高廷耀基金会
❶ 北京市门头沟区焦家坡垃圾卫生填埋场负责人是谁
城市污水处理厂的污泥处置成本和效益分析不同的治疗
- 以北京市为例
依安县张，高集，陈斌，*，郑砥，李艳霞
中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心，北京100101，中国
摘要：以北京为例，根据不同的关税和运输距离的填埋，焚烧和堆肥市政污水污泥处理和处置成本估计，在此基础上讨论各种处理和处置方案的前景，并期待北京污泥处理出售的出路。污泥垃圾填埋场将在一段时间内是主要的处理和处置，但比重将逐步下降;堆肥是经济上更可行的处理和处置，促进适合的经济实力和技术水平，焚烧可应用于个别特殊地方。同时，政府补贴的污泥处理和处置的有效性的影响。
关键词：城市污泥处理和处置成本;填埋，焚烧，堆肥
中图分类号：X703文献标识码：A文章编号:1672-2175（2006）02-0234-05
城市污水污泥是污水处理厂97％的水分含量的副产品，污水处理量占0.3％至0.5％[1]，深入泥处理能力将增加50％至100％。中国每年排放干污泥约1.3×106?，增长约10％的速度。
北京地区范围内的规划2003年的330×104立方米/天的污水排放量，城市污水大约是230×104立方米/天[2]。规划和建设14个污水处理厂，污水处理能力在2015年预计将超过320×104立方米/日，处理率将超过90％。 2008年，北京将新增9个污水处理厂，深度加工能力将提高到47.6×104立方米/ D 1×104立方米/天，那么80％的城市污水污泥中的水分含量每年超过80× 104供应M3的。北京最大的污水处理厂 - 高碑店污水处理厂的污泥向外运输成本占了全厂的运营成本的1/3 [3]。
一个大量城市污水处理厂产生的污泥已造成日益严重的二次污染，并成为城市污水处理产业的瓶颈。污泥处理处置是低的，一个很重要的原因是，投资和运营成本的限制。但到目前为止，没有经济分析，对不同的污泥处理和处置方案，在节目选择在不同的单位和设计师，有很大的盲目性。以北京为例，几个典型城市污泥处理和处置经济分析，以市政污泥处理处置技术的选择提供了参考。
一个城市污水污泥处理和处置成本估算
1.1估计方法
干污泥1吨（DS）为基础计算的总成本=营业成本+设备折扣的成本。估计营运成本，以更成熟的处理和处置。
北京污泥机械脱水效果通常是80％左右。在所涉及的各种方案的成本估算包括焚烧，运输，垃圾填埋场等3个过程;设备的折扣，以15年使用寿命的成本，每年7％的折旧，社会的10％，每年17％的折扣率，设备工作总时至8000?。因此，设备的折扣=设备价格指数××0.17/8000。
1.2估计条件
（1）单位成本
垃圾填埋场：固体废弃物卫生填埋场的成本约60至70美元/吨，按照家居废物压实的污泥填埋场：土：污泥0.8:1:1，污泥堆填区的费用为48 56元/吨的散装密度比， 52元/吨。
干燥：干燥能耗是成正比的脱水。气体热效率为85％，70％的锅炉热效率，热损失的5％，水分蒸发的能量消耗（千瓦H？）150 /吨的过程中 - 每小时1水净化删除设备投资为180×104元[4]。
焚烧：使用流化床技术焚烧1吨干污泥每股H设备成本为528×104￥污泥干重减少60％。焚烧运营成本24元/吨，烟气处理消耗氢氧化钠是约37公斤/吨，折扣约128元/吨[5]。
关税：北京工业关税高峰平段，低谷，分别为0.278,0.488,0.725元/（千瓦H？）。不同的补贴方案，关税设置为0.30,0.60元/（千瓦小时）。
航运：北京运输价格之间的0.45?0.65元/（T公里），作为一种特殊的固体废物，需要特殊的箱式卡车交付，高端价格的污泥。此外，近年来，运输价格上涨。因此，航运为0.65元/（T？公里）。
此外，干燥和燃烧设备成本添加30％物耗人工管理费和民间配套费。
（2）污泥含水
较高的有机质和水分含量的污泥，垃圾填埋场，有一系列的问题，目前主要关注的是土壤的机械性能，高水分含量68％的基础上，有米（土）：M（污泥）= 0.4? 0.6混合土的比例[6-8]。低含水量的污泥性状突变，垃圾填埋脱水目标设定为80％，30％。
水分含量是在污泥焚烧的关键因素。有机质含量高，水分含量低，有利于维护自燃，降低污泥含水率必须减少污泥焚烧设备和加工费用。通常情况下，污泥含水率降低挥发物含量小于3.5，可形成自燃[9]。北京污泥有机物质含量低于45％，从而使污泥维持自燃燃烧含水量应小于61.2％。朱Nanwen总结了几种国外污泥热干燥技术，可以干燥污泥含水量10％[10]。污泥焚烧综合成本的动态变化中的干燥程度，干燥程度越高，干燥的能源消耗增加了燃烧设备和运营成本下降。为简单起见，估算的前提下保持燃烧热平衡的污泥不再是加入稠油，高湿度下的成本估计。干污泥焚烧目标：60％和10％。
表1北京垃圾填埋场的剖面[11]和污水处理厂的距离
表1描述的垃圾填埋场和污水处理厂
填埋垃圾填埋场的规模/（T - D-1）的位置，交易预计将关闭最近的污水处理厂的直线距离/ 1公里）
2006年通县次渠乡北神树980高碑店20
稳定，大兴区安定乡36小红门7002006
六里屯，北京市海淀区永丰屯乡1500 2017清河15
高安屯朝阳区楼梓镇15 10002018高碑店
40，阿苏卫20002012清河，北小河，昌平区小汤山镇
永定镇，门头沟区Jiaojiapo区600 2011卢沟桥15
1）测量距离数据
总之，污泥处置是：堆肥，分别干燥至水分含量为80％，30％的垃圾填埋场，干燥至水分含量
？
60％，10％被烧毁。
1.3填埋成本
垃圾填埋场成本=能源成本+运输成本+填埋成本+设备折扣成本
能源成本= [1 /（1-η0）-1 /（1-ηe）]×150×α×贝利
运输成本= 0.65×长/（1-ηe）
堆填区的成本=βPf/（1-ηe）
设备折扣= [1 /（1-η0）-1 /（1-ηe）]×180×α×0.17×104/8000
其中，η0，ηe处理与处置的含水量结束的开始;电力贝利，/（千瓦H？）; L是运输距离，公里;阿尔法指数为土木工程和人工配套费，1.3;体积系数，≥68％的水分含量在1.4范围内，1.6，1.5，水分含量的β<68％; PF的垃圾填埋场的价格，40至60元/吨，以52日元/吨。
污泥填埋场运输距离：北京现有的垃圾填埋场的容量是不够的，以满足垃圾处理的需求，即使在规划建垃圾填埋场，剩余垃圾填埋场的容量是非常有限的，他们也应该寻求新的堆填区的污泥填埋场。随着城市的发展和垃圾填埋场的地质条件，运输距离更远参考表1，污泥
垃圾运输距离40公里或以上，估计在未来的填埋成本，分别采取的短期和长期的垃圾填埋场运输距离为50,100公里。
1.4堆肥的成本和收益
国际常用在土地利用，处理和处置堆肥无害化处理后的城市污水污泥。强制空气静压桩堆肥是泥堆肥主流技术，成本处理污泥初始水分含量，加工规模，堆肥厂和污水处理厂，和设备的原产地和其他因素之间的距离。堆肥厂应在各地的运输成本的污水处理厂建成计数为0，堆肥成本主要由鼓风，烘干，筛分，能耗，调理剂和设备折扣的成本。目前，堆肥产品在市场上的销售价格为350?500元/吨后，扣除15％的水分含量500元/吨DS。
城巴堆肥自动控制系统[12,13]被迫在空气静压桩堆肥漯河城市污水污泥堆肥厂的应用结果表明，当污泥含水量不高于80％的高炉能耗在40?60（千瓦·H） / T 60之间的DS（千瓦H？）/ T - 的DS。城巴空调价格在300元/吨，损失率一般为5％[14]。经过10?14 d的污泥堆肥干物质的30％，45％的水分含量减少。热干燥技术干燥到15％的含水量，脱水负荷0.45 T / T，DS;自然风干后，前烘干和筛选所需的筛选能耗空调;共9.3 T / T DS筛查能力的筛分负载1吨/小时，功率为3千瓦。考虑到整个能源消费的95（千瓦小时）/吨DS，100未知的能量消耗（千瓦小时）/吨的DS。
设备折扣：处理干污泥容量约7万美元的0.3×104吨/ 182元/吨DS（？成本，包括面积）污水污泥堆肥厂，设备投资日元的设备折扣，200元/吨 - 局副局长。
1.5焚烧成本
考虑到帐户问题，如焚烧的排放量，燃烧超过30公里外运是更好的，以30公里;减少60％的干物质燃烧，燃烧残留物被运送到垃圾填埋场，运输距离50公里请参阅表3表明，干到60％到10％，焚烧成本低干。干燥程度越高，焚烧厂占地面积？越小，刻录前干到10％，是适当的。
1.6干农家成本
不存在安全隐患的应用，从处理污泥的稳定，考虑到稳定的干燥效果差，安全性有限，不再估算。
2讨论与分析
2.1处理成本和经济效益
表2，1牛逼的城市污水污泥处理和处置（干重）的成本效益
表2污水污泥的成本和效益的估计比较治疗和/或通过不同的方式处置
垃圾填埋场
干燥运输堆填区的成本/美元
目标能源消耗日元/设备的折让/日元距离/公里，货运/成本/￥￥填充率
80％005016350％390 5531），5532）
30％，2091），4182）178 50 46 0 74 5 071），7162）
80％0010032550％390 7 151），7152）
30％，2091），4182）178 100 93 0 74 5 541），7632）
焚化
干烧烧残留的成本/美元
目标能耗/￥设备折扣/日元运行/设备，折扣/日元氢氧化钠/日元货运/日元填埋/日元日元
60％，1461），2932）124 60 365 128 13 20 800 561）10022）
10％，2281??），4552）193 27 162 128 13 20 7711），9982）
堆肥
能源消耗/日元设备折扣/日元调节剂亏损/美元的总成本/日元销售/美元总收益/￥
391），782）200753141），3532）410 961），572）
1）0.30元/（千瓦？H）的关税;)关税采取0.60元/（千瓦·H）
各种治疗方法的成本估算过程和表2所示的结果。表2显示，污泥处理和处置成本堆肥
？
最低，约300至350元/吨DS;垃圾填埋场约500?760元/吨DS。焚化的成本是最高的，约800?1000元/吨DS。堆肥成本小于填埋场，明显比焚烧和填埋的成本较低，显着高于堆肥成本与运输距离的增加。此外，污泥焚烧一次性投资，运行和维护成本最高的。
？
各种方法，污泥填埋场回收，零的有效性;顾及污泥的热值，回收和燃烧热的水平是不太可能有净效益影响不大，可以起到污泥干燥脱水的效果，但稳定应该鼓励的效果是有限的，容易爆炸缓慢化肥，结合干燥过程，产品销售状况良好，根据价格不同堆肥可获利50至100元/吨DS。
2.2不同的处理和处置技术的优点和缺点
大多数现有的垃圾填埋场的设计和建设标准，缺乏污染控制措施，也有稳定性差，导致在传播的气体和异味，污染地下水，不能保证安全填埋场，只能延缓污染，但不最终消除污染。上述问题是，在一些国家，以尽量减少发展的最低标准，要处理污泥物理特性，大大提高了污泥填埋处理的成本。作为德国填埋污泥干含量不低于35％等。为了避免自2005年以来，在1992年发布的城市生活垃圾的控制和处置技术平台要求在德国的污水污泥有机物分解造成的地下水污染，堆填区弃置的任何物质，其有机质含量不超过5％[15本这意味着，甚至干燥后的污泥，不符合填埋要求。污泥填埋垃圾填埋场，公共和法规面临的多重压力，填埋成本将增加在近年来逐步国外污泥填埋处置的比例越来越大[6]。
推动城市污水处理厂的污泥，污水污泥堆肥的潜在环境风险的第一个现实的评估堆肥。杜冰[16]研究表明，与外国的北京，一个典型的污水处理厂酚，邻苯二甲酸酯，多环芳烃的污染程度较低的水平相比。可以确保持续高温堆肥，杀灭细菌，以确保污泥农产品安全。陈同斌，[17]的重金属含量，在中国的城市污水污泥和结果的趋势表明，在中国城市污水污泥的平均含量普遍偏低，基本金属的含量不超过农业标准[18]，并提出了减少的趋势。近年来，研究证明：科学和理性的态度污泥不会造成土壤重金属污染及农产品[19]。城市污泥是中国土地利用的重金属在环境风险并不像人们想象的那样严重。
燃烧的减少是最重要的量减少90％以上，水分含量80％的污泥焚烧率。然而，污泥中含有多种有机化合物，焚烧会产生大量有害物质，如二恶英，二氧化硫，盐酸，受限制国内焚烧二恶英污染问题已不是一个很好的解决，重金属烟雾燃烧灰烬可能会造成二次污染。此外，在污泥焚烧废物养分。比较三个治疗和污泥焚烧处置的占地面积？最小的，但最高的整体成本，设备维修的要求，环境风险，这些缺点限制了污水污泥焚烧的广泛应用。
总之，资源利用率??，实现在同一时间，经济上可行，科学，合理的应用，以确保健康和安全及重金属安全，污泥堆肥，污泥处理和处置技术的主要发展方向。然而，从市场的观点来看，污泥堆肥产品的销售渠道，以得到改善。各种治疗的优点和缺点，总结在表3（见下页）。
2.3价格和政府补贴
关税影响的污泥处理和处置成本。从0.60元/（千瓦H？）的关税降低到0.30元/各种治疗费用减少了40?230元/吨（千瓦H？） - 局副局长。如采取电费或更低的电力槽，可以进一步降低成本。
表3不同的处理和处置技术的优势和劣势比较
表3比较填埋，堆肥和焚烧污泥
国际收支平衡表/（￥T-1）1）的技术难度场地要求的方式处理和处置是否健全水平的资源
垃圾填埋场-507 -763简单，不能耽误的污染，而不是最终消除污染的风险
堆肥57?96更可以比农业标准的无害化要求，可以实现较低的重金属少
焚烧-771?-1000的技术和设备的要求高小不能穷尽可能的二次污染
1）运输距离100公里，电费0.60元/（千瓦小时），水分含量80％的垃圾填埋场的成本略高于30％的垃圾填埋场水分含量少，但面积？后者则是5.25倍，考虑利用30％的垃圾填埋场
污泥水分含量80％和60％的垃圾填埋场占地面积？5.25倍，1.75倍，分别在30％的垃圾填埋场。通过政府补贴，如降低关税和其他调控手段，污水处理放在一个合理的分配到污泥处理单元，可减少焚烧的污泥处理单元的成本，垃圾填埋场占地面积，降低堆肥成本。政府补贴，可以发挥经济杠杆的作用，控制污泥处理行业的输入和输出，有利于污泥处理处置行业的健康发展。总之，污泥处理和处置应该是适当的政府补贴。
3结论
（1）成本约300至350美元/吨DS的关税变化的污水污泥堆肥，堆肥销售可以弥补成本低利润水平的污泥堆肥处理的一部分。合理应用提供养分和有机质堆肥，污泥处理和处置的一个重要方向。
（2）污泥填埋操作简单，但成本约500?760美元/吨 - 比堆肥的DS。考虑到日益稀缺的土地资源和二次污染问题，污泥填埋场将逐步从发达国家的经验限制，其应用比例应逐渐减少。
（3）焚烧污泥减量效果最明显的，但最初的投资和运营成本，整体成本约771?1000元/吨DS。设备维修复杂，废气处理所造成的二次污染是不适当的。
参考文献：
[1]爱德华SR，摩崖我D.工程和环境参数[M]北京：清华大学出版社，2002。
爱德华的SR，克里夫我D.工程与环境[M]。。北京：清华大学出版社，2002。
[2]科健明，王凯军，天宁寺宁。北京城市污水污泥处理和处置问题研究[J]。中国沼气，2000，18（3）：35-36。
柯剑鸣，王何开钧，田宁宁。从北京城市的城市污水处理厂剩余污泥处置研究[J]。中国沼气，2000，18（3）：35-36。
[3]彭小峰，陈剑波，陶涛，等。污泥特性和热物理研究[D]。中国科学基金，2002年，5：284-287。
彭小峰，陈剑波，陶涛，等。污泥的特色和相关热物理问题研究[J]。中国科学基金，2002年，5：284-287。
何品晶，李明[4]邵宗炳一年。污水污泥的利用率和消除途径分析的可行性研究[J]。环境卫生工程，1997，4:21-25。
Pinjing，：邵黎明，宗Bingnian。综合利用和污水处理厂的污泥出路[J]。可行的方法分析。环境与卫生Engineerin，。 1997年，4:21-25。
[5]邓小平晓林，王国华，仁和运城市污水处理厂的污泥处置方法的研究[J]。中国给水排水，2000，16（5）：19-22。
邓晓林，王国华，任禾云。在上海污水处理厂[J]。污水污泥的处理和处置的探讨。中国给水排水，2000，16（5）：19-22。
[6]建设部。 CJ-3025城市污水处理厂污水污泥排放标准[S] 1993年：2。
中华人民共和国建设部。 CJ-3025废水和城市污水处理厂的污泥处置标准[S] 1993年：2。
[7]，建设部。 CJJ 17城市固体生活垃圾卫生填埋技术规范[S] 2001年：20。
中华人民共和国建筑部。城市生活垃圾卫生填埋场技术规程CJJ 17 [] 2001年：20。
[8]赵粤军，戴树桂，顾仙花。污泥填埋技术[J]。中国给水排水，2004，20（4）：27-30。
赵Lejun，戴树桂，顾仙花。污泥填埋技术应用进展[J]。。中国给水排水，2004，20（4）：27-30。
[9]高廷耀水处理手册[M]北京：高等教育出版社，1983：288-289。
高廷耀。水处理手册[M]。北京：高等教育出版社，1983：255-289。
[10]朱Nanwen，海军。国外污泥热干燥技术的研究[J]。给水排水，2002，28（1）：16-19。
朱Nanwen，徐华为。热干燥污泥的海外技术[J]。供水和Drainage.2002，28（1）：16-19。
[11]刘建国，聂资本垃圾处理研究[J]。科技潮流，2004,7：32-35。
刘建国，聂永丰。废物处理，在北京的研究[J]。科技潮，2004年，7：32-35。
[12]陈滨，高固定，黄七斐堆肥自动控制装置：中国，0,112,522.9 [图]。
陈同斌，高定，黄，问 - F。一个堆肥伺服：0,112,522.9 [D]。
[13]，高集，黄岐飞，陈同斌。新堆肥调理剂的吸水特性研究[J]。环境工程，2002，20（3）：48-50。
高定，陈同斌，黄Qifei。一种新型堆肥修正案的吸水性和应用[J]。环境工程，2002，20（3）：48-50。
[14]，高集。猪粪堆肥堆肥自动监测和控制系统的研究[D]北京：中国科学院地理科学与资源研究所，2002年：78。
搞定。测量和控制系统及其应用，以猪粪堆肥的发展研究[D]。北京：78：中国科学院地理科学与资源研究所，中国，2002年中国科学院研究所。
[15]李梅雨，李爱民，王等人。中国的污泥流化床焚烧技术的发展[J]。职业健康与安全，2001，8：20-23。
李梅雨，李爱民，王志，等。发展我们国家在污水污泥流化床焚烧技术的研究[J]。工作安全与健康，2001年，8：20-23。
[16]杜冰，张彭义，张祖林，在一个典型的污水处理厂在北京，内分泌干扰物的初步调查研究[J]。环境科学，2004，25（1）：114-116。
杜冰，张彭义，张祖林，等。干扰内分泌的化学品在北京[J]。污水处理厂的初步调查。环境科学，2004，25（1）：114-116。
[17]陈同斌，黄七费，高集，等等。重金属含量和城市污水污泥的趋势研究[J]。环境科学，2003，23（5）：561-569。
陈同斌，黄Qifei，高鼎等。重金属含量及其变化趋势在中国[J]。污水污泥。交易环境科学，2003，23（5）：561-569。
[18]国家环境保护城市污水处理厂污染物排放标准的管理：18918-2002 [S]北京：中国环境出版社，2002：5。
国家环保局。城市污水处理厂污染物排放标准：中国，18918-2002 [S]北京：中国环境出版社，2002：5。
[19]王凯军，柯的天宁寺宁，何建明剩余污泥好氧堆肥生产有机复合肥作为一种营养和效益分析等领域的研究[J]。城市环境与城市生态，2001，14（1）：9-11。
田宁宁，王何开钧，柯剑鸣。有机复合肥料的城市污水处理厂剩余污泥由评价[J]。城市环境与城市生态，2001，14（1）：9-11。
❷ 郑正的荣誉奖励
[1] 江苏省首届中青年科技奖（1990）
[2] 江苏省有突出贡献中青年专家（1996）
[3] 江苏省“333人才工程”国家级学科带头人培养对象（1997）
[4] 国务院政府特殊津贴（2002）
[5] 农业部科技进步三等奖（1988）
[6] 江苏省科技进步三等奖（1992）
[7] 农业部科技进步三等奖（1993）
[8] 江苏省科技进步二等奖（1995）
[9] 国家科技进步二等奖（1996）
[10] 江苏省科技进步二等奖（2006）
博士生校外获奖
课题组郭照冰、张继彪、冯景伟曾分别获得第一届（2004年）、第四届（2007年）、第五届（2008年）上海同济高廷耀环保科技发展基金会“青年博士生杰出人才奖学金”。
❸ 污水处理厂的污泥处置费用问题
城市污泥不同处理处置方式的成本和效益分析
——以北京市为例
张义安，高 定，陈同斌*，郑国砥，李艳霞
中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心，北京 100101
摘要：以北京市为例，估算不同电价及运输距离下填埋、焚烧及堆肥等方式的城市污泥处理处置成本，在此基础上讨论各种处理处置方案的前景，展望北京市污泥处理处置出路。污泥填埋在一定时期内还将是主要处理处置方式，但所占比例将逐渐下降；堆肥是经济上较为可行的处理处置方式，适合大力推广；随着经济实力与技术水平提高，焚烧法可以适用于个别特殊地点。同时，分析了政府补贴对污泥处理处置效益的影响。
关键词：城市污泥；处理处置成本；填埋；焚烧；堆肥
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）02-0234-05
城市污泥是污水处理的副产物，以含水率97%计算，体积占处理污水的0.3%~0.5%[1]，深度处理产泥量还将增加50%~100%。目前我国每年排放的干污泥大约1.3×106 t，并以大约10%的速率在增加。
北京市全区域规划污水排放量为330×104 m3/d，其中2003年市区污水排放量约为230×104 m3/d[2]。规划建设14座污水处理厂，2015年污水处理能力预计将超过320×104 m3/d，处理率将超过90%。到2008年，北京市将新增9座中水处理厂，深度处理能力将由目前的1×104 m3/d提高到47.6×104 m3/d，届时每年产生含水率 80% 城市污泥超过80×104 m3。北京市最大的污水处理厂——高碑店污水处理厂污泥外运运输费用占到全厂运行费用的1/3[3]。
城市污泥的大量产生，已引起日益严峻的二次污染，并成为城市污水处理行业瓶颈。污泥处理处置率低，其中非常重要的一个原因就是投资和运行成本方面的限制。但到目前为止，还未见关于不同污泥处理处置方案的经济分析，导致不同单位和设计人员在方案的选择上存在较大的盲目性。本文以北京为例，对几种典型的城市污泥处理处置方式进行经济分析，以便为城市污泥处理处置技术的选择提供参考依据。
1 城市污泥处理处置成本估算
1.1 估算方法
以1 t干污泥（DS）为计算基准，综合成本＝运行成本+设备折价成本。运行成本以目前较为成熟的处理处置方式进行估算。
北京市污泥机械脱水效果通常在80%左右。各方案中的成本估算涉及或包括焚烧、运输、填埋等3个流程；设备折价成本取15 a使用年限，年折旧7%，社会利率10%，即年折价17%，设备年工作时数以8000 h计。因此，设备折价＝设备价格×指数×0.17/8000。
1.2 估算细则
（1）单位成本
填埋：生活垃圾卫生填埋的成本约60~70 ￥/t，污泥填埋时按照压实生活垃圾∶土∶污泥容重比为0.8∶1∶1，污泥填埋成本为48~56 ￥/t，取52￥/t。
干化：干燥能耗与脱水量成正比。燃气加热效率85%、锅炉热效率70%、过程热损失5%时，水的蒸发能耗为150 (kW•h)/t，每小时去除1 t水的设备投资为180×104￥[4]。
焚烧：目前多采用流化床技术，每h焚烧1 t干化污泥的设备成本为528×104￥，污泥按干质量减量60%。焚烧的运行费用24￥/t，烟气处理消耗NaOH量约为37 kg/t，折价约128￥/t [5]。
电价：北京市工业电价高峰期、平段区、低谷期分别为0.278、0.488、0.725￥/(kW•h)。按不同补贴方案，将电价设定为0.30、0.60￥/(kW•h)。
运费：北京市运输价格在0.45~0.65￥/(t•km)之间，污泥为特殊固体废物，需特殊箱式货车运送，价格处于高端。另外，近年运输价格有上涨趋势。因此，运费取0.65 ￥/(t•km)。
此外，干化及焚烧均按设备成本添加30%物耗人工管理费及土建配套费。
（2）污泥含水率
污泥的有机质和水分含量较高，填埋存在一系列问题，当前主要关心的是土力学性能，当含水率高于68% 时需按m(土)∶m(污泥)＝0.4~0.6的比例混入土 [6-8]。含水率降低时污泥性状存在突变，因此填埋脱水目标设定为80%、30%。
含水率是污泥焚烧处理中的一个关键因素。有机质含量高、含水率低利于维持自燃，降低污泥含水率对降低污泥焚烧设备及处理费用至关重要。一般将污泥含水率降至与挥发物含量之比小于3.5时，可形成自燃[9]。北京市污泥有机物含量在45% 以下，因此使污泥维持自燃焚烧的水分含量应小于61.2%。朱南文总结了几种国外污泥热干燥技术，可以将污泥干燥至10%含水率[10]。污泥焚烧综合成本随干燥程度动态变化，干化程度越高，干化能耗升高，焚烧设备及运行费用随之下降。简化起见，本文以污泥保持热量平衡燃烧为估算前提，不再进行高水分下加入重油的成本估算。因此污泥焚烧的干化目标定为：60%和10%。
表1 北京市填埋场概况[11]及离污水处理厂的最近距离
Table 1 Description of landfill sites and wastewater treatment plants
填埋场 填埋场位置 处理规模/(t•d-1) 预计关闭时间 最近的污水处理厂 最近直线距离/km 1)
北神树 通县次渠乡 980 2006 高碑店 20
安定 大兴区安定乡 700 2006 小红门 36
六里屯 海淀区永丰屯乡 1500 2017 清河 15
高安屯 朝阳区楼梓庄乡 1000 2018 高碑店 15
阿苏卫 昌平区小汤山乡 2000 2012 清河、北小河 40
焦家坡 门头沟区永定镇 600 2011 卢沟桥 15
1) 最近距离数据为作者实测
综上所述，污泥的处理处置方式计有：堆肥，分别干燥至含水80%、30% 时填埋，干燥至含水
60%、10%时焚烧。
1.3 填埋成本
填埋成本＝能耗成本+运输成本+填埋场成本+设备折价成本
能耗成本＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×150×α×Pele
运输成本＝0.65×L /(1-ηe)
填埋场成本＝βPf /(1-ηe)
设备折价＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×180×α× 0.17×104/8000
其中，η0、ηe分别为处理处置始、末的含水率；Pele为电价，￥/(kW•h)；L为运输距离，km；α为土建及人工配套费指数，1.3；β为体积系数，含水率≥68%时在1.4~1.6之间，取1.5，含水率＜68%时取1；Pf为填埋场填埋价格，40~60￥/t，取52￥/t。
污泥填埋运输距离：北京市现有填埋场容量不足以满足生活垃圾处置需求，即使规划中的填埋场建成之后，富余填埋能力也很有限，污泥填埋需另外觅地新建填埋场。随着城市发展及填埋场地质条件要求，运输距离也将越来越远，参照表1，污泥
填埋的运输距离将在40 km以上，因此在估算今后的填埋成本时，分别取50、100 km作为近期及远期填埋场运输距离。
1.4 堆肥成本及收益
城市污泥经过堆肥无害化处理之后进行土地利用，是国际上普遍采用的处理处置方式。强制通风静态垛堆肥处理是泥堆肥主流技术，其处理成本与污泥初始含水率、处理规模、堆肥厂与污水处理厂之间距离以及设备原产地等因素相关。堆肥厂宜建在污水处理厂周围，运输成本计为0，堆肥成本主要由鼓风、烘干、筛分能耗，调理剂及设备折价成本组成。目前，堆肥产品的市场销售价格为350~500￥/t，扣除15％含水率后取500￥/t DS。
利用CTB堆肥自动控制系统[12,13]进行强制通风静态垛堆肥在河南省漯河市城市污泥堆肥厂的应用结果表明，当污泥含水率不高于80%时，鼓风能耗在40~60 (kW•h)/t DS之间，取60 (kW•h)/t DS。CTB调理剂价格为300 ￥/t，损耗率一般为5% [14]。经过10~14 d堆肥，污泥干物质减量30%，含水45%。采用热干燥技术烘干至含水15%，脱水负荷0.45 t/t DS；调理剂在烘干前筛分后自然晾干，需筛分能耗；筛分负荷共9.3 t/t DS，筛分能力1 t/h，功率3 kW。全程能耗95 (kW•h)/t DS，考虑到未知能耗，取100 (kW•h)/t DS。
设备折价：处理干污泥能力为 0.3×104 t/a的污泥堆肥厂设备投资约700万￥，设备折价182 ￥/t DS（含占地成本），取200￥/t DS。
1.5 焚烧成本
考虑到焚烧废气排放等问题，外运30 km以上焚烧为佳，取30 km；焚烧按干物质减量60%，烧余物需运至填埋场填埋，运输距离取50 km。参考表3可知，干燥至10%焚烧成本较干燥至60%低。干燥程度越高，焚烧厂占地面积也越小，因此焚烧前以干化至10%为宜。
1.6 干化农用成本
未经稳定化处理污泥存在施用安全危险，考虑到干化的稳定效果较差，安全性有限，不再估算。
2 讨论与分析
2.1 处理成本和经济效益
表2 处理处置1 t城市污泥(干质量)所需的成本及其效益
Table 2 Comparison of the estimated cost and benefit of sewage sludge treated and/or disposed by different ways
填 埋
干化 运输 填埋 综合成本/￥
目标 能耗/￥ 设备折价/￥ 距离/km 运费/￥ 填土比例 费用/￥
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)
焚烧
干化 焚 烧 烧余物 综合成本/￥
目标 能耗/￥ 设备折价/￥ 运行/￥ 设备折价/￥ NaOH/￥ 运费/￥ 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/￥ 设备折价/￥ 调理剂损耗/￥ 总成本/￥ 销售/￥ 总效益/￥
391)，782) 200 75 3141)，3532) 410 961)，572)
1) 电价取0.30 ￥/(kW·h)；2) 电价取0.60 ￥/(kW·h)
各种处理方式处理成本估算过程及结果如表2所示。由表2可知，污泥处理处置以堆肥方式成本
最低，约300~350￥/t DS；填埋方式约500~760￥/t DS。焚烧方式成本最高，约800~1000￥/t DS。堆肥成本低于填埋方式，显著低于焚烧方式，随运输距离增加填埋成本显著高于堆肥成本。此外，污泥焚烧处理一次性投资大，运行维护费用最高。
各种处理方式中，污泥填埋没有资源回收，效益为零；考虑到污泥热值水平，回收焚烧热能可能性较低，对净效益影响不大；污泥干化可以起到脱水的效果，但稳定化的效果有限，加之干化过程中容易产生爆炸和肥效缓慢等问题，不宜提倡；在产品销售良好情况下，按电价不同，堆肥处理可以盈利50~100￥/t DS。
2.2 各种处理处置技术的优缺点
现有的大部分填埋场设计建造标准低、缺乏污染控制措施，存在稳定性差等问题，导致散发气体和臭味，污染地下水，不能保证填埋垃圾的安全，只是延缓污染但没有最终消除污染。一些国家为了把上述问题降低到最小程度，制定了待处理污泥物理特性的最低标准，使污泥填埋的处理成本大大增加。例如德国要求填埋污泥干基含量不低于35%。为避免污泥中有机物分解造成的地下水污染，1992年德国发布了《城市废弃物控制和处置技术纲要》，要求从2005年起，任何被填埋处理的物质其有机物含量不超过5% [15]，这意味着污泥即便是经过干燥也不满足填埋的要求。污泥填埋面临填埋场地、公众及法规等多重压力，填埋成本将逐步升高，近年来国外污泥填埋处理方式比例越来越小[6]。
是否推广堆肥处理城市污泥，首先应切实评估施用污泥堆肥的潜在环境风险。杜兵等[16]研究表明，同国外相比北京市某典型污水处理厂酚类、酞酸酯类、多环芳烃类均处于污染程度较低的水平。堆肥处理的持续高温可以确保杀灭病菌，保证污泥的农用安全。陈同斌等[17]对中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势的研究结果表明，我国城市污泥中平均含量普遍较低，金属含量基本未超过农用标准[18]，且呈现逐渐下降的趋势。近年相关研究也证明：科学合理地进行城市污泥农用不会造成土壤和农产品的重金属污染问题[19]。我国城市污泥的土地利用重金属环境风险并不像人们想象的那样严重。
焚烧减量最为显著，含水80%的污泥焚烧后减容率超过90%。然而，污泥含有多种有机物，焚烧时会产生大量有害物质，如二恶英、二氧化硫、盐酸等，受国内焚烧技术的限制，二恶英污染问题尚未很好解决，重金属烟雾与燃烧灰烬也可能造成二次污染。此外，焚烧浪费了污泥中的营养物质。对比三种处理处置方式，污泥焚烧占地面积最小，但综合成本最高，设备维护要求高，环保风险较大，这些不利之处都限制了污泥焚烧技术的广泛应用。
综上所述，堆肥处理实现污泥的资源化利用，科学合理施用下可以保证卫生安全及重金属安全，同时较为经济可行，是污泥处理处置技术的主要发展方向。但是，从市场销售的角度来看，污泥堆肥产品的销售渠道有待改善。各种处理方式优缺点概括于表3（下页）。
2.3 电价影响及政府补贴
电价影响到污泥处理处置成本。电价从0.60￥/(kW•h)降低到0.30 ￥/(kW•h)，各种处理方式的综合成本分别降低40~230 ￥/t DS。如电价取至用电低谷期电价或者更低，成本可以进一步降低。
表3 各种处理处置技术优缺点对比
Table 3 Comparison of landfill, composting and incineration for sewage sludge
处理处置方式 收支平衡/(￥•t-1) 1) 技术难度 场地要求 能否资源化 无害化程度
填埋 -507~ -763 简单 大 不能 延缓污染, 没有最终消除污染风险
堆肥 57~96 较简单 较小 能 重金属低于农用标准时可以达到无害化要求
焚烧 -771~ -1000 技术设备要求高 小 不能 尾气可能带来二次污染
1) 运输距离100 km、电价0.60 ￥/(kw•h)时, 以80%含水率填埋成本略低于30%含水率填埋, 但其占地为后者5.25倍, 综合考虑采取30%填埋
污泥含水80%及60%下填埋占地分别为30%下填埋的5.25倍、1.75倍。政府通过补贴如降低电价等调控手段，将污水处理投入合理分配到其中的污泥处理单元，可以降低污泥处理单元的焚烧成本、填埋占地，降低堆肥成本。政府补贴可以发挥经济杠杆作用，调控污泥处理行业投入产出状况，有利于污泥处理处置行业的健康发展。总之，污泥处理处置应该有适宜的政府补贴。
3 结论
（1）污泥堆肥成本随电价变化约300~350 ￥/t DS，堆肥销售可以补偿部分处理成本，使污泥堆肥达到微利水平。合理施用堆肥可以提供养分和有机质，是污泥处理处置技术的重要方向。
（2）污泥填埋操作简单，但其成本约500~760 ￥/t DS，高于堆肥处理。考虑到土地资源日益稀缺及二次污染问题，且从发达国家的经验来看污泥填埋将逐步受到限制，因此其应用比例应逐渐减少。
（3）污泥焚烧减量效果最明显，但其初始投资及运行费用最高，综合成本约771~1000 ￥/t DS。其设备维护复杂，如果对尾气处理不当会造成二次污染。
参考文献：
[1] Edward S R, Cliff I D. 工程与环境引论[M]. 北京: 清华大学出版社, 2002.
Edward S R, Cliff I D. Introction to engineering & the environment [M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2002.
[2] 柯建明, 王凯军, 田宁宁. 北京市城市污水污泥的处理和处置问题研究[J]. 中国沼气, 2000, 18(3): 35-36.
KE Jianming, WANG Kaijun, TIAN Ningning. Disposal of excess sludge from urban wastewater treatment plant in Beijing city [J]. China Biogas, 2000, 18(3): 35-36.
[3] 彭晓峰, 陈剑波, 陶涛, 等. 污泥特性及相关热物理研究方向[J]. 中国科学基金, 2002, 5: 284-287.
PENG Xiaofeng, CHEN Jianbo, TAO Tao, et al. The specialties of sludge and associated thermal physical issues [J]. China Science Fund, 2002, 5: 284-287.
[4] 何品晶, 邵立明, 宗兵年. 污水厂污泥综合利用与消纳的可行性途径分析[J]. 环境卫生工程, 1997, 4:21-25.
HE Pinjing, SHAO Liming, ZONG Bingnian. The feasible way analysis on comprehensive utilization and outlet of sludge in sewage treatment plant [J]. Environmental & Sanitary Engineerin,. 1997, 4:21-25.
[5] 邓晓林, 王国华, 任鹤云. 上海城市污水处理厂的污泥处置途径探讨[J]. 中国给水排水, 2000, 16(5): 19-22.
DENG Xiaolin, WANG Guohua, REN Heyun. Discussion at the treatment and disposal of the sewage sludge in Shanghai wastewater plants [J]. China Water and Wastewater, 2000, 16(5): 19-22.
[6] 国家建设部. CJ 3025 城市污水处理厂污水污泥排放标准[S]. 1993: 2.
Ministry of Construction of PR China. CJ 3025 Wastewater and sludge disposal standard for municipal wastewater treatment plants[S]. 1993: 2.
[7] 国家建设部. CJJ 17城市生活垃圾卫生填埋技术规范[S]. 2001: 20.
Ministry of Construction of PR China. CJJ 17 Technical Code for Sanitary Landfill of Municipal Domestic Refuse[S]. 2001: 20.
[8] 赵乐军, 戴树桂, 辜显华. 污泥填埋技术应用进展[J]. 中国给水排水, 2004, 20(4): 27-30.
ZHAO Lejun, DAI Shugui, GU Xianhua. Application headway of sewage sludge landfill technique [J]. China Water & Wastewater, 2004, 20(4): 27-30.
[9] 高廷耀. 水处理手册[M]. 北京: 高教出版社, 1983: 288-289.
GAO Tingyao. Handbook of water treatment [M].Beijing: Higher Ecation Press, 1983: 255-289.
[10] 朱南文, 徐华伟. 国外污泥热干燥技术[J]. 给水排水, 2002, 28(1): 16-19.
ZHU Nanwen, XU Huawei. Overseas technique of thermal drying sewage sludge [J]. Water Supply and Drainage.2002, 28(1): 16-19.
[11] 刘建国, 聂永丰. 京城垃圾处置[J]. 科技潮, 2004,7: 32-35.
LIU Jianguo, NIE Yongfeng. Treatment of waste in Beijing [J]. Technological Tides, 2004, 7: 32-35.
[12] 陈同斌, 高定, 黄启飞. 一种用于堆肥的自动控制装置: 中国, 0112522.9[P].
CHEN Tongbin, GAO Ding, Huang Q F. A servomechanism for composting: 中国, 0112522.9[P].
[13] 高定, 黄启飞, 陈同斌. 新型堆肥调理剂的吸水特性及应用[J]. 环境工程, 2002, 20(3): 48-50.
GAO Ding, HUANG Qifei, CHEN Tongbin. Water absorbability and application of a new type compost amendment [J]. Environmental Engineering, 2002, 20(3): 48-50.
[14] 高定. 堆肥自动测控系统及其在猪粪堆肥中的应用[D]. 北京: 中国科学院地理科学与资源研究所, 2002: 78.
GAO Ding. The Development of Measuring and Controlling System and Its Application to Swine Manure Composting [D]. Beijing: Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, 2002: 78.
[15] 李美玉, 李爱民, 王志, 等. 发展我国污泥流化床焚烧技术[J]. 劳动安全与健康, 2001, 8: 20-23.
LI Meiyu, LI Aimin, WANG Zhi, et al. Develop sewage sludge fluidized bed incineration technique in our country [J]. Safety & Health at Work, 2001, 8: 20-23.
[16] 杜兵, 张彭义, 张祖麟, 等. 北京市某典型污水处理厂中内分泌干扰物的初步调查[J]. 环境科学, 2004, 25(1): 114-116.
DU Bing, ZHANG Pengyi, ZHANG Zulin, et al. Preliminary investigation on endocrine disrupting chemicals in a sewage treatment plant of Beijing [J]. Environmental Science, 2004, 25(1): 114-116.
[17] 陈同斌, 黄启飞, 高定, 等. 中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势[J]. 环境科学学报, 2003, 23(5): 561-569.
CHEN Tongbin, HUANG Qifei, GAO Ding, et al. Heavy metal concentrations and their decreasing trends in sewage sludge of China [J]. Transaction of Environmental Science, 2003, 23(5): 561-569.
[18] 国家环境保护总局. 城镇污水处理厂污染物排放标准: 中国, 18918-2002[S]. 北京: 中国环境出版社, 2002: 5.
State Environmental Protection Agency. Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant: China, 18918-2002[S]. Beijing: China Environment Press, 2002: 5.
[19] 田宁宁, 王凯军, 柯健明. 剩余污泥好氧堆肥生产有机复混肥的肥分及效益分析[J]. 城市环境与城市生态, 2001, 14(1): 9-11.
TIAN Ningning, WANG Kaijun, KE Jianming. Evaluation of organic complex fertilizer made of excess sludge from municipal wastewater treatment plant [J]. Urban Environment & Urban Ecology, 2001, 14(1): 9-11.
❹ 孙红文的研究领域
水和土壤环境污染化学与生态修复
人才称号及获奖：2004年入选教育部新世纪优秀人才项目；
2005年 获南开大学敬业奖教金一等奖；
2006年 主讲本科生专业必修课《环境化学》获校示范精品课；
2007年 获全国模范教师及教育系统巾帼建功标兵称号，博士生张学治获南开大学优秀博士学位论文；
2008年 主讲本科生专业必修课《环境化学》获国家精品课；
2008年 获得南开大学优秀博士学位论文指导教师称号，博士生汪磊获南开大学优秀博士学位论文；
2009年 博士生于泳获高廷耀环保科技青年博士杰出人才奖金。主要教育和学术经历] b]1989年南开大学化学系本科毕业；
1991年南开大学化学系分析专业硕士课程毕业；
1994年南开大学环境科学系环境化学专业博士毕业，获得理学博士学位。
1994年7月起，任教于南开大学环境科学系（后扩建为环境科学与工程学院），历任讲师(1994)、副教授(1996)、教授(1999)和博士生导师(2001)。
1999年10月至2001年9月在日本大阪大学工学大学院环境工学系做博士后研究。
2008年1月－3月瑞士联邦水科学技术研究所（Eawag）高级访问学者。
科研项目：
承担各类科技项目40余项，主要有1. 国家杰出青年基金项目“新型污染物复合体系的环境地球化学行为”，2013-2016，主持人2. 国家自然科学基金委，“新型有机污染物在近海岸生物地球化学行为及其对映体选择性研究”，2011-2013，主持人3. 天津市基础研究重点项目“利用共代谢机制修复汽油与三氯乙烯复合污染土壤”， 2010－2013，主持人4.国家自然科学基金外国青年学者合作项目“短碳链全氟化合物（C4、C6）及其立体异构体在环境中来源与归宿”，2012-2013,国内合作者5.国家水利部公益项目“滨海新区水库咸化及富营养化防治技术研究”（201101060），2011-2013，骨干6. 国家科技支撑项目“滨海新区及周边地区海岸带生态系统保护与恢复技术及示范”, 2012-2015,骨干7.科技部国际科技合作项目“全氟化合物的污染与归宿-水处理设施到环境水体”（2009DFA92390），2009-2011，主持人8. 国家高新技术研究发展计划863项目“原位电动生物技术修复多环芳烃污染土壤”，2008－2010，主持人9. 国家自然科学基金重点项目“土壤典型有机污染物的界面过程及修复技术原理， 2008－2011，第一参加人10. 天津市科技创新基金项目“大沽排污河底泥安全处置与河道生态修复技术集成及应用”， 2008－2011，课题技术负责人11. 天津市农村工作委员会新技术引进项目“土地渗滤系统处理农村生活污水”，2008－2010，技术负责人12. 国家自然科学基金项目“复合污染条件下有机污染物在河口颗粒物上的不可逆作用过程及其生物有效性”，2007－2009，主持人13. 天津市农村工作委员会国际合作重大项目“天津市农田重金属污染诊断及危害控制技术推广”，2006－2009，主持人14. 国家重点基础研究项目973，“东北老工业基地污染形成机理及修复原理研究”，2004－2009，骨干15. 国家科技支撑项目“松花江水污染事件生态环境影响评估与对策”子课题“松花江黑龙江段污染底质与修复技术研究”，2005－2006，骨干16. 国家自然科学基金委重点项目，“黄河兰州段典型污染物迁移转化和承纳水平研究”，2003－2006，第一参加人17. 国家科技部863项目，“天津市经济技术开发区水环境改善综合项目”，2003－2005，副组长18. 国家自然科学基金委面上项目“土壤中被封锁有机污染物形成机理和风险评价”，2003-2005，主持人19. 国家自然科学基金委面上项目“壬基酚聚氧乙烯醚及其降解产物在水环境多介质行为研究”，2003-2005，主持人20. 日本Kurita水环境基金，“壬基酚聚氧乙烯醚的分析方法及在中国北方处理厂进出水分布研究”2002－2003，主持人
主要学术成就：
发表期刊论文130篇，SCI摘引英文论文50余篇。参加编写教材或专著7部，申请专利8项，目前获得授权2项。近3年主要英文论文如下：
1. Wenling Wu, Hongwen Sun, Lei Wang, Kungang Li, Lu Wang. Comparative study the micelle properties of synthetic and dissolved organic matters. J of Hazard Mater, in press
2. Xuebo Qin, Hongwen Sun, Cuiping Wang, Yong Yu, Tieheng Sun. Impacts of crab bioturbation on the fate of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in sediment from the Beitang estuary of Tianjin, China. Environ Toxicol Chem, in press
3. Zunlong Zhou, Hongwen Sun, Wen Zhang. Desorption of polycyclic aromatic hydrocarbons from aged and unaged charcoals with and without modification of humic acids. Environ Pollut, available on line
4. Lei Wang, Hongwen Sun, Lurong Yang, Chuan He, Wenling Wu, Shujuan Sun. Liquid chromatography/mass spectrometry analysis of perfluoroalkyl carboxylic acids and perfluorooctanesulfonate in bivalve shells: Extraction method optimization. J Chromato A, 2010, 1217: 436–442. 5. Hongwen Sun, Wenling Wu, Lei Wang. Phenanthrene partitioning in sediment–surfactant–fresh/saline water systems. Environ Pollut, 2009, 157: 2520–2528.
6. Cuiping Wang, Hongwen Sun, Jieming Li, Yimeng Li, Qingmin Zhang. Enzyme activities ring PAHs degradation by white rot Fungus Phanerochaete chrysosporium in soils. Chemosphere, 2009, 77: 733–738.
7. Lei Wang, Hongwen Sun, Yinghong Wu, Guolan Huang, Shugui Dai. Photodegradation of nonylphenol polyethoxylates in aqueous solution. Environ Chem, 2009, 6: 185-193.
8. Hongwen Sun, Wenling Wu, Lei Wang. Phenanthrene partitioning in sediment–surfactant fresh/saline water systems. Environ Pollut, 2009, 157: 2520－2528.
9. Yong Yu, Hongyan Zhai, Shaogang Hou, Hongwen Sun. Nonylphenol ethoxylates and their metabolites in sewage treatment plants and rivers of Tianjin, China. Chemosphere, 2009, 77, 1－7.
10. Chunxiao Jiang, Hongwen Sun, Tieheng Sun, Qingmin Zhang, Yanfeng Zhang. Immobilization of cadmium in soils by UV-mutated Bacillus subtilis 38 bioaugmentation and NovoGro amendment. J Hazard Mater, 2009, 167: 1170－1177.
11. Hongwen Sun, Xue Zhang, Zhiyan Zhang, Yongsheng Chen, J C. Crittenden. Influence of titanium dioxide nanoparticles on speciation and bioavailability of arsenite. Environ Pollut, 2009, 157: 1165-1170.
12. Yong Yu, Jian Xu, Ping Wang, Hongwen Sun, Shugui Dai. Sediment-porewater partition of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from Lanzhou Reach of Yellow River, China. J Hazard Mater, 2009, 165: 494-500.
13. Lei Wang, Hongwen Sun, Yinghong Wu, Ying Xin. Effect of sorbed nonylphenol on sorption of phenanthrene onto mineral surface. J Hazard Mater, 2009, 161, 1461-1465.
14. Aiyin Chen, Xiaodong Ma, Hongwen Sun, Decolorization of KN-R catalyzed by Fe-containing Y and ZSM-5 zeolites. J Hazard Mater, 2008, 156: 568-575.
15. Yong Yu; Jian Xu; Hongwen Sun; Shugui Dai. Sediment-porewater partition of nonylphenol polyethoxylates: field measurements from Lanzhou Reach of Yellow River, China. Arch Environ Contam Toxicol, 2008, 55, 173-179.
16. Hongwen Sun, Zunlong Zhou. Impacts of charcoal characteristics on sorption of polycyclic aromatic hydrocarbons. Chemosphere, 2008, 71: -20.
17. Hongwen Sun, Cuiping Wang, Chong Huo. Semipermeable membrane device assisted desorption of pyrene from soils and its relationship to bioavailability. Environ Toxicol Chem, 2008, 27: 103-111.
18. Hongwen Sun, Qishe Yan. Influence of combination state on treatment efficiency of pyrene-contaminated soil by Fenton oxidation. J Environ Manage, 2008, 888: 556-563.
19. Ruihua Zhang, Hongwen Sun, Jin Yin. Arsenic and Chromate removal from water by iron chips- Effects of anions. Front Environ Sci Engin China, 2008, 2(2): 203-208
20. Cuiping Wang, Hongwen Sun, Zhiguang Song, Tao Zhang. The distribution of phenylalkanes in the modern sediment associated with gas hydrate from the Gulf of Mexico. Acta Oceanological Sinica, 2008, 27(6):71-82
21. Xiaodong Ma, Hongwen Sun, Peng Yu. A novel way for preparing high surface area silica monolith with bimodal pore structure. J Mater Sci, 2008, 43: 887-891
22. Hou Shaogang, Hongwen Sun. Pollution of NPEOs in four municipal sewage treatment plants in the north of China. Front Environ Sci Engin China, 2007, 1(2): 196-201.
23. Guolan Huang, Shaogang Hou, Lei Wang, Hongwen Sun. Distribution and fate of nonylphenol in an aquatic microcosm. Water Res, 2007, 41: 4630-4638.
24. Hongwen Sun, Qishe Yan. Influence of Fenton oxidation on soil organic matter and its sorption and desorption of pyrene. J Hazard Mater, 2007, 144: 164-170.
25. Xue Zhang, Hongwen Sun, Zhiyan Zhang, Qian Niu, Yongsheng Chen, J C. Crittenden. Enhanced bioaccumulation of cadmium in carp in the presence of titanium dioxide nanoparticles. Chemosphere, 2007, 67: 160－166.
26. Junguo Li, Hongwen Sun, Yu Zhang. Desorption of pyrene from freshly-amended and aged soils and its relationship to bioaccumulation in earthworms. Soil Sediment Contam, 2007, 16: 79-88.
27. Hongwen Sun, Xue Zhang, Yongsheng Chen, J C. Crittenden. Enhanced accumulation of arsenic in carp in the presence of titanium dioxide nanoparticles. Water Air Soil Pollut, 2007, 178: 245-254.
28. Lei Wang, Yinghong Wu, Hongwen Sun, Shugui Dai. Distribution and dissipation pathways of nonylphenol polyethoxylates in aquatic multi-media of the Yellow River: site investigation and lab-scale studies. Environ Int, 2006, 32: 907-914.
29. Shaogang Hou, Hongwen Sun, Yuna Gao. Sorption of small metabolites of nonylphenol polyethoxylates in single and complex systems on aquatic suspended particulate matter. Chemosphere, 2006, 63: 31-38.
30. Hongwen Sun, Lei Wang, Ruihua Zhang, Guannan Xu. Treatment of groundwater polluted by arsenic compounds by zero valent iron. J Hazard Mater, 2006, 129: 297–303.
❺ 如何选择污泥处理处置技术
城市污泥不同处理处置方式的成本和效益分析
——以北京市为例
张义安，高 定，陈同斌*，郑国砥，李艳霞
中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心，北京 100101
摘要：以北京市为例，估算不同电价及运输距离下填埋、焚烧及堆肥等方式的城市污泥处理处置成本，在此基础上讨论各种处理处置方案的前景，展望北京市污泥处理处置出路。污泥填埋在一定时期内还将是主要处理处置方式，但所占比例将逐渐下降；堆肥是经济上较为可行的处理处置方式，适合大力推广；随着经济实力与技术水平提高，焚烧法可以适用于个别特殊地点。同时，分析了政府补贴对污泥处理处置效益的影响。
关键词：城市污泥；处理处置成本；填埋；焚烧；堆肥
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）02-0234-05
城市污泥是污水处理的副产物，以含水率97%计算，体积占处理污水的0.3%~0.5%[1]，深度处理产泥量还将增加50%~100%。目前我国每年排放的干污泥大约1.3×106 t，并以大约10%的速率在增加。
北京市全区域规划污水排放量为330×104 m3/d，其中2003年市区污水排放量约为230×104 m3/d[2]。规划建设14座污水处理厂，2015年污水处理能力预计将超过320×104 m3/d，处理率将超过90%。到2008年，北京市将新增9座中水处理厂，深度处理能力将由目前的1×104 m3/d提高到47.6×104 m3/d，届时每年产生含水率 80% 城市污泥超过80×104 m3。北京市最大的污水处理厂——高碑店污水处理厂污泥外运运输费用占到全厂运行费用的1/3[3]。
城市污泥的大量产生，已引起日益严峻的二次污染，并成为城市污水处理行业瓶颈。污泥处理处置率低，其中非常重要的一个原因就是投资和运行成本方面的限制。但到目前为止，还未见关于不同污泥处理处置方案的经济分析，导致不同单位和设计人员在方案的选择上存在较大的盲目性。本文以北京为例，对几种典型的城市污泥处理处置方式进行经济分析，以便为城市污泥处理处置技术的选择提供参考依据。
1 城市污泥处理处置成本估算
1.1 估算方法
以1 t干污泥（DS）为计算基准，综合成本＝运行成本+设备折价成本。运行成本以目前较为成熟的处理处置方式进行估算。
北京市污泥机械脱水效果通常在80%左右。各方案中的成本估算涉及或包括焚烧、运输、填埋等3个流程；设备折价成本取15 a使用年限，年折旧7%，社会利率10%，即年折价17%，设备年工作时数以8000 h计。因此，设备折价＝设备价格×指数×0.17/8000。
1.2 估算细则
（1）单位成本
填埋：生活垃圾卫生填埋的成本约60~70 ￥/t，污泥填埋时按照压实生活垃圾∶土∶污泥容重比为0.8∶1∶1，污泥填埋成本为48~56 ￥/t，取52￥/t。
干化：干燥能耗与脱水量成正比。燃气加热效率85%、锅炉热效率70%、过程热损失5%时，水的蒸发能耗为150 (kW?h)/t，每小时去除1 t水的设备投资为180×104￥[4]。
焚烧：目前多采用流化床技术，每h焚烧1 t干化污泥的设备成本为528×104￥，污泥按干质量减量60%。焚烧的运行费用24￥/t，烟气处理消耗NaOH量约为37 kg/t，折价约128￥/t [5]。
电价：北京市工业电价高峰期、平段区、低谷期分别为0.278、0.488、0.725￥/(kW?h)。按不同补贴方案，将电价设定为0.30、0.60￥/(kW?h)。
运费：北京市运输价格在0.45~0.65￥/(t?km)之间，污泥为特殊固体废物，需特殊箱式货车运送，价格处于高端。另外，近年运输价格有上涨趋势。因此，运费取0.65 ￥/(t?km)。
此外，干化及焚烧均按设备成本添加30%物耗人工管理费及土建配套费。
（2）污泥含水率
污泥的有机质和水分含量较高，填埋存在一系列问题，当前主要关心的是土力学性能，当含水率高于68% 时需按m(土)∶m(污泥)＝0.4~0.6的比例混入土 [6-8]。含水率降低时污泥性状存在突变，因此填埋脱水目标设定为80%、30%。
含水率是污泥焚烧处理中的一个关键因素。有机质含量高、含水率低利于维持自燃，降低污泥含水率对降低污泥焚烧设备及处理费用至关重要。一般将污泥含水率降至与挥发物含量之比小于3.5时，可形成自燃[9]。北京市污泥有机物含量在45% 以下，因此使污泥维持自燃焚烧的水分含量应小于61.2%。朱南文总结了几种国外污泥热干燥技术，可以将污泥干燥至10%含水率[10]。污泥焚烧综合成本随干燥程度动态变化，干化程度越高，干化能耗升高，焚烧设备及运行费用随之下降。简化起见，本文以污泥保持热量平衡燃烧为估算前提，不再进行高水分下加入重油的成本估算。因此污泥焚烧的干化目标定为：60%和10%。
表1 北京市填埋场概况[11]及离污水处理厂的最近距离
Table 1 Description of landfill sites and wastewater treatment plants
填埋场 填埋场位置 处理规模/(t?d-1) 预计关闭时间 最近的污水处理厂 最近直线距离/km 1)
北神树 通县次渠乡 980 2006 高碑店 20
安定 大兴区安定乡 700 2006 小红门 36
六里屯 海淀区永丰屯乡 1500 2017 清河 15
高安屯 朝阳区楼梓庄乡 1000 2018 高碑店 15
阿苏卫 昌平区小汤山乡 2000 2012 清河、北小河 40
焦家坡 门头沟区永定镇 600 2011 卢沟桥 15
1) 最近距离数据为作者实测
综上所述，污泥的处理处置方式计有：堆肥，分别干燥至含水80%、30% 时填埋，干燥至含水
60%、10%时焚烧。
1.3 填埋成本
填埋成本＝能耗成本+运输成本+填埋场成本+设备折价成本
能耗成本＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×150×α×Pele
运输成本＝0.65×L /(1-ηe)
填埋场成本＝βPf /(1-ηe)
设备折价＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×180×α× 0.17×104/8000
其中，η0、ηe分别为处理处置始、末的含水率；Pele为电价，￥/(kW?h)；L为运输距离，km；α为土建及人工配套费指数，1.3；β为体积系数，含水率≥68%时在1.4~1.6之间，取1.5，含水率＜68%时取1；Pf为填埋场填埋价格，40~60￥/t，取52￥/t。
污泥填埋运输距离：北京市现有填埋场容量不足以满足生活垃圾处置需求，即使规划中的填埋场建成之后，富余填埋能力也很有限，污泥填埋需另外觅地新建填埋场。随着城市发展及填埋场地质条件要求，运输距离也将越来越远，参照表1，污泥
填埋的运输距离将在40 km以上，因此在估算今后的填埋成本时，分别取50、100 km作为近期及远期填埋场运输距离。
1.4 堆肥成本及收益
城市污泥经过堆肥无害化处理之后进行土地利用，是国际上普遍采用的处理处置方式。强制通风静态垛堆肥处理是泥堆肥主流技术，其处理成本与污泥初始含水率、处理规模、堆肥厂与污水处理厂之间距离以及设备原产地等因素相关。堆肥厂宜建在污水处理厂周围，运输成本计为0，堆肥成本主要由鼓风、烘干、筛分能耗，调理剂及设备折价成本组成。目前，堆肥产品的市场销售价格为350~500￥/t，扣除15％含水率后取500￥/t DS。
利用CTB堆肥自动控制系统[12,13]进行强制通风静态垛堆肥在河南省漯河市城市污泥堆肥厂的应用结果表明，当污泥含水率不高于80%时，鼓风能耗在40~60 (kW?h)/t DS之间，取60 (kW?h)/t DS。CTB调理剂价格为300 ￥/t，损耗率一般为5% [14]。经过10~14 d堆肥，污泥干物质减量30%，含水45%。采用热干燥技术烘干至含水15%，脱水负荷0.45 t/t DS；调理剂在烘干前筛分后自然晾干，需筛分能耗；筛分负荷共9.3 t/t DS，筛分能力1 t/h，功率3 kW。全程能耗95 (kW?h)/t DS，考虑到未知能耗，取100 (kW?h)/t DS。
设备折价：处理干污泥能力为 0.3×104 t/a的污泥堆肥厂设备投资约700万￥，设备折价182 ￥/t DS（含占地成本），取200￥/t DS。
1.5 焚烧成本
考虑到焚烧废气排放等问题，外运30 km以上焚烧为佳，取30 km；焚烧按干物质减量60%，烧余物需运至填埋场填埋，运输距离取50 km。参考表3可知，干燥至10%焚烧成本较干燥至60%低。干燥程度越高，焚烧厂占地面积也越小，因此焚烧前以干化至10%为宜。
1.6 干化农用成本
未经稳定化处理污泥存在施用安全危险，考虑到干化的稳定效果较差，安全性有限，不再估算。
2 讨论与分析
2.1 处理成本和经济效益
表2 处理处置1 t城市污泥(干质量)所需的成本及其效益
Table 2 Comparison of the estimated cost and benefit of sewage sludge treated and/or disposed by different ways
填 埋
干化 运输 填埋 综合成本/￥
目标 能耗/￥ 设备折价/￥ 距离/km 运费/￥ 填土比例 费用/￥
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)
焚烧
干化 焚 烧 烧余物 综合成本/￥
目标 能耗/￥ 设备折价/￥ 运行/￥ 设备折价/￥ NaOH/￥ 运费/￥ 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/￥ 设备折价/￥ 调理剂损耗/￥ 总成本/￥ 销售/￥ 总效益/￥
391)，782) 200 75 3141)，3532) 410 961)，572)
1) 电价取0.30 ￥/(kW?h)；2) 电价取0.60 ￥/(kW?h)
各种处理方式处理成本估算过程及结果如表2所示。由表2可知，污泥处理处置以堆肥方式成本
最低，约300~350￥/t DS；填埋方式约500~760￥/t DS。焚烧方式成本最高，约800~1000￥/t DS。堆肥成本低于填埋方式，显著低于焚烧方式，随运输距离增加填埋成本显著高于堆肥成本。此外，污泥焚烧处理一次性投资大，运行维护费用最高。
各种处理方式中，污泥填埋没有资源回收，效益为零；考虑到污泥热值水平，回收焚烧热能可能性较低，对净效益影响不大；污泥干化可以起到脱水的效果，但稳定化的效果有限，加之干化过程中容易产生爆炸和肥效缓慢等问题，不宜提倡；在产品销售良好情况下，按电价不同，堆肥处理可以盈利50~100￥/t DS。
2.2 各种处理处置技术的优缺点
现有的大部分填埋场设计建造标准低、缺乏污染控制措施，存在稳定性差等问题，导致散发气体和臭味，污染地下水，不能保证填埋垃圾的安全，只是延缓污染但没有最终消除污染。一些国家为了把上述问题降低到最小程度，制定了待处理污泥物理特性的最低标准，使污泥填埋的处理成本大大增加。例如德国要求填埋污泥干基含量不低于35%。为避免污泥中有机物分解造成的地下水污染，1992年德国发布了《城市废弃物控制和处置技术纲要》，要求从2005年起，任何被填埋处理的物质其有机物含量不超过5% [15]，这意味着污泥即便是经过干燥也不满足填埋的要求。污泥填埋面临填埋场地、公众及法规等多重压力，填埋成本将逐步升高，近年来国外污泥填埋处理方式比例越来越小[6]。
是否推广堆肥处理城市污泥，首先应切实评估施用污泥堆肥的潜在环境风险。杜兵等[16]研究表明，同国外相比北京市某典型污水处理厂酚类、酞酸酯类、多环芳烃类均处于污染程度较低的水平。堆肥处理的持续高温可以确保杀灭病菌，保证污泥的农用安全。陈同斌等[17]对中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势的研究结果表明，我国城市污泥中平均含量普遍较低，金属含量基本未超过农用标准[18]，且呈现逐渐下降的趋势。近年相关研究也证明：科学合理地进行城市污泥农用不会造成土壤和农产品的重金属污染问题[19]。我国城市污泥的土地利用重金属环境风险并不像人们想象的那样严重。
焚烧减量最为显著，含水80%的污泥焚烧后减容率超过90%。然而，污泥含有多种有机物，焚烧时会产生大量有害物质，如二恶英、二氧化硫、盐酸等，受国内焚烧技术的限制，二恶英污染问题尚未很好解决，重金属烟雾与燃烧灰烬也可能造成二次污染。此外，焚烧浪费了污泥中的营养物质。对比三种处理处置方式，污泥焚烧占地面积最小，但综合成本最高，设备维护要求高，环保风险较大，这些不利之处都限制了污泥焚烧技术的广泛应用。
综上所述，堆肥处理实现污泥的资源化利用，科学合理施用下可以保证卫生安全及重金属安全，同时较为经济可行，是污泥处理处置技术的主要发展方向。但是，从市场销售的角度来看，污泥堆肥产品的销售渠道有待改善。各种处理方式优缺点概括于表3（下页）。
2.3 电价影响及政府补贴
电价影响到污泥处理处置成本。电价从0.60￥/(kW?h)降低到0.30 ￥/(kW?h)，各种处理方式的综合成本分别降低40~230 ￥/t DS。如电价取至用电低谷期电价或者更低，成本可以进一步降低。
表3 各种处理处置技术优缺点对比
Table 3 Comparison of landfill, composting and incineration for sewage sludge
处理处置方式 收支平衡/(￥?t-1) 1) 技术难度 场地要求 能否资源化 无害化程度
填埋 -507~ -763 简单 大 不能 延缓污染, 没有最终消除污染风险
堆肥 57~96 较简单 较小 能 重金属低于农用标准时可以达到无害化要求
焚烧 -771~ -1000 技术设备要求高 小 不能 尾气可能带来二次污染
1) 运输距离100 km、电价0.60 ￥/(kw?h)时, 以80%含水率填埋成本略低于30%含水率填埋, 但其占地为后者5.25倍, 综合考虑采取30%填埋
污泥含水80%及60%下填埋占地分别为30%下填埋的5.25倍、1.75倍。政府通过补贴如降低电价等调控手段，将污水处理投入合理分配到其中的污泥处理单元，可以降低污泥处理单元的焚烧成本、填埋占地，降低堆肥成本。政府补贴可以发挥经济杠杆作用，调控污泥处理行业投入产出状况，有利于污泥处理处置行业的健康发展。总之，污泥处理处置应该有适宜的政府补贴。
3 结论
（1）污泥堆肥成本随电价变化约300~350 ￥/t DS，堆肥销售可以补偿部分处理成本，使污泥堆肥达到微利水平。合理施用堆肥可以提供养分和有机质，是污泥处理处置技术的重要方向。
（2）污泥填埋操作简单，但其成本约500~760 ￥/t DS，高于堆肥处理。考虑到土地资源日益稀缺及二次污染问题，且从发达国家的经验来看污泥填埋将逐步受到限制，因此其应用比例应逐渐减少。
（3）污泥焚烧减量效果最明显，但其初始投资及运行费用最高，综合成本约771~1000 ￥/t DS。其设备维护复杂，如果对尾气处理不当会造成二次污染。
参考文献：
[1] Edward S R, Cliff I D. 工程与环境引论[M]. 北京: 清华大学出版社, 2002.
Edward S R, Cliff I D. Introction to engineering & the environment [M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2002.
[2] 柯建明, 王凯军, 田宁宁. 北京市城市污水污泥的处理和处置问题研究[J]. 中国沼气, 2000, 18(3): 35-36.
KE Jianming, WANG Kaijun, TIAN Ningning. Disposal of excess sludge from urban wastewater treatment plant in Beijing city [J]. China Biogas, 2000, 18(3): 35-36.
[3] 彭晓峰, 陈剑波, 陶涛, 等. 污泥特性及相关热物理研究方向[J]. 中国科学基金, 2002, 5: 284-287.
PENG Xiaofeng, CHEN Jianbo, TAO Tao, et al. The specialties of sludge and associated thermal physical issues [J]. China Science Fund, 2002, 5: 284-287.
[4] 何品晶, 邵立明, 宗兵年. 污水厂污泥综合利用与消纳的可行性途径分析[J]. 环境卫生工程, 1997, 4:21-25.
HE Pinjing, SHAO Liming, ZONG Bingnian. The feasible way analysis on comprehensive utilization and outlet of sludge in sewage treatment plant [J]. Environmental & Sanitary Engineerin,. 1997, 4:21-25.
[5] 邓晓林, 王国华, 任鹤云. 上海城市污水处理厂的污泥处置途径探讨[J]. 中国给水排水, 2000, 16(5): 19-22.
DENG Xiaolin, WANG Guohua, REN Heyun. Discussion at the treatment and disposal of the sewage sludge in Shanghai wastewater plants [J]. China Water and Wastewater, 2000, 16(5): 19-22.
[6] 国家建设部. CJ 3025 城市污水处理厂污水污泥排放标准[S]. 1993: 2.
Ministry of Construction of PR China. CJ 3025 Wastewater and sludge disposal standard for municipal wastewater treatment plants[S]. 1993: 2.
[7] 国家建设部. CJJ 17城市生活垃圾卫生填埋技术规范[S]. 2001: 20.
Ministry of Construction of PR China. CJJ 17 Technical Code for Sanitary Landfill of Municipal Domestic Refuse[S]. 2001: 20.
[8] 赵乐军, 戴树桂, 辜显华. 污泥填埋技术应用进展[J]. 中国给水排水, 2004, 20(4): 27-30.
ZHAO Lejun, DAI Shugui, GU Xianhua. Application headway of sewage sludge landfill technique [J]. China Water & Wastewater, 2004, 20(4): 27-30.
[9] 高廷耀. 水处理手册[M]. 北京: 高教出版社, 1983: 288-289.
GAO Tingyao. Handbook of water treatment [M].Beijing: Higher Ecation Press, 1983: 255-289.
[10] 朱南文, 徐华伟. 国外污泥热干燥技术[J]. 给水排水, 2002, 28(1): 16-19.
ZHU Nanwen, XU Huawei. Overseas technique of thermal drying sewage sludge [J]. Water Supply and Drainage.2002, 28(1): 16-19.
[11] 刘建国, 聂永丰. 京城垃圾处置[J]. 科技潮, 2004,7: 32-35.
LIU Jianguo, NIE Yongfeng. Treatment of waste in Beijing [J]. Technological Tides, 2004, 7: 32-35.
[12] 陈同斌, 高定, 黄启飞. 一种用于堆肥的自动控制装置: 中国, 0112522.9[P].
CHEN Tongbin, GAO Ding, Huang Q F. A servomechanism for composting: 中国, 0112522.9[P].
[13] 高定, 黄启飞, 陈同斌. 新型堆肥调理剂的吸水特性及应用[J]. 环境工程, 2002, 20(3): 48-50.
GAO Ding, HUANG Qifei, CHEN Tongbin. Water absorbability and application of a new type compost amendment [J]. Environmental Engineering, 2002, 20(3): 48-50.
[14] 高定. 堆肥自动测控系统及其在猪粪堆肥中的应用[D]. 北京: 中国科学院地理科学与资源研究所, 2002: 78.
GAO Ding. The Development of Measuring and Controlling System and Its Application to Swine Manure Composting [D]. Beijing: Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, 2002: 78.
[15] 李美玉, 李爱民, 王志, 等. 发展我国污泥流化床焚烧技术[J]. 劳动安全与健康, 2001, 8: 20-23.
LI Meiyu, LI Aimin, WANG Zhi, et al. Develop sewage sludge fluidized bed incineration technique in our country [J]. Safety & Health at Work, 2001, 8: 20-23.
[16] 杜兵, 张彭义, 张祖麟, 等. 北京市某典型污水处理厂中内分泌干扰物的初步调查[J]. 环境科学, 2004, 25(1): 114-116.
DU Bing, ZHANG Pengyi, ZHANG Zulin, et al. Preliminary investigation on endocrine disrupting chemicals in a sewage treatment plant of Beijing [J]. Environmental Science, 2004, 25(1): 114-116.
[17] 陈同斌, 黄启飞, 高定, 等. 中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势[J]. 环境科学学报, 2003, 23(5): 561-569.
CHEN Tongbin, HUANG Qifei, GAO Ding, et al. Heavy metal concentrations and their decreasing trends in sewage sludge of China [J]. Transaction of Environmental Science, 2003, 23(5): 561-569.
[18] 国家环境保护总局. 城镇污水处理厂污染物排放标准: 中国, 18918-2002[S]. 北京: 中国环境出版社, 2002: 5.
State Environmental Protection Agency. Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant: China, 18918-2002[S]. Beijing: China Environment Press, 2002: 5.
[19] 田宁宁, 王凯军, 柯健明. 剩余污泥好氧堆肥生产有机复混肥的肥分及效益分析[J]. 城市环境与城市生态, 2001, 14(1): 9-11.
TIAN Ningning, WANG Kaijun, KE Jianming. Evaluation of organic complex fertilizer made of excess sludge from municipal wastewater treatment plant [J]. Urban Environment & Urban Ecology, 2001, 14(1): 9-11.
❻ 关于污水处理厂污泥处置的申请报告模板
城市污泥同处理处置式本效益析
——北京市例
张义安高 定陈同斌*郑砥李艳霞
科院理科与资源研究所环境修复北京 100101
摘要：北京市例估算同电价及运输距离填埋、焚烧及堆肥等式城市污泥处理处置本基础讨论各种处理处置案前景展望北京市污泥处理处置路污泥填埋定期内主要处理处置式所占比例逐渐降；堆肥经济较行处理处置式适合力推广；随着经济实力与技术水平提高焚烧适用于别特殊点同析政府补贴污泥处理处置效益影响
关键词：城市污泥；处理处置本；填埋；焚烧；堆肥
图类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）02-0234-05
城市污泥污水处理副产物含水率97%计算体积占处理污水0.3%~0.5%[1]深度处理产泥量增加50%~100%目前我每排放干污泥约1.3×106 t并约10%速率增加
北京市全区域规划污水排放量330×104 m3/d其2003市区污水排放量约230×104 m3/d[2]规划建设14座污水处理厂2015污水处理能力预计超320×104 m3/d处理率超90%2008北京市新增9座水处理厂深度处理能力由目前1×104 m3/d提高47.6×104 m3/d届每产含水率 80% 城市污泥超80×104 m3北京市污水处理厂——高碑店污水处理厂污泥外运运输费用占全厂运行费用1/3[3]
城市污泥量产已引起益严峻二污染并城市污水处理行业瓶颈污泥处理处置率低其非重要原投资运行本面限制目前止未见关于同污泥处理处置案经济析导致同单位设计员案选择存较盲目性本文北京例几种典型城市污泥处理处置式进行经济析便城市污泥处理处置技术选择提供参考依据
1 城市污泥处理处置本估算
1.1 估算
1 t干污泥（DS）计算基准综合本＝运行本+设备折价本运行本目前较熟处理处置式进行估算
北京市污泥机械脱水效通80%左右各案本估算涉及或包括焚烧、运输、填埋等3流程；设备折价本取15 a使用限折旧7%社利率10%即折价17%设备工作数8000 h计设备折价＝设备价格×指数×0.17/8000
1.2 估算细则
（1）单位本
填埋：垃圾卫填埋本约60~70 ￥/t污泥填埋按照压实垃圾∶土∶污泥容重比0.8∶1∶1污泥填埋本48~56 ￥/t取52￥/t
干化：干燥能耗与脱水量比燃气加热效率85%、锅炉热效率70%、程热损失5%水蒸发能耗150 (kW?h)/t每除1 t水设备投资180×104￥[4]
焚烧：目前采用流化床技术每h焚烧1 t干化污泥设备本528×104￥污泥按干质量减量60%焚烧运行费用24￥/t烟气处理消耗NaOH量约37 kg/t折价约128￥/t [5]
电价：北京市工业电价高峰期、平段区、低谷期别0.278、0.488、0.725￥/(kW?h)按同补贴案电价设定0.30、0.60￥/(kW?h)
运费：北京市运输价格0.45~0.65￥/(t?km)间污泥特殊固体废物需特殊箱式货车运送价格处于高端另外近运输价格涨趋势运费取0.65 ￥/(t?km)
外干化及焚烧均按设备本添加30%物耗工管理费及土建配套费
（2）污泥含水率
污泥机质水含量较高填埋存系列问题前主要关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]含水率降低污泥性状存突变填埋脱水目标设定80%、30%
含水率污泥焚烧处理关键素机质含量高、含水率低利于维持自燃降低污泥含水率降低污泥焚烧设备及处理费用至关重要般污泥含水率降至与挥发物含量比于3.5形自燃[9]北京市污泥机物含量45% 使污泥维持自燃焚烧水含量应于61.2%朱南文总结几种外污泥热干燥技术污泥干燥至10%含水率[10]污泥焚烧综合本随干燥程度态变化干化程度越高干化能耗升高焚烧设备及运行费用随降简化起见本文污泥保持热量平衡燃烧估算前提再进行高水加入重油本估算污泥焚烧干化目标定：60%10%
表1 北京市填埋场概况[11]及离污水处理厂近距离
Table 1 Description of landfill sites and wastewater treatment plants
填埋场 填埋场位置 处理规模/(t?d-1) 预计关闭间 近污水处理厂 近直线距离/km 1)
北神树 通县渠乡 980 2006 高碑店 20
安定 兴区安定乡 700 2006 红门 36
六屯 海淀区永丰屯乡 1500 2017 清河 15
高安屯 朝阳区楼梓庄乡 1000 2018 高碑店 15
阿苏卫 昌平区汤山乡 2000 2012 清河、北河 40
焦家坡 门沟区永定镇 600 2011 卢沟桥 15
1) 近距离数据作者实测
综所述污泥处理处置式计：堆肥别干燥至含水80%、30% 填埋干燥至含水
60%、10%焚烧
1.3 填埋本
填埋本＝能耗本+运输本+填埋场本+设备折价本
能耗本＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×150×α×Pele
运输本＝0.65×L /(1-ηe)
填埋场本＝βPf /(1-ηe)
设备折价＝[1/(1－η0)－1/(1－ηe)]×180×α× 0.17×104/8000
其η0、ηe别处理处置始、末含水率；Pele电价￥/(kW?h)；L运输距离km；α土建及工配套费指数1.3；β体积系数含水率≥68%1.4~1.6间取1.5含水率＜68%取1；Pf填埋场填埋价格40~60￥/t取52￥/t
污泥填埋运输距离：北京市现填埋场容量足满足垃圾处置需求即使规划填埋场建富余填埋能力限污泥填埋需另外觅新建填埋场随着城市发展及填埋场质条件要求运输距离越越远参照表1污泥
填埋运输距离40 km估算今填埋本别取50、100 km作近期及远期填埋场运输距离
1.4 堆肥本及收益
城市污泥经堆肥害化处理进行土利用际普遍采用处理处置式强制通风静态垛堆肥处理泥堆肥主流技术其处理本与污泥初始含水率、处理规模、堆肥厂与污水处理厂间距离及设备原产等素相关堆肥厂宜建污水处理厂周围运输本计0堆肥本主要由鼓风、烘干、筛能耗调理剂及设备折价本组目前堆肥产品市场销售价格350~500￥/t扣除15％含水率取500￥/t DS
利用CTB堆肥自控制系统[12,13]进行强制通风静态垛堆肥河南省漯河市城市污泥堆肥厂应用结表明污泥含水率高于80%鼓风能耗40~60 (kW?h)/t DS间取60 (kW?h)/t DSCTB调理剂价格300 ￥/t损耗率般5% [14]经10~14 d堆肥污泥干物质减量30%含水45%采用热干燥技术烘干至含水15%脱水负荷0.45 t/t DS；调理剂烘干前筛自晾干需筛能耗；筛负荷共9.3 t/t DS筛能力1 t/h功率3 kW全程能耗95 (kW?h)/t DS考虑未知能耗取100 (kW?h)/t DS
设备折价：处理干污泥能力 0.3×104 t/a污泥堆肥厂设备投资约700万￥设备折价182 ￥/t DS（含占本）取200￥/t DS
1.5 焚烧本
考虑焚烧废气排放等问题外运30 km焚烧佳取30 km；焚烧按干物质减量60%烧余物需运至填埋场填埋运输距离取50 km参考表3知干燥至10%焚烧本较干燥至60%低干燥程度越高焚烧厂占面积越焚烧前干化至10%宜
1.6 干化农用本
未经稳定化处理污泥存施用安全危险考虑干化稳定效较差安全性限再估算
2 讨论与析
2.1 处理本经济效益
表2 处理处置1 t城市污泥(干质量)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 运输 填埋 综合本/￥
目标 能耗/￥ 设备折价/￥ 距离/km 运费/￥ 填土比例 费用/￥
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)
焚烧
干化 焚 烧 烧余物 综合本/￥
目标 能耗/￥ 设备折价/￥ 运行/￥ 设备折价/￥ NaOH/￥ 运费/￥ 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/￥ 设备折价/￥ 调理剂损耗/￥ 总本/￥ 销售/￥ 总效益/￥
391)782) 200 75 3141)3532) 410 961)572)
1) 电价取0.30 ￥/(kW?h)；2) 电价取0.60 ￥/(kW?h)
各种处理式处理本估算程及结表2所示由表2知污泥处理处置堆肥式本
低约300~350￥/t DS；填埋式约500~760￥/t DS焚烧式本高约800~1000￥/t DS堆肥本低于填埋式显著低于焚烧式随运输距离增加填埋本显著高于堆肥本外污泥焚烧处理性投资运行维护费用高
各种处理式污泥填埋没资源收效益零；考虑污泥热值水平收焚烧热能能性较低净效益影响；污泥干化起脱水效稳定化效限加干化程容易产爆炸肥效缓慢等问题宜提倡；产品销售良情况按电价同堆肥处理盈利50~100￥/t DS
2.2 各种处理处置技术优缺点
现部填埋场设计建造标准低、缺乏污染控制措施存稳定性差等问题导致散发气体臭味污染水能保证填埋垃圾安全延缓污染没终消除污染些家述问题降低程度制定待处理污泥物理特性低标准使污泥填埋处理本增加例德要求填埋污泥干基含量低于35%避免污泥机物解造水污染1992德发布《城市废弃物控制处置技术纲要》要求2005起任何填埋处理物质其机物含量超5% [15]意味着污泥即便经干燥满足填埋要求污泥填埋面临填埋场、公众及规等重压力填埋本逐步升高近外污泥填埋处理式比例越越[6]
否推广堆肥处理城市污泥首先应切实评估施用污泥堆肥潜环境风险杜兵等[16]研究表明同外相比北京市某典型污水处理厂酚类、酞酸酯类、环芳烃类均处于污染程度较低水平堆肥处理持续高温确保杀灭病菌保证污泥农用安全陈同斌等[17]城市污泥重金属含量及其变化趋势研究结表明我城市污泥平均含量普遍较低金属含量基本未超农用标准[18]且呈现逐渐降趋势近相关研究证明：科合理进行城市污泥农用造土壤农产品重金属污染问题[19]我城市污泥土利用重金属环境风险并像想象严重
焚烧减量显著含水80%污泥焚烧减容率超90%污泥含种机物焚烧产量害物质二恶英、二氧化硫、盐酸等受内焚烧技术限制二恶英污染问题尚未解决重金属烟雾与燃烧灰烬能造二污染外焚烧浪费污泥营养物质比三种处理处置式污泥焚烧占面积综合本高设备维护要求高环保风险较些利处都限制污泥焚烧技术广泛应用
综所述堆肥处理实现污泥资源化利用科合理施用保证卫安全及重金属安全同较经济行污泥处理处置技术主要发展向市场销售角度看污泥堆肥产品销售渠道待改善各种处理式优缺点概括于表3（页）
2.3 电价影响及政府补贴
电价影响污泥处理处置本电价0.60￥/(kW?h)降低0.30 ￥/(kW?h)各种处理式综合本别降低40~230 ￥/t DS电价取至用电低谷期电价或者更低本进步降低
表3 各种处理处置技术优缺点比
Table 3 Comparison of landfill, composting and incineration for sewage sludge
处理处置式 收支平衡/(￥?t-1) 1) 技术难度 场要求 能否资源化 害化程度
填埋 -507~ -763 简单 能 延缓污染, 没终消除污染风险
堆肥 57~96 较简单 较 能 重金属低于农用标准达害化要求
焚烧 -771~ -1000 技术设备要求高 能 尾气能带二污染
1) 运输距离100 km、电价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, 综合考虑采取30%填埋
污泥含水80%及60%填埋占别30%填埋5.25倍、1.75倍政府通补贴降低电价等调控手段污水处理投入合理配其污泥处理单元降低污泥处理单元焚烧本、填埋占降低堆肥本政府补贴发挥经济杠杆作用调控污泥处理行业投入产状况利于污泥处理处置行业健康发展总污泥处理处置应该适宜政府补贴
3 结论
（1）污泥堆肥本随电价变化约300~350 ￥/t DS堆肥销售补偿部处理本使污泥堆肥达微利水平合理施用堆肥提供养机质污泥处理处置技术重要向
（2）污泥填埋操作简单其本约500~760 ￥/t DS高于堆肥处理考虑土资源益稀缺及二污染问题且发达家经验看污泥填埋逐步受限制其应用比例应逐渐减少
（3）污泥焚烧减量效明显其初始投资及运行费用高综合本约771~1000 ￥/t DS其设备维护复杂尾气处理造二污染
参考文献：
[1] Edward S R, Cliff I D. 工程与环境引论[M]. 北京: 清华版社, 2002.
Edward S R, Cliff I D. Introction to engineering & the environment [M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2002.
[2] 柯建明, 王凯军, 田宁宁. 北京市城市污水污泥处理处置问题研究[J]. 沼气, 2000, 18(3): 35-36.
KE Jianming, WANG Kaijun, TIAN Ningning. Disposal of excess sludge from urban wastewater treatment plant in Beijing city [J]. China Biogas, 2000, 18(3): 35-36.
[3] 彭晓峰, 陈剑波, 陶涛, 等. 污泥特性及相关热物理研究向[J]. 科基金, 2002, 5: 284-287.
PENG Xiaofeng, CHEN Jianbo, TAO Tao, et al. The specialties of sludge and associated thermal physical issues [J]. China Science Fund, 2002, 5: 284-287.
[4] 何品晶, 邵立明, 宗兵. 污水厂污泥综合利用与消纳行性途径析[J]. 环境卫工程, 1997, 4:21-25.
HE Pinjing, SHAO Liming, ZONG Bingnian. The feasible way analysis on comprehensive utilization and outlet of sludge in sewage treatment plant [J]. Environmental & Sanitary Engineerin,. 1997, 4:21-25.
[5] 邓晓林, 王华, 任鹤云. 海城市污水处理厂污泥处置途径探讨[J]. 给水排水, 2000, 16(5): 19-22.
DENG Xiaolin, WANG Guohua, REN Heyun. Discussion at the treatment and disposal of the sewage sludge in Shanghai wastewater plants [J]. China Water and Wastewater, 2000, 16(5): 19-22.
[6] 家建设部. CJ 3025 城市污水处理厂污水污泥排放标准[S]. 1993: 2.
Ministry of Construction of PR China. CJ 3025 Wastewater and sludge disposal standard for municipal wastewater treatment plants[S]. 1993: 2.
[7] 家建设部. CJJ 17城市垃圾卫填埋技术规范[S]. 2001: 20.
Ministry of Construction of PR China. CJJ 17 Technical Code for Sanitary Landfill of Municipal Domestic Refuse[S]. 2001: 20.
[8] 赵乐军, 戴树桂, 辜显华. 污泥填埋技术应用进展[J]. 给水排水, 2004, 20(4): 27-30.
ZHAO Lejun, DAI Shugui, GU Xianhua. Application headway of sewage sludge landfill technique [J]. China Water & Wastewater, 2004, 20(4): 27-30.
[9] 高廷耀. 水处理手册[M]. 北京: 高教版社, 1983: 288-289.
GAO Tingyao. Handbook of water treatment [M].Beijing: Higher Ecation Press, 1983: 255-289.
[10] 朱南文, 徐华伟. 外污泥热干燥技术[J]. 给水排水, 2002, 28(1): 16-19.
ZHU Nanwen, XU Huawei. Overseas technique of thermal drying sewage sludge [J]. Water Supply and Drainage.2002, 28(1): 16-19.
[11] 刘建, 聂永丰. 京城垃圾处置[J]. 科技潮, 2004,7: 32-35.
LIU Jianguo, NIE Yongfeng. Treatment of waste in Beijing [J]. Technological Tides, 2004, 7: 32-35.
[12] 陈同斌, 高定, 黄启飞. 种用于堆肥自控制装置: , 0112522.9[P].
CHEN Tongbin, GAO Ding, Huang Q F. A servomechanism for composting: , 0112522.9[P].
[13] 高定, 黄启飞, 陈同斌. 新型堆肥调理剂吸水特性及应用[J]. 环境工程, 2002, 20(3): 48-50.
GAO Ding, HUANG Qifei, CHEN Tongbin. Water absorbability and application of a new type compost amendment [J]. Environmental Engineering, 2002, 20(3): 48-50.
[14] 高定. 堆肥自测控系统及其猪粪堆肥应用[D]. 北京: 科院理科与资源研究所, 2002: 78.
GAO Ding. The Development of Measuring and Controlling System and Its Application to Swine Manure Composting [D]. Beijing: Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, 2002: 78.
[15] 李美玉, 李民, 王志, 等. 发展我污泥流化床焚烧技术[J]. 劳安全与健康, 2001, 8: 20-23.
LI Meiyu, LI Aimin, WANG Zhi, et al. Develop sewage sludge fluidized bed incineration technique in our country [J]. Safety & Health at Work, 2001, 8: 20-23.
[16] 杜兵, 张彭义, 张祖麟, 等. 北京市某典型污水处理厂内泌干扰物初步调查[J]. 环境科, 2004, 25(1): 114-116.
DU Bing, ZHANG Pengyi, ZHANG Zulin, et al. Preliminary investigation on endocrine disrupting chemicals in a sewage treatment plant of Beijing [J]. Environmental Science, 2004, 25(1): 114-116.
[17] 陈同斌, 黄启飞, 高定, 等. 城市污泥重金属含量及其变化趋势[J]. 环境科报, 2003, 23(5): 561-569.
CHEN Tongbin, HUANG Qifei, GAO Ding, et al. Heavy metal concentrations and their decreasing trends in sewage sludge of China [J]. Transaction of Environmental Science, 2003, 23(5): 561-569.
[18] 家环境保护总局. 城镇污水处理厂污染物排放标准: , 18918-2002[S]. 北京: 环境版社, 2002: 5.
State Environmental Protection Agency. Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant: China, 18918-2002[S]. Beijing: China Environment Press, 2002: 5.
[19] 田宁宁, 王凯军, 柯健明. 剩余污泥氧堆肥产机复混肥肥及效益析[J]. 城市环境与城市态, 2001, 14(1): 9-11.
TIAN Ningning, WANG Kaijun, KE Jianming. Evaluation of organic complex fertilizer made of excess sludge from municipal wastewater treatment plant [J]. Urban Environment & Urban Ecology, 2001, 14(1): 9-11.
❼ 方华的主要成果
已在相关学术领域公开发表论文二十余篇；获“上海同济高廷耀环保科技发展基金会”第二届“青年博士杰出人才奖学金”；现主持省教育厅课题1项、省环境工程重点实验室开放课题1项、校科研基金课题1项、校教改课题1项。
❽ 郑正的荣誉奖励
[1] 江苏省首届中青年科技奖（1990）
[2] 江苏省有突出贡献中青年专家（1996）
[3] 江苏省“333人才工程”国家级学科带头人培养对象（1997）
[4] 国务院政府特殊津贴（2002）
[5] 农业部科技进步三等奖（1988）
[6] 江苏省科技进步三等奖（1992）
[7] 农业部科技进步三等奖（1993）
[8] 江苏省科技进步二等奖（1995）
[9] 国家科技进步二等奖（1996）
[10] 江苏省科技进步二等奖（2006）
博士生校外获奖
课题组郭照冰、张继彪、冯景伟曾分别获得第一届（2004年）、第四届（2007年）、第五届（2008年）上海同济高廷耀环保科技发展基金会“青年博士生杰出人才奖学金”。