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1、1一步法污泥固化制轻质建材一步法污泥固化制轻质建材 环保项目介绍环保项目介绍一、概述一、概述我国污泥处理问题一直没有得到很好的解决。迄今为止，有关城市生活污泥的处理工艺与配套设备，不论是科研开发还是工程实践，均远远落后于发达国家和国内的需要。污水处理的伴生物污泥不能及时、有效处理已经严重制约了污水处理厂的安全运行和扩大发展。由于污泥处置费用高、操作难度大，大部分污水处理厂将污泥处理预设为二期工程实施，但由于资金、人员尤其是相关技术等方面原因，一期工程完工并运行多年后，二期工程仍遥遥无期。在全国污水处理工程中，有污泥稳定化处理设置的还不到 1/4，处理工艺和配套设备较为完善的还不到 1/10。而
2、在我国仅有的十几座污泥消化池中，能够维持正常运转的为数不多，大多数采取自然风干或直排，极易造成二次污染。随着国内大量污水处理厂的陆续投产，污泥的产生量将会大幅度的增加。由此而产生的矛盾将会使城市污水处理厂与垃圾填埋场两边都因此处于崩溃的危险 。二、城市生活污泥的性状与特点二、城市生活污泥的性状与特点污泥是污水处理过程中产生的一种粘稠状物质，它以好氧、厌氧微生物为主体，同时也混入有原污水中带有的泥沙、纤维、动植物残体及其吸附在其上的有机物、金属、病菌、虫卵、胶质等多种复杂的混合体。污泥的组成差别很大，随污水的来源，污水处理工艺及季节的不同而变化。对于大型城市污水处理厂，由于有大量工业废水排入系统
3、，造成污水污泥中的重金属含量偏高，其中铜、锌含量往往接近或超过污泥作为农用堆肥的接纳标准，中小城镇污水主要以生活污水为主，因而一般不存在重金属超标的问题。从污水厂排出的污泥一般是一种松散的，含水率在 9599%的胶溶状膏体物，具有比重轻（1Kg/m） 、体积庞大（是所含固体物体积的数十倍） 、触变性强（不易脱水） 、具有极易腐败恶臭的理化特点，因而十分不利于处理与运输。不同含水率下的污泥相态状态有所不同，以污水污泥为例，如下表所示。污水污泥含水率及其相态污水污泥含水率及其相态含水率污泥相态状态含水率污泥相态状态90%几乎为液体6070%几乎为固体8090%粥状物50%黏土状7080%柔软状虽然
4、不同污泥的含水率、脱水性能、浓缩性能和可压缩性能都不尽相同，但是污泥中水份的存在形式基本一致。2根据污泥中所含水份与污泥的结合情况，污泥中所含水份可分为自由水与结合水两大类。自由水(Free water or bulk water)指的是不直接与污泥结合，也不受污泥颗粒影响的那部分水，这部分水可以通过浓缩去除，污泥中大部分水以这种形式存在。结合水可以分为间隙水、毛细水、水合水。间隙水（Interstitial water）存在于絮体或有机体的空隙之间，条件变化时（如有絮体破坏时）可变成自由水；毛细水（Vicinal water）指的是结合力大，结合紧的多层水分子，重力浓缩时不能去除这部分水，必
5、需用人工干化、机械脱水或热处理的方法去除;水合水（Water of hydration）存在于细胞内，只有热处理才能去除这部分水。三、目前污泥的处理与处置现状三、目前污泥的处理与处置现状污泥由液体和固体两大部分组成，污泥处理的目的就是如何将污泥中的水份尽量脱除，减少污泥的体积，从而才能为后续污泥的无害化处理提供经济可行的基础条件。污泥浓缩和脱水的作用是去除污泥中的大量水分，从而得到污泥体积上的减量。污泥经过浓缩和脱水处理，含水率从 99.3%左右降至 6080%，其体积降至原体积的 1/101/15，有利于运输和后续处理。1、传统的污泥处理工艺流程：、传统的污泥处理工艺流程：来自初沉淀和二次沉
6、淀池污泥浓缩消化调节脱水最终处置污泥的浓缩和脱水是通过物理的方法提高污泥中的固体含量，达到第一步污泥减容的目的。污泥经过浓缩处理后，其含水量 9496%，但仍为流体状态，还是不便于收集运输与处理。脱水处理常采用自然干化和机械脱水两种，干化适于有场地，日照时间长，年均雨水少，蒸发率又相对较高的北方地区，而南方地区由于雨水多，日照平均数少而不能采用。传统的膏状胶体物脱水常采用机械板框压滤机、带式真空脱水机、卧式螺旋离心分离机，经过近二十年的应用后已经很难坚持下去。其原因为：其一是机械脱水装置一次投资费用高、运转费用高、设备维修费用高的“三高”问题。其二是机械脱水的污泥含水率仍在 7080%，还须进
7、一步干化脱水。其三是脱水污泥没有商业价值，政府无力承担年复一年的高额投入。污泥在污水处理过程中产量十分巨大，一般认为处理每万吨污水可排除干污泥 23 吨，或按人口计算，大型城市人口每人每天的活动将产生 0.30.5Kg 的干污泥，按此计算，一个 1000 万人口城市所产生的污水如全部处理，将产生 5000 吨/日的污泥，全年则要排除 180 万吨干污泥。在未来 50 年，我国大部分人口集中到万人以上城镇的污水全部进行处理，每年将产生干污泥 2 亿吨以上，这个数字还只是城市污水处理厂污泥。除此外，工厂企业的自备污水处理场（站）还产生对环境危害性更大的工业污泥。因此污泥的处理已经成为了刻不容缓的市
8、政工程难题。2、土地填埋与堆肥发酵还田、土地填埋与堆肥发酵还田过去，许多发达国家都曾采用过土地填埋方式来处理污泥。据日本 1994 年资料显示，日本每年产生城市污泥3为 230 万吨，其处理方法为：陆地和海岸填埋 144 万吨，占 62.7%，资源利用 57 万吨（农用、城市绿化用 52.7 万吨）占 24.9%，其它处理为 28.7 万吨占 12.4%。德国近年污泥填埋为 80%，焚烧为 8%，堆肥为 4%。美国填埋或地面废弃为 35%，焚烧为 15%，农用或其它土地利用为 49%。其它处置为 1%。农用与陆地填埋方案的选择很大程度上取决于各国政府的法律、法规和二次污染的控制技术条件，同时也
9、与国家大小、农用发展方向有关。近年来，德国、意大利、丹麦等国家污泥农用比例不断降低，而污泥填埋比例上升。而美国、日本、英国等国家污泥农用比例增加，填埋呈减少趋势。我国的城市污泥与粪便传统上主要为农用。但随着经济管理模式剧变，农业作业从集体变为农户个体，农作物增产不增收、农业劳动力、化肥、农药、种子投入与产出严重失调，农业对生化肥料的要求已经极度萎缩，因而低肥效的生活污泥基本上被农民拒之门外，除非国家出台政策或长期给予施用补贴，否则没有任何前途。3、焚烧净化、焚烧净化污泥含有一定热值（18002000 大卡/Kg） ，可以参与燃烧，焚烧后形成无菌、无臭的无机物矿化残渣，并缩减了 99%的体积，是
10、一种彻底、全面、可靠、有效的污泥处置方法。由于焚烧法的设备及运行费用昂贵，在欧美发达国家，当污泥含有重金属或其它有毒有害物质含量高情况下，为解决二次污染的问题，才选用小规模的焚烧处置法。4、厌氧生化处置法、厌氧生化处置法针对污泥减量化、无害化的处理，目前国内对水处理相关部门将现有成熟技术进行优化调整整合，集中突破技术整合过程中的几个关键难题，利用生物的生化作用将污泥、废气综合利用三者兼顾，进行多级厌氧消化。除投资仍然大、占地面积大，停留时间长以外，还依然存在大量的厌氧污泥（含水率 9599%） ，仍要最终处理这个问题。四、水合反应固化法污泥处理新工艺四、水合反应固化法污泥处理新工艺综上所述，污
11、泥是一种商业收益甚微，处理难度又高，传统处理方式投资巨大，又不得不每天面对的世界性难题。必须脱离传统的思维束缚，寻求另外的解决之道，来实现投资少、见效快、成本低、易操作、无后遗的长远处理工艺。本部针对此问题，经长达三年的反复研究实验，以不脱水污泥为处置原料，采用硅酸盐水合反应原理，基本解决了这一个世界性难题。4工艺流程说明：工艺流程说明：生化污泥（含水率 9598%） 硅酸铝钙复配物 助剂 123 固化剂+发泡剂每处理 1 吨污泥（含水率 9598%）运行费（含能耗、人工、助剂）120125 元。固化后的污泥含水率在1020%,呈块石状，有一定的强度、硬度，比重 0.30.8，可切、可割、可钻
12、孔，不用外包装十分方便运输，用于填埋或做农业基肥。若再经过一步加热，干燥脱水可用于围墙、水渠、农舍等轻结构建筑材料。完全达到 GB119682006蒸压加气混凝土砌块国家建材标准。具有体积密度小（300800Kg/m） 、保温隔音效果好 ，阻燃防火与二次可加工性能优良等特点。可以广泛应用于一般工民建筑物与高层框架结构建筑物的内、外墙施工。是一种极有发展前景的新型墙体材料。五、项目投资与主要工艺清单五、项目投资与主要工艺清单序 号项 目 内 容单 位数 量（一） 、工厂生产规模M/年14.4 万 m（二） 、工厂占地面积3000（三） 、公用工程1、供水万元1.82、供电万元30（四） 、年利用
13、处理生化污泥M/年45000m（125 吨/日） （五） 、项目总投资565.9 万元1、设备、电气、仪表万元302.1 万元2、公用工程万元56.8 万元3、厂房建设/万元1500/45 万元 4、厂区道路、地坪、围墙/万元1500/15 万元 5、安装材料、设施与安装费万元30 万元6、生产运输作业机具费万元37 万元7、其它辅助设施80 万元生化污泥储槽调制搅拌器动态反应器预固化发泡料仓螺旋输送机发泡固化定型箱切 割 机蒸 压 釜一定规格尺寸的加气发泡砖 (GB11968-2006)5六、经济技术指标比较说明六、经济技术指标比较说明1、各种墙体材料性价比较、各种墙体材料性价比较技术指标节
14、能利废指标指标建材种类容 重Kg/m导热系数 W/m.K热阻.h./ 千卡蓄热系数W/m.K生产能耗 T 标煤/万块节能率 %利废率 %每 m体积 售价比较 元/ m实芯粘土砖1700 18000.810.3010.61.3200200混凝土空心砌块1200 14000.71.20.226.9860140蒸压加气发泡砖300 8000.13 0.281.11.82.43.60.55070160免蒸加气发泡砖300 8000.13 0.281.11.82.43.686701252、产品质量标准、产品质量标准符合 GB119682006蒸压加气混凝土砌块国家墙体建筑材料标准。3、产品生产的环境保护
15、与产品的卫生安全。、产品生产的环境保护与产品的卫生安全。本项目基本是以工业废渣、污泥等废弃物为原料，进行利废资源化，环保资源型生产企业。本项目在生产中无废水、废渣产生与排放，在原料预处理加工过程中均设有除尘、收尘、除臭、脱臭等配套环保设施。原料污泥中所含的有机质、病原菌、虫卵在生产过程经过碱化杀灭、蒸压、矿化、确保卫生学各项指标全部合格。七、不同污泥处置工艺技术经济指标比较表七、不同污泥处置工艺技术经济指标比较表处理工艺项 目浓缩机械脱水 外运处置浓缩机械脱水 烘干外运填埋浓缩厌氧消化 机械脱水外运处置浓缩机械脱水 干化焚烧 外运处置一步化水 合固化处 置工艺污水厂处理规模 （m/d）4010
16、440104401044010440104污水厂工程 建设总投资 （万元）138451670412259249838435其中浓缩脱水干7491972075081225444956化系统总投资 （万元）产生污泥的 含水率 （%）99.499.499.499.499.4污泥日产生量 （m/d）1066710667106671066710667污泥脱水处置后 含水率（%）75%2025%75%干灰渣固体 （含水率10 15%）脱水污泥日 产生量（m/d）25615817123256单位污泥处置 总投资 （万元/m）702291127039114884214单位污泥处置 总成本3251404.63812807.786.68八、市场前景八、市场前景1、新型混凝土轻质建材是一种技术含量高、功能多样化、节能、利废、成本低、具有巨大市场潜
