污泥生物处理实现盈利
来源：郑州柳成行垃圾处理工程有限公司 阅读：3168 更新时间：2011-06-27 13:04
1. 概述
近几年来我国的污水处理工作有了前所未有的发展，污水处理厂在解决水污染问题方面起到了巨大的作用，在很大程度上缓解了我国水污染的危机。但是，多数污水处理厂对大量的沉淀污泥如何安全处理和处置束手无策，有80%沉淀污泥没有得到妥善处理，由于污水处理后产生大量的沉淀污泥无处堆放，很多污水处理厂已经面临停止运营的窘境，沉淀污泥已成为多数污水处理厂亟待解决的问题。目前的技术发展很难实现处理沉淀污泥净盈利，以污泥干化焚烧发电为例，污泥运输、干化的成本要远高于焚烧发电带来的收益。 污泥中含有大量微生物的菌体和有机胶体物质，导致污泥黏度大脱水困难，采用机械脱水的方法通常只能将含水率降低到80%左右，污泥含有大量的水为后续处理带来难度，加大了污泥处理、处置费用。污泥现有处理、处置方法：污泥农用会与人类的食物链发生关系，存在极大风险；污泥填埋污染地下水源，大部分垃圾填埋场存在拒收污泥的现象；污泥焚烧一次性投资巨大，焚烧时达不到热值耗费过多的热量，造成严重的大气污染；污泥厌氧消化处理是最佳处理方法，能充分利用资源，但是处理厂投资大，处理费用高，没有政府财政补贴难以盈利，巨额财政补贴给当地政府财政带来沉重负担。
我公司多年来不断研发餐厨污水处理和垃圾生物处理，在此基础上汇集了国内外生物处理前沿技术，发明专利技术---污泥洗涤、生物处理系统和方法。该方法创新采用污泥洗涤工艺，首先洗出污泥中有机物质，分离无机物质污泥土，再将有机污泥浓缩进行高温厌氧消化处理。沉淀污泥经过洗涤洗出污泥中一半固体无机污泥土，减少了一半生物处理量，节省工程投资和处理费用；单独处理有机污泥，去除了无机污泥土在反应器中的沉淀，减少了设备磨损和反应器的维护；沉淀污泥经过洗涤洗出污泥中大部分容易沉淀的重金属和无机污泥土，提高了有机肥的品质；洗涤出的污泥土还可生产路面彩砖、透水砖。
沉淀污泥生物处理系统创新采用地埋式、紧密型、多级消化反应器，几个独立的厌氧消化反应器你中有我我中有你浑然一体，节省建筑材料，采用混凝土结构造价低廉。目前国内外现有的厌氧消化反应器普遍采用地上式结构，地上式结构能使配备设备便于维护和有利沼渣排放预防沼渣沉淀。该生物处理系统工程设计很好地解决了配套设备的维护和沼渣沉淀，系统配备设备少，只需要几台水泵，就是水泵坏了更换一台用不完20分钟，保证设备检修不停产；沉淀污泥经过洗涤去除了容易沉淀的无机污泥土，有机污泥经吹浮系统作用全部漂浮不会沉淀。地埋式厌氧消化反应器不仅投资少、不占用土地，而且还能防地震、防雷击和使用寿命长、减少消化系统的热量损失。
以投资一个日处理600吨含水量80%的沉淀污泥洗涤、生物处理厂为例，处理能力、污泥含水量与大连夏家河污泥处理厂（2010年全国示范工程第一名）完全相同，与其相比仅需要20%资金。处理厂处理污泥产生的副产品沼气发电创收，沼渣堆肥制成有机肥料创收，污泥土生产路面彩砖、透水砖创收，生物处理沉淀污泥不要政府补贴资金和污水处理厂支出污泥浓缩费、运输费，还能获得可观的经济效益。处理厂日常营运费用与大连夏家河污泥处理厂相比，处理一吨含水量80%的沉淀污泥节省政府补贴资金135元和污水处理厂支出的污泥浓缩费、运输费总计在200元以上。沉淀污泥洗涤、生物处理厂占用土地面积少，筹建在污水处理厂中，适合各种规模的污水处理厂，较小规模的污水处理厂可添加餐厨垃圾、化粪池垃圾、市政下水道污泥及周边企业、村镇小型污水厂污泥一起处理，增大处理规模实现盈利。
2.建设场地
本项目沉淀污泥洗涤、生物处理厂，筹建在新建或改造正在使用的城镇污水处理厂污水处理沉淀池旁边，配套污泥处理设施，就地就近处理沉淀污泥。
3.沉淀污泥高速生物处理方法
3.1.沉淀污泥洗涤工艺
3.1.1.将污水处理厂沉淀池污泥收集泵入沉淀污泥洗涤装置中洗涤（也可以收集其他污水处理厂沉淀污泥，用专用运输车运来直接倒入洗涤装置中洗涤），洗涤装置设有洗涤池、有机污泥沉淀池、澄清污水井、污泥土脱水池；洗涤池池底设有30—50坡度，坡度尽头设有2-4台污泥泵管道连通洗涤池前部进料管口，洗涤池与有机污泥沉淀池共用的隔墙上部悬空连通有机污泥沉淀池，悬空部分设有格栅，格栅孔径8-15mm ；
3.1.2.沉淀污泥进入洗涤池后，被污泥泵不断从池后底部抽出泵入洗涤池前部，污泥中较重的固体污泥土沉淀在洗涤池底部，较轻的有机物质同污水一起流入有机污泥沉淀池中沉淀，洗涤池底部积累一定数量污泥土时，抽入到脱水池脱水，脱出污水流回洗涤池，污泥土经自然脱水后生产彩砖、透水砖；
3.1.3. 有机污泥沉淀池后部尽头设有澄清污水井，井口高度占沉淀池深度的1/2--2/3，有机污泥沉淀池多余污水流入澄清污水井，澄清污水泵入洗涤池前部循环洗涤污泥或泵入污水处理厂沉淀池；
3.1.4. 有机污泥经过沉淀池自然沉淀直接泵入厌氧消化反应器消化处理，污泥浓度约5-7%干物质含量。
3.2.厌氧消化工艺
3.2.1.产甲烷菌繁殖倍增一代需要5个小时左右，厌氧消化系统每天处理量分成5次进料，设定每4-5个小时左右从超高温水解反应器进料一次；
3.2.2.高浓度有机污泥进入超高温水解反应器时，一定比例的沼肥回流（20-30%进料量）也同时进入；
3.2.3.厌氧消化反应器设有超高温水解反应器、超高温过渡反应器、高温产甲烷反应器；高浓度有机污泥和回流沼肥从超高温酸化反应器进入后，通过自循环系统阀门开启进入超高温过渡反应器中，超高温过渡反应器又进入到高温产甲烷反应器，直到高浓度有机混合液变成沼肥从最后一个高温产甲烷反应器中抽出；
3.2.4. 超高水解化反应器设定温度66-68度，PH值5.5-6.5；超高温过渡反应器设定温度59-61度，PH值6-7；高温产甲烷反应器设定温度54-56度，PH值6.6-7.5；
3.2.5.在高温、消化液PH正常值和厌氧条件下，微生物快速消化分解有机物生成沼气和沼肥；沼气从各反应器顶部管口收集后进入储气罐，沼肥从最后一个高温产甲烷反应器中抽出进入沼肥脱水机脱水；
3.2.6.每个厌氧消化反应器设有吹浮装置，定时用回流气体高压吹浮，使沉淀在反应器底部的固体物质漂浮起来，再用自身消化液循环系统24小时不停循环吹浮，保持固体物质不沉底，消化液的吹浮有助于消化物与厌氧菌充分接触加快消化速度；
3.2.7.消化液循环系统设有过滤粉碎机（自主研发专用设备），具有过滤、粉碎、加热功能，可过滤6-8mm以上固体物质通过避免堵塞吹浮管道，设有蒸汽管道进口直接加热消化液，消化液快速循环分散局部高温，设有粉碎装置，过滤较大固体物质集中粉碎；
3.2.8.每个厌氧消化反应器设有在线温度监测仪、PH值监测仪、水位仪、浓度监测仪、氧化还原电位监测仪，掌握各个反应器数据及时调整；
3.2.9.为了方便调整各个反应器消化液PH值，每个反应器设有碱性溶液和沼肥回流管道入口，及时调整反应器中消化液PH值。
3.3.副产品利用
3.3.1.沼气利用 生物处理沉淀污泥产生的沼气，经过收集、脱水、脱硫提供沼气发电机组发电，生产电力并入国家电网销售或者专供污水处理厂使用，也可进一步提纯、液化处理并入当地天然气管网销售或者专供加气站供应汽车、饭店使用；
3.3.2.沼渣利用 沉淀污泥氮磷钾含量高于禽畜粪便是优质有机肥，沉淀污泥经过洗涤有机物浓缩含量高肥效更好，厌氧消化后的沼渣浓缩脱水后再做好氧堆肥处理，降低含水率，采用机械造粒便于施肥；如果沼渣中重金属含量较高达不到国家农用标准，对沼渣进行化学处理去除重金属，再做好氧堆肥处理；受场地或地域气温影响好氧堆肥也可以采用机械发酵机发酵，加热加菌8-10个小时完成，时间短、占地小，不受季节、地域温度限制，全封闭无气味；
3.3.3.污泥土利用 沉淀污泥洗涤出的无机污泥土，添加少部分水泥、碎石子、颜料生产人行道、庭院、停车场等彩砖、透水砖、植草砖、空心砖等，还可以生产非住宅用砌砖、路边石等；彩砖生产根据当地市场容量，如果污泥土用不完可用作城市市政绿化用土和改良土地用土等。
3.4.其他创新工艺
3.4.1.多级厌氧消化工艺
目前国内外普遍采用单级或两级厌氧消化工艺。实践证明：两级厌氧消化工艺（两个反应器）即创造两个不同的生物营养环境（如温度、 pH等），比单级（一个反应器）厌氧消化工艺可以提高反应器整体消化效率，增加沼气产量和增加消化系统的稳定性。本项目创新采用多级厌氧消化工艺，设有多个独立的消化反应器，分别控制不同温度和PH值，更有利于特定厌氧菌群生长，更进一步提高了消化效率和消化速度；多级厌氧消化工艺不仅提高消化速度而且大大提高了消化系统的稳定性和可操作性，单独调整每个反应器可以更好地保证厌氧消化正常进行。
3.4.2.超高温消化工艺
目前我国厌氧消化工艺一般采用中温35度消化工艺。最近国外学者研究表明：有机物厌氧消化在65-68度时水解活性进一步提高，加快有机物水解速度，需要把超高温水解工序单独放在一个反应器中进行。本项目首先利用这一科研成果，把超高温水解工序放在两个反应器中进行，超高温水解反应器设定温度66-68度，超高温过渡反应器设定温度59-61度。有机物厌氧消化工艺理论上规定：自然厌氧消化工艺消化温度10-26度，中温厌氧消化工艺消化温度35度，高温厌氧消化工艺消化温度55度，本项目厌氧消化工艺消化温度最高达到68度，消化温度每提高10度消化速度就会提高一倍。
3.4.3.沼渣漂浮工艺
厌氧菌喜欢附着在固体物质上（如沼渣、污泥等），为了使厌氧菌与消化物充分接触加快消化速度，迫使沼渣和固体消化物从反应器底部漂浮起来，一是采用高压回流气体定时强力吹浮，使沼渣和固体消化物全部漂浮起来，也叫高压吹浮；二是每个反应器自身消化液24小时不间断循环低压吹浮，保持沼渣和固体有机物不沉底与消化液完全混合，也叫低压吹浮。一般厌氧消化工艺消化物料进入反应器中与消化液混合，较轻的固体有机物漂浮在消化液上部，厌氧菌浓度低，消化速度慢；较重的固体有机物沉淀在反应器底部与沼渣混合，虽然厌氧菌浓度较高，但是在缺少消化液情况下容易造成局部消化超载，抑制了消化速度，所以一般的厌氧消化工艺消化速度较低。目前国内外一般厌氧消化工艺也有低速机械搅拌和回流气体吹浮，低速搅拌只能使很少一部分沼渣和固体有机物漂浮，回流气体吹浮也是短时间吹浮，沼渣与固体有机物还会沉底，起不到厌氧菌与消化物充分接触的目的。
4.沉淀污泥高速生物处理系统 （土建工程267463）
投资一个与大连市夏家河污泥处理厂（2010年全国示范工程第一名）处理能力完全相同的沉淀污泥洗涤、生物处理厂，每天处理含水量80%沉淀污泥600吨。
4.1.1.洗涤池 容量3843（12X78X2-6）；
4.1.3.有机物泥沉淀池 容量34563（12X12X12）X2；
4.2.厌氧消化反应器 （土建工程207363）
4.2.1.超高温酸化反应器 容量34563（12X12X12）X2；
4.2.2.超高温过渡反应器 容量34563（12X12X12）X2；
4.2.3.高温产甲烷反应器 容量138243（12X12X12）X8；
4.4.沼肥沉淀池池 （土建工程14403）24X5X12
4.5.浓缩沼肥储存池 （土建工程10803）36X5X6
4.6.碱性溶液池 （土建工程103） 2X2X2.5
5.配套设备
5.1.污泥泵
5.1.1.100ZSQ100-15-11 3台 污泥洗涤池用
5.1.2.100QW 100-15-11 18台 有机污泥沉淀池1台，澄清污水井1台,碱性溶液池1台，消化反应器自循环系统12台，沼液池1台，备用2台；
5.2.过滤粉碎机 13台 备用1台；（自主研发专用设备）
5.3.在线监测设备
5.3.1.在线温度、PH值监测仪 13个 备用1个
5.3.2.浓度监测仪 4个 备用1个
5.3.3.氧化还原电位监测仪 3个 备用1个
5.3.4.水位仪 16个 备用1个
5.4.沼气燃气有压锅炉 2台 1台1吨柴油、沼气两用锅炉,1台2吨沼气锅炉
5.5.沼气燃烧火炬 1个
5.6.沼渣有机肥生产设备 1套
5.7.沼气发电机组 6台
5.8.沼气脱硫设备 2组
5.9.大型沼气储气罐 2个
5.10.彩砖生产设备 4台
5.11.其他设施
5.11.1.反应器保温涂层 7200平方米
5.11.2.不锈钢管 12吨 直径50mm，壁厚2.44mm,需要2360米,折合7吨；63.5mm，壁厚3.06mm ，需要1104米，折合5吨；
5.11.3.不锈钢管件 1000个
5.11.4.系统外镀锌管 10吨
6.配套房屋
6.1.操作间、化验室 200平方米
6.2.发电机房 400平方米
6.3.有机肥车间 500平方米
6.4.有机肥仓库 500平方米
6.5.彩砖生产车间 500平方米
6.6.办公室 200平方米
6.7.职工食堂 200平方米
6.8.职工宿舍 1000平方米
6.9.职工浴池 100平方米
7.投资估算 3000万元（附投资清单）
筹建一个日处理沉淀污泥600吨含水量80%的洗涤、生物处理厂，污泥消化系统、发电设备、有机肥生产、彩砖生产、厂区建设、运输交通车辆等投资估算资金3000万元，不包括占用土地约20-30亩。
7.1.污泥处理系统 1262.3万元
7.2.发电设备 890万元
7.3.有机肥生产 194万元
7.4.彩砖生产 129万元
7.5厂区建设 320万元
7.5运输交通车辆 185万元
7.6.计划外资金 18.7万元
投资一个日处理沉淀污泥600吨含水量80%的生物处理厂，投资估算资金3000万元；2009年4月正式投产运行的大连夏家河污泥处理厂，处理能力、污泥含水量完全相同投资1.5亿元，与其相比仅需要20%资金（未加物价上涨指数）。
9.资金筹措
十二五期间中央政府计划投资城镇污水处理厂新建、改造资金3000亿元，地方政府可申请中央政府计划资金，也可用收取的城市排污费资金投资，改造现有的污水处理厂或配套新建污水处理厂兴建污泥处理设施，我公司负责日常运营，不要政府补贴和污水厂处理费，自主经营自负盈亏。
10.市场分析
保护环境是我国的基本国策，治理环境污染是各级政府的重要工作，垃圾生物处理技术已列入国家环保十二五攻关技术，特别是污水处理厂沉淀污泥污染严重，处理难度大，彻底根治还没有一套可靠的管理办法和低成本处理运营模式。沉淀污泥洗涤、生物处理厂处理沉淀污泥经济、环保、高效、可靠，市场前景广阔，一定会在污泥处理、环保、能源、农业领域大显身手作出积极贡献。
11.经济效益
11.1.销售收入 1215万元/年
11.1.1.沼气发电收入 498万元/年 日产沼气2.5万M3，可发电5万度，每度电售价0.39元，日收入1.95万元，年收入711.75万元，按70%计算销售收入498万元/年；
11.1.2.有机肥收入 551万元/年 日处理含水量80%有机污泥300吨（另一半固体污泥土已经洗出），厌氧消化固体损失率50%，折合含水量20%有机肥36吨，年生产有机肥13140吨；市场价800--1000元/吨，按600元/吨计算，年销售收入788.4万元，按70%计算销售收入551万元。
11.1.3.彩砖、透水砖收入 166万元 日产污泥土60吨，按一半污泥土生产彩砖、透水砖；以透水砖为例：重量3公斤/块，市场售价0.5-0.55元/块，30吨污泥土加辅料可生产1.3万块，按市场价70%售价0.35元/块计算，销售收入4550元/天，年收入166万元。
11.2.费用支出 1024.9万元/年
11.2.1.工资支出 336万元/年 定员80人，平均工资、福利3500元，28万元/月，工资支出336万元/年；
11.2.2.管理费支出 336万元/年 管理费支出按100%工资支出计算336万元/年；
11.2.3.辅料支出 120万元/年 彩砖辅料水泥、石子、颜料预计支出120万元/年；
11.2.4.耗材支出 100万元/年 有机肥包装袋、石灰粉、自来水费预计支出100万元/年；
11.2.5.维修费支出 60万元/年 每月维修费预计支出5万元，60万元/年；
11.2.6.营业税支出 72.9万元/年 销售收入1215万元，税率6%，计72.9万元/年。
11.3.营业利润收入 190.1万元/年 销售收入1215万元/年-费用支出1024.9万元/年；
11.4.所得税 23.7万元/年 所得税率25%，新型产业减半12.5%,190.1万元X12.5%；
11.5. 净利润收入 1035.6万元/年
11.5.1.营业净利润 166.4万元/年 190.1万元-23.7万元；
11.5.2.沼气发电补贴 456.2万元/年 日产沼气2.5万M3，可发电5万度，年发电1825万度，一度电政府补贴0.25元，年补贴456.2万元；
11.5.3.卖二氧化碳减排指标 413万元/年 150立方米沼气相当一吨二氧化碳，每吨二氧化碳指标可买68元；日产沼气2.5万M3，可收入1.13万元/天，年收入413万元.。
12.营运对比
大连夏家河污泥处理厂处理一吨含水量80%污泥政府财政补贴企业135元（全国最低价），不包括各污水处理厂污泥浓缩含水量80%的浓缩费、污泥运输费，总费用不低于200元/吨。本项目生物处理、处置沉淀污泥不要政府补贴资金和污水处理厂支出污泥浓缩费、运输费，每年可以节约污泥处理、处置费4000多万元。目前国内沉淀污泥处理、处置费用一般在200-500元/吨（含水量80%），全国污水处理厂年产沉淀污泥3000万吨（含水量80%），推广使用本项目每年可节省至少六十亿元政府财政补贴资金和污泥处理费，生物处理沉淀污泥产生的副产品还可以创造进二十亿元产值。
13.生态效益
沉淀污泥是垃圾中最难处置的垃圾，有机物、含水率高，填埋法、焚烧法、堆肥法都不能合理处置；沉淀污泥散发剧烈恶臭，含有大量细菌、病原体，是彻头彻尾的问题垃圾。沉淀污泥洗涤、生物处理厂处理沉淀污泥全程封闭，不会有臭味外泄，处理后产生的副产品全部利用，把有害污泥变害为宝。沉淀污泥洗涤、生物处理是保护环境、保持生态平衡、充分利用垃圾资源、处理成本最低的最佳处理方法。
14.社会效益
沉淀污泥洗涤、生物处理厂依托先进技术，投资少、低成本运营、副产品综合利用模式为实现我国沉淀污泥生物处理产业化奠定了基础。沉淀污泥就地就近处理减少运输费和二次污染，污泥生物处理从洗涤、消化、利用全程封闭，不会对地下水源、周边环境、大气环境造成污染，彻底改变了污泥给人们造成的恶劣形象。沉淀污泥洗涤、生物处理厂还能处理餐厨垃圾、化粪池垃圾，市政下水道污泥；生物处理产生的副产品沼气补充了紧张的能源，有机肥替代化肥，污泥土生产路面彩砖、透水砖；还能安排大量就业岗位，创造出显著的经济效益，节省大量政府补贴资金和污泥处理、处置费用，副产品还能够创造出巨额产值。沉淀污泥洗涤、生物处理厂投资少、效率高，速度快、低成本运营模式将会取代现有的污泥处理方法，创新的污泥洗涤、超高温厌氧消化、多级厌氧消化、沼渣漂浮等工艺，将会改进现有大中型厌氧消化系统的工程设计、工艺设计。沉淀污泥洗涤、生物处理厂污泥处理技术和营运模式已达到国际先进水平，目前国内外其他污泥处理技术还没有能够达到免费处理、处置污泥的水平。
