 ??M 2

式中：A1——干化前濕污泥量，kg/h； M1——干化前濕污泥含水率，%； A2——干化后干污泥量，kg/h； M2——干化后干污泥含水率，%。

3）熱干化的耗熱量

（5-2）

對于一個熱干化系統，其耗熱量按式（5-3）進行估算：

C  ??(T  ??T ) ??r         

q   ??( A M  / 100 ??A M   / 100) ??       v         21 T2  

（5-3）

gh           1      1                2      2      

?gh

/ 100

式中：qgh——熱干化系統耗熱量，kJ/h；

Cv——水的平均比熱，取4.187，kJ/（kg?℃）； T1——污泥的初始溫度，通常取為20，℃； T2——水汽化的溫度，常壓下取100，℃；

污泥焚燒后產生的熱量可以通過式（5-4）計算：

qgl   ??A2  ??Q2,ar ,net  ??gl  / 100

式中：qgl——焚燒爐產生的熱量，kJ/h；

A2——入爐污泥量，即為干化后污泥量，kg/h；

（5-4）

Q2,ar ,net ——入爐污泥低位熱值，即為干化后污泥低位熱值，kJ/kg；

?gl ——焚燒爐的熱效率，%。

如果焚燒爐產生熱量qgl  >  干化系統耗熱量qgh，則不需要輔助燃料；如果焚燒爐產生熱量

qgl  <  干化系統耗熱量qgh，則需要的輔助熱量為qgh－  qgl  （kJ/h），根據輔助燃料的熱值可進一 步計算輔助燃料的消耗量。

根據以上計算方法，若脫水污泥含水率80%，干化到含水率40%入爐焚燒，污泥干化機 和污泥焚燒爐的熱效率均為85%，則只有污泥干基低位熱值達到約13510 kJ/kg（即3227 kcal/kg）才不需要輔助燃料。

5）余熱利用 考慮到整個污泥干化焚燒系統的經濟性和尾氣處理的要求，焚燒爐產生的高溫煙氣應通

過余熱鍋爐進行利用，可以加熱水蒸汽、導熱油和空氣等干化熱源和燃燒輔助熱風。

1.5  設計與工藝控制

1）焚燒爐所采用耐火材料的技術性能應滿足焚燒爐燃燒氣氛的要求，質量應滿足相應的 技術標準，能夠承受焚燒爐工作狀態的交變熱應力；

2）焚燒爐的設計應保證其使用壽命不低于10萬運行小時；焚燒爐應有適當的冗余處理能 力，進料量應可調節；

3）焚燒爐應設置防爆門或其它防爆設施；

4）必須配備自動控制和監測系統，在線顯示運行工況和尾氣排放參數；

5）確保焚燒爐出口煙氣中氧氣含量達到6%~10%（干氣）；

6）焚燒爐密相區溫度宜為850℃~950℃；

7）由于污泥焚燒煙氣中含濕量較大，為有效防止積灰和腐蝕，焚燒爐排煙溫度宜大于180

℃。

1.6 二次污染控制要求

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為有效控制二次污染，污泥焚燒泥質須滿足《城鎮污水處理廠污泥處置  單獨焚燒用泥質》

CJ/T 290的規定。焚燒產生的煙氣、爐渣、飛灰及噪聲均應進行監測與控制。

1）煙氣 污泥焚燒后的煙氣成分與污泥成分密切相關。常規污染物主要有NOx、SO2和煙塵等。污

泥中的氯含量較生活垃圾更低，污泥焚燒所產生的二噁 英通常低于生活垃圾。污泥焚燒后重

金屬大多數都富集在飛灰中。 對SO2的控制，有多種方法可供選擇，主要有爐內脫硫，以及濕法、干法和半干法等尾部

脫硫方法。污泥焚燒的脫硫方法可采用“爐內脫硫+半干法脫硫”。根據國外使用經驗，也可以

采取濕法脫硫。 用于煙塵控制的除塵設備主要有旋風除塵器、靜電除塵器和布袋除塵器。污泥焚燒尾氣

除塵推薦使用布袋除塵器。 控制污泥焚燒重金屬排放的主要方法有：通過余熱利用系統使煙氣降溫，煙氣中的重金

屬自然凝聚成核或冷凝成粒狀物質，隨后，采用除塵設備捕集；將尾氣通過濕式洗滌塔，除 去其中水溶性的重金屬化合物；通過布袋除塵器可吸附部分重金屬顆粒，另一部分重金屬可 噴射活性炭等粉末，吸附重金屬形成較大顆粒后，被除塵設備捕集。

控制污泥焚燒煙氣中二噁英排放的主要方法有：在燃料中添加化學藥劑阻止二噁英的生 成；在燃燒過程中提高“3T”（湍流Turbulence、溫度Temperature、時間Time）作用效果，通 過旋轉二次風等布置方式使污泥與空氣充分攪拌混合，維持足夠的燃燒溫度和3 s以上的停留 時間，減少二噁英前驅物的生成；在尾氣處理過程中噴射活性炭粉末等吸附二噁英類物質而 被除塵設備捕集；布袋除塵器對二噁英也有一定的吸附作用。

流化床污泥焚燒爐通常不需采用額外的脫硝技術即可滿足相關標準要求的限值。如需進 一步控制NOx的排放，推薦采用選擇性非催化還原法（SNCR），能達到30%~70%的脫除效率。 應嚴格控制焚燒工藝過程，并對煙氣必須采取綜合處理措施，其煙氣排放濃度須滿足《生

活垃圾焚燒污染控制標準》GB 18485的規定。

2）爐渣與飛灰 爐渣與飛灰應分別收集、貯存、運輸，并妥善處置。符合要求的爐渣可進行綜合利用。

飛灰應按《危險廢物鑒別標準》GB 5085.1-3的規定進行鑒定后，妥善處置；屬于危險廢物的， 應按危險廢物處置；不屬于危險廢物的，可按一般固體廢物處理。

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3）噪聲

焚燒廠的噪聲應符合《城市區域環境噪聲標準》GB 3096和《工業企業廠界噪聲標準》

GB 12348的規定，對建筑物內直接噪聲源控制應符合《工業企業噪聲控制設計規范》GB J87 的規定。焚燒廠噪聲控制應優先采取噪聲源控制措施。廠區內各類地點的噪聲控制宜采取以 隔音為主，輔以消聲、隔振、吸音的綜合治理措施。

4）臭氣

焚燒廠惡臭污染物控制與防治應符合《惡臭污染物排放標準》GB 14554的規定。焚燒生 產線運行期間，應采取有效控制和治理惡臭物質的措施。焚燒生產線停止運行期間，應采取 相應措施防止惡臭擴散到周圍環境中。

1.7  投資及運行成本的評價與分析

投資成本是由系統復雜程度、設備國產化率等因素決定的。一般情況下，若干化和焚燒 系統均采用國產設備，干化焚燒項目的投資成本在30~50萬元/ t污泥（含水率80%）；若干化 設備采用進口設備，焚燒等其他設備均采用國產設備，干化焚燒項目的投資成本在50~70萬元

/t污泥（含水率80%）。若采用更多的進口設備，投資成本將增加。

國內污泥干化焚燒實際運行的項目較少，采用的設備和配套的煙氣處理設施標準差異較 大，因此，目前的運行費用統計尚不具有典型性。一般而言，若采用進口的流化床干化機和 國產的流化床焚燒系統，運行成本約為170~250元/ t污泥（含水率以80%計，不包括固定資產 折舊），其中燃煤和用電的消耗約占55%~65%，導熱油、自來水、石灰石、消石灰、石英砂、 活性炭、氮氣等損耗費用共計約5%。若采用國產的空心漿葉式干化機和國產的流化床焚燒系 統，運行成本約為120~200元/ t污泥（含水率以80%計，不包括固定資產折舊），其中燃煤和 用電的消耗約占65%~70%。

2  污泥的水泥窯協同處置

2.1  原理與作用 污泥的水泥窯協同處置是利用水泥窯高溫處置污泥的一種方式。水泥窯中的高溫能將污

泥焚燒，并通過一系列物理化學反應使焚燒產物固化在水泥熟料的晶格中，成為水泥熟料的 一部分，從而達到污泥安全處置的目的。

利用水泥窯對污泥進行協同處置，具有以下作用：

50

有機物徹底分解，污泥得以徹底的減容、減量和穩定化；燃燒后的殘渣成為水泥熟料的

一部分，無殘渣飛灰產生，不需要對焚燒灰另行處置；回轉窯內堿性環境在一定程度內可抑 制酸性氣體和重金屬排放；水泥生產過程余熱可用于干化濕污泥；回轉窯熱容量大、工作狀 態穩定，污泥處理量大。

2.2  應用原則

利用水泥窯協同處置污泥必須建立在社會污泥處置成本最優化原則之上，如果在生態和 經濟上有更好的回收利用方法時，則不要將污泥使用在水泥窯中。同時，污泥的協同處置應 保證水泥工業利用的經濟性。

水泥窯協同處置污泥應確保污染物的排放，不高于采用傳統燃料的污染物排放與污泥單 獨處置污染物排放總和。協同處置污泥水泥窯產品必須達到品質指標要求，并應通過浸析試 驗，證明產品對環境不會造成任何負面影響。

利用水泥窯協同處置污泥作為跨行業的協同處置方式，應保證從產生到處置完成良好的 記錄追溯，在全處置過程確保污染物的達標排放和相關人員健康和安全，確保所有要求符合 現有的國家法律、法規和制度。能夠有效地對廢物協同處置過程中的投料量和工藝參數進行 控制，并確保與地方、國家和國際的廢物管理方案協調一致。

2.3  水泥窯協同處置的主要方式

城鎮污水處理廠污泥可在不同的喂料點進入水泥生產過程。常見的喂料點是：窯尾煙室、 上升煙道、分解爐、分解爐的三次風風管進口。污泥焚燒殘渣可通過正常的原料喂料系統進 入，含有低溫揮發成分（例如烴類）的污泥必須喂入窯系統的高溫區。

通常，濕污泥經過泵送直接入窯尾煙室；利用水泥窯協同處置干化或半干化后的污泥時， 在窯尾分解爐加入；外運來的污泥焚燒灰渣，可通過水泥原料配料系統處置。

利用水泥窯廢熱干化污泥，與通常的污泥熱干化系統相同。

2.4  利用水泥窯直接焚燒處置濕污泥

含水率在60%~85%的市政污泥可以利用水泥窯直接進行焚燒處置 利用水泥窯直接焚燒污泥可在水泥窯窯尾端煙室或上升煙道設置噴槍。水泥窯應進行如

下改造：（1）窯尾煙室耐火材料改用抗剝落澆注材料；（2）水泥窯窯尾上升煙道增設壓縮 空氣炮，以便清理結皮；（3）水泥窯窯尾分解爐縮口應做相應調整；（4）對窯尾工藝收塵

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器進行改造；（5）窯內通風面積擴大5%~10%。

2.5  利用水泥窯焚燒處置干化或半干化的污泥

干化或半干化后的污泥發熱量低、著火點低、燃燒過程形成的飛灰多、燃燒時間短，不 適合作為原料配料大規模利用，應當盡可能在分解爐、窯尾煙室等高溫部位投入，以保證焚 毀效果。

來自干污泥儲存倉的污泥經皮帶秤計量后，經雙道鎖風閥門進入分解爐，分解爐內部增 設污泥撒料盒，在撒料盒下方設置壓縮空氣進行吹堵和干污泥的拋灑分散。如干污泥倉布置 離窯尾較遠，也可采用氣動輸送，利用羅茨風機作為動力，經管道輸送進入分解爐，干污泥 燃燒采用單通道噴管即可。

2.6  污泥焚燒灰渣替代水泥生產原料利用

在污泥焚燒灰渣作為替代原料利用之前，應仔細評估硫、氯、堿等物質可能引起系統運 行穩定性有害元素總輸入量對系統的影響。這些成分的具體驗收標準，應根據協同處置污泥 性質和窯爐具體條件，現場單獨進行確定。

2.7  二次污染控制要求

利用水泥窯直接焚燒濕污泥主要的環境問題為煙氣的排放。污染物的排放控制應符合《生 活垃圾焚燒污染控制標準》GB 18485的規定。

3  污泥的熱電廠協同處置

3.1  原理與作用 采用熱電廠協同處置，既可以利用熱電廠余熱作為干化熱源，又可以利用熱電廠已有的

焚燒和尾氣處理設備，節省投資和運行成本。

3.2  應用原則

在具備條件的地區，鼓勵污泥在熱力發電廠鍋爐中與煤混合焚燒；熱電廠協同處置應不 對原有電廠的正常生產產生影響；混燒污泥宜在35 t/h以上的熱電廠（含熱電廠和火電廠）燃 煤鍋爐上進行。在現有熱電廠協同處置污泥時，入爐污泥的摻入量不宜超過燃煤量的8%；對 于考慮污泥摻燒的新建鍋爐，污泥摻燒量可不受上述限制。

3.3  熱電廠協同處置的主要方式

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熱電廠協同處置的主要方式有：濕污泥（含水率80%）直接加入鍋爐摻燒，和干化或半

干化（含水率40%以下）后的污泥進入循環流化床鍋爐或煤粉爐焚燒。 選用電廠余熱作為干化熱源，與通常熱干化系統相同。

3.4  濕污泥直接摻燒

1）工藝流程 濕污泥直接摻燒的主要工藝流程，見圖5-3。

脫硫塔

除塵器

引風機            煙囪

煙氣          給料器

發電系統

蒸汽

煤                鍋爐

污泥泵

滑架                      濕污泥倉

圖 5-3           濕污泥直接摻燒工藝流程

2）設計與運行控制 濕污泥給入爐膛的位置宜采用爐頂給料；若采用爐膛中部給料，給料器需設置水冷裝置。

濕污泥直接摻燒須對原鍋爐的尾部受熱面進行適當改造，以防止煙氣中灰分、酸性氣體和濕 含量升高導致的受熱面積灰、磨損和腐蝕。

摻燒后焚燒爐膛溫度不得低于850℃。由于煙氣中濕含量增加，為防止尾部積灰和腐蝕， 排煙溫度應適當提高。

3.5  污泥干化后混燒

1）工藝流程 污泥干化后入爐混燒的主要工藝流程，見圖5-4。

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脫硫塔

除塵器

引風機            煙囪

煙氣

鼓風機

鍋爐                               給煤系統

蒸汽

發電系統

干污泥倉

污泥干化機

干污泥

冷凝換熱器

冷卻水

引風機

不可凝氣體

污泥泵

滑架                      濕污泥倉

圖5-4          污泥干化后混燒工藝流程

2）設計與運行控制 污泥干化后可進入電廠原有的輸煤系統。為防止污泥混入后造成原有給煤系統堵塞，污

泥需干化至半干化（含水率40%以下），干化后污泥形態應疏松。為防止污泥干化污染原有 電廠的煙氣，推薦采用間接式污泥干化設備。

摻燒后焚燒溫度不得低于850  ℃。

3.6  二次污染控制要求

為有效控制二次污染，污泥焚燒泥質須滿足《城鎮污水處理廠污泥處置  單獨焚燒用泥質》

CJ/T 290的規定。焚燒產生的煙氣、爐渣、飛灰及噪聲均應進行監測與控制。

1）臭氣 污泥儲存倉應密閉，并采用微負壓設計，將臭氣送入爐膛高溫分解。為防止污泥干化過

程中臭氣外泄，干化裝置必須全封閉，污泥干化機內部和污泥干化間需保持微負壓。干化后 污泥應密封儲存，以防止由于污泥溫度過高而導致臭氣揮發。干化后分離出的不可凝氣體（臭 氣）須送入爐膛高溫分解。

焚燒廠惡臭污染物控制與防治應符合《惡臭污染物排放標準》GB 14554的規定。

2）煙氣

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對于排放的煙氣，應核算大氣污染物排放限值。

熱力發電廠燃煤鍋爐摻燒污泥時，各種大氣污染物排放限值可通過污泥和煤的煙氣份額 進行換算，對煙氣中排放的二噁英應進行總量控制。

3）灰渣 爐渣與飛灰應分別收集、貯存、運輸，并妥善處置；符合要求的爐渣可進行綜合利用。

飛灰應按《危險廢物鑒別標準》GB  5085 進行鑒定后，妥善處置。屬于危險廢物的，應按危 險廢物處置；不屬于危險廢物的，可按一般固體廢物處理。

4）廢水 污泥干化后蒸發出的水蒸汽和不可凝氣體（臭氣）需進行分離。水蒸汽通過冷凝裝置冷

凝后處理。焚燒廠的廢水經過處理后應優先回用。當廢水需直接排入水體時，其水質應符合

《污水綜合排放標準》GB 8978 的規定。

5）噪聲

焚燒廠的噪聲應符合《城市區域環境噪聲標準》GB  3096 和《工業企業廠界噪聲標準》

GB 12348 的規定，對建筑物內直接噪聲源控制應符合《工業企業噪聲控制設計規范》GBJ 87 的規定。焚燒廠噪聲控制應優先采取噪聲源控制措施。廠區內各類地點的噪聲控制宜采取以 隔音為主，輔以消聲、隔振、吸音的綜合治理措施。

3.7  投資與運行成本的評價與分析

干化后污泥在熱電廠協同處置，投資成本是由干化設備的選型、設備國產化率等因素決 定的。一般情況下，若濕污泥儲存倉、污泥泵和干化系統均采用國產設備，投資成本在 10~15 萬元/ t 污泥（含水率 80%）左右；若干化設備采用進口設備，投資成本在 30~40 萬元/ t 污泥

（含水率 80%）左右。

若采用國產的空心漿葉式干化機，運行成本約為 100~180 元/ t 污泥（含水率 80%，不包 括固定資產折舊），其中電耗約 55~60 kWh/污泥（含水率 80%）。

4  污泥與生活垃圾混燒

4.1  原理與作用 污泥干化后具有一定熱值，將污泥干化后與生活垃圾混燒，既可以利用垃圾焚燒廠的余

熱作為干化熱源，又可以利用垃圾焚燒廠已有的焚燒和尾氣處理設備，節省投資和運行成本。

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4.2  應用原則

污泥和生活垃圾混合焚燒，應采用干化技術將污泥含水率降至，與生活垃圾相似的水平， 不宜將脫水污泥與生活垃圾直接摻混焚燒。

優先考慮采用生活垃圾焚燒余熱干化污泥，不宜選用一次優質能源作為干化熱源。

4.3  干化后污泥與垃圾混燒

1）工藝流程 混燒污泥的生活垃圾焚燒廠，除建設滿足國家規定的生活垃圾焚燒系統外，污泥焚燒的

主要工藝流程，見圖 5-5。

2）設計與運行控制 采用污泥與生活垃圾混合焚燒，應為污泥的輸送和給料配備專門的設備，不宜與生活垃

圾共用。污泥干化推薦采用間接式污泥干化設備。采用污泥和生活垃圾混合焚燒，應選擇流 化床焚燒爐進行處理。焚燒爐的設計應考慮污泥焚燒飛灰量大，對尾部受熱面和煙氣凈化系 統的影響。

混燒的焚燒溫度不得低于 850℃。

脫硫塔

除塵器

引風機             煙囪

鼓風機

煙氣

垃圾焚燒鍋爐

蒸汽

垃圾預處理

干污泥倉

發電系統

干污泥

污泥干化機

冷凝換熱器

冷卻水

引風機

不可凝氣體

污泥泵                 滑架

濕污泥倉

圖 5-5 污泥和垃圾混合焚燒工藝流程

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4.4  二次污染控制要求

污泥與生活垃圾混合焚燒產生的廢氣、廢水、廢渣和噪聲均應進行監測與控制。

1）臭氣 污泥儲存倉應密閉，并采用微負壓設計，將臭氣送入爐膛高溫分解。為防止污泥干化過

程中臭氣外泄，干化裝置必須全封閉。污泥干化機內部和污泥干化間需保持微負壓。干化后 污泥應密封儲存，以防止由于污泥溫度過高而導致臭氣揮發。干化后分離出的不可凝氣體（臭 氣）須送入爐膛高溫分解。焚燒廠惡臭污染物控制與防治應符合《惡臭污染物排放標準》GB

14554 的規定。

2）焚燒煙氣 最終排入大氣的煙氣中污染物排放限值，應取污泥單獨焚燒污染物排放限值和生活垃圾

單獨焚燒污染物排放限值中的低者。目前參照《生活垃圾焚燒污染控制標準》GB 18485 的規 定。

3）灰渣 爐渣與飛灰應分別收集、貯存、運輸，并妥善處置；符合要求的爐渣可進行綜合利用。

飛灰參照《生活垃圾焚燒污染控制標準》GB 18485 的規定進行處理。

4）廢水 污泥干化產生的水蒸汽和不可凝氣體（臭氣）需進行分離。水蒸汽通過冷凝裝置冷凝后

進行廢水處理。焚燒廠的廢水經過處理后應優先回用，高濃度的廢液也可采取噴入焚燒爐膛 進行焚燒處理。經處理后的廢水需直接排入水體時，其水質應符合《污水綜合排放標準》GB

8978 的規定。

5）噪聲

焚燒廠的噪聲應符合《城市區域環境噪聲標準》GB  3096 和《工業企業廠界噪聲標準》

GB 12348 的規定。對建筑物內直接噪聲源控制應符合《工業企業噪聲控制設計規范》GBJ 87 的規定。焚燒廠噪聲控制應優先采取噪聲源控制措施。廠區內各類地點的噪聲控制宜采取以 隔音為主，輔以消聲、隔振、吸音的綜合治理措施。

4.5  成本分析

投資成本是由新增設備的選型、設備國產化率等因素決定的。一般情況下，若污泥儲存 倉、污泥干化機、污泥輸送和給料設備等均采用國產設備，投資成本在 10~15 萬元/ t 污泥（含

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水率 80%）左右；若干化設備采用進口設備，投資成本在 30~40 萬元/ t 污泥（含水率 80%）

左右。

若采用干化污泥與生活垃圾混合焚燒，采用國產的空心漿葉式干化機時，視干化后污泥 含固率不同，其運行成本約為 100~180 元/  t 污泥（含水率 80%計，不包括固定資產折舊）， 其中電耗約 55~60kWh/ t 污泥（含水率 80%）。

第三節                建材利用技術

污泥的建材利用主要是指以污泥作為原料制造建筑材料，最終產物是可以用于工程的材 料或制品。建材利用的主要方式有：污泥用于水泥熟料的燒制（即水泥窯協同處理處置）、污 泥制陶粒等。污泥用于水泥熟料的燒制詳見本章第二節《污泥焚燒與協同處置技術》的內容， 本節主要介紹制陶粒技術。

1  污泥制陶粒

1.1 原理與作用 污泥是一種粘土質資源，用來配料生產陶粒（用作輕骨料配制輕骨料混凝土），可在高溫

焙燒過程中使污泥得以徹底穩定，并固化重金屬，充分利用污泥中的土質資源。

1.2  應用原則

污泥陶粒不宜用于人居及公共建筑。 污泥陶粒在燒制過程中固化了污泥中的重金屬，應當限制其中的重金屬含量和浸出毒性。

重金屬浸出限制值可參照表  5-2  的要求執行。其他有害物質含量應符合表  5-3 的規定。污泥 陶粒的技術要求應符合國家標準《輕集料及其試驗方法  第 1 部分：輕集料》GB/T17431.1 的 有關規定。

表 5-2 污泥建材利用重金屬浸出限制建議值