城鎮(zhèn)污水廠污泥處理技術(shù)與工程案例

城鎮(zhèn)污水廠污泥產(chǎn)量巨大，其是否能得到有效、完善處理，已成為環(huán)保領(lǐng)域內(nèi)的一項(xiàng)重要課題。本書基于國內(nèi)外現(xiàn)狀，分析了污泥來源與性質(zhì)、國內(nèi)污泥處理處置存在的問題，并介紹了各種污泥處理技術(shù)現(xiàn)狀，包括濃縮與常規(guī)脫水、深度脫水、好氧發(fā)酵、厭氧消化、熱干化、焚燒、熱解炭化、其他工藝等，并對污泥處理輔助工程做了介紹，以上各污泥處理技術(shù)均附帶案例，通過實(shí)際案例增強(qiáng)讀者對各工藝技術(shù)的認(rèn)識與理解。
本書內(nèi)容全面，從實(shí)際案例出發(fā)，能客觀展現(xiàn)各污泥處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，可供從事環(huán)境保護(hù)、市政工程工作的技術(shù)人員、科研人員及政策制定者閱讀、參考，也可作為高等學(xué)校環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、給水排水工程、市政工程等專業(yè)本科生、研究生的教材或參考書。

安瑩玉，高級工程師，大連理工大學(xué)和新加坡南洋理工 大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的工學(xué)博士，曾就職于新加坡吉寶集團(tuán)，現(xiàn)任北 控水務(wù)集團(tuán)總裁助理，從事水務(wù)環(huán)保行業(yè)多年，在資產(chǎn)收并購、 供應(yīng)鏈管理、產(chǎn)品策劃與開發(fā)、產(chǎn)品營銷與系統(tǒng)解決方案管理 等方面具有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，累計(jì)發(fā)表學(xué)術(shù)論文 20 余篇，授 權(quán)專利 100 余項(xiàng)，曾擔(dān)任"互聯(lián)網(wǎng) +"創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽專家委員 會評審工作組組長，任國內(nèi)多所知名高校特聘教授和校外導(dǎo)師。 所管理的項(xiàng)目曾獲省級、市級或協(xié)會級科技獎(jiǎng) 20 余項(xiàng)，并獲 得過國際 GWI 全球水峰會最佳交易獎(jiǎng)、市政園林水生態(tài)水景觀 大獎(jiǎng)、綠色低碳標(biāo)桿獎(jiǎng)、當(dāng)代好設(shè)計(jì)獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)。

吳云生，正高級工程師，現(xiàn)任北控水務(wù)集團(tuán)技術(shù)工程中 心總工辦負(fù)責(zé)人，主要從事市政污水及工業(yè)廢水處理、污水資 源化以及污泥處理處置設(shè)計(jì)和技術(shù)管理工作。參編、審查再生 水及污泥處理標(biāo)準(zhǔn) 5 項(xiàng)，授權(quán)發(fā)明和實(shí)用新型專利 20 余項(xiàng)， 發(fā)表核心期刊論文 20 余篇，提出了"七段式生化組合工藝"， 曾擔(dān)任"互聯(lián)網(wǎng) +"創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽評委和導(dǎo)師、中國化工學(xué)會 工業(yè)水處理專業(yè)委員會專家?guī)鞂＜?、中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究 中心校外研究生導(dǎo)師、《給水排水》期刊審稿專家、《水處理 技術(shù)》期刊審稿專家、《中國給水排水》期刊青年編委。

陳云，高級工程師，時(shí)任北控水務(wù)集團(tuán)原產(chǎn)品中心固廢 業(yè)務(wù)部資深產(chǎn)品經(jīng)理，曾先后就職于北京機(jī)電院高技術(shù)股份有 限公司、中國恩菲工程技術(shù)有限公司，主要從事污泥、餐廚垃 圾、生活垃圾等固廢項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)、技術(shù)評審、設(shè)計(jì)管理及 施工技術(shù)支持工作。主持設(shè)計(jì)固廢工程施工圖 10 余個(gè)，設(shè)計(jì) 管理及評審固廢工程項(xiàng)目 130 余個(gè)，參編污泥標(biāo)準(zhǔn) 1 項(xiàng)，授權(quán) 發(fā)明和實(shí)用新型專利 20 余項(xiàng)，曾擔(dān)任"互聯(lián)網(wǎng) +"創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大 賽固廢板塊評委。

污泥是城市污水處理過程中的必然產(chǎn)物，其妥善處理與處置一直備受社會關(guān)注。隨著城市化進(jìn)程加快和環(huán)境保護(hù)要求提升，科學(xué)、有效、低碳、合理地進(jìn)行污泥處理與處置至關(guān)重要，這不僅關(guān)乎城市環(huán)境的改善，更直接關(guān)系到可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施。本書旨在全面系統(tǒng)地介紹污泥處理處置工藝路線和工程案例，可供從事環(huán)境保護(hù)、市政工程工作的技術(shù)人員、科研人員及政策制定者閱讀、參考，也可作為高等學(xué)校環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、給水排水工程、市政工程等專業(yè)本科生、研究生的教材或參考書。
目前，國內(nèi)污泥處理處置在頂層設(shè)計(jì)、工藝技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益、末端出路及資源化利用等方面存在問題，以上問題既與行業(yè)背景有關(guān)，也與行業(yè)對污泥處理處置技術(shù)不夠了解、不夠重視有關(guān)。了解污泥處理處置技術(shù)原理及各項(xiàng)指標(biāo)是正確認(rèn)識污泥問題的基礎(chǔ)，本書從工藝路線角度出發(fā)，詳細(xì)闡述了污泥處理處置各個(gè)環(huán)節(jié)。首先，介紹了污泥來源、國內(nèi)外處理處置技術(shù)、污泥處理處置目標(biāo)及工藝選擇原則。其次，介紹了污泥預(yù)處理技術(shù)，包括濃縮、常規(guī)脫水和深度脫水等，為后續(xù)處理奠定基礎(chǔ)。接著，介紹了污泥生物處理技術(shù)，如好氧發(fā)酵、厭氧消化等，可有效降解污泥中有機(jī)質(zhì)和有害物質(zhì)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)污泥減量并減少惡臭。然后，重點(diǎn)介紹了污泥熱化學(xué)處理處置技術(shù)，如干化、焚燒、熱解炭化，以實(shí)現(xiàn)污泥最終無害化和資源化利用。本書在介紹傳統(tǒng)污泥處理處置技術(shù)的同時(shí)，也關(guān)注了一些新興污泥處理技術(shù)，如有機(jī)無機(jī)分離、超臨界水氧化、水熱炭化等，這些技術(shù)的發(fā)展為污泥處理處置提供了新的思路和方向。最后，介紹了與污泥工藝設(shè)計(jì)配套的電氣、自控、常用儀表、除臭與通風(fēng)等輔助工程技術(shù)內(nèi)容。
為了使讀者能夠更直觀地了解污泥處理處置的實(shí)際應(yīng)用情況，本書精選了一系列工程案例進(jìn)行介紹。這些案例涵蓋了不同規(guī)模和種類的處理工藝，既有獨(dú)立市政污泥處理處置廠案例，也有污水處理廠配套的污泥處理設(shè)施案例，還有污泥與其他環(huán)保設(shè)施協(xié)同處置工程。同時(shí)，對污泥處理處置各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行了匯總，梳理了一部分國內(nèi)市政污泥處理工程和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)供讀者參考。
本書在編寫過程中力爭做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，既有深入的理論分析，又有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)關(guān)注國內(nèi)外污泥處理處置技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，力求為讀者呈現(xiàn)一個(gè)全面、前沿的知識體系。通過對污泥處理處置技術(shù)原理、設(shè)備、投資、占地及運(yùn)行成本的介紹，幫助污泥處理相關(guān)從業(yè)人員了解現(xiàn)有污泥處理處置技術(shù)。隨著科技進(jìn)步和環(huán)保要求的不斷提高，污泥處理處置技術(shù)將持續(xù)更新和完善。期待未來我們能夠有更多創(chuàng)新和突破，為城市環(huán)境治理和可持續(xù)發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。
本書具體編寫分工如下：第1 章由吳云生完成；第2 章由安瑩玉完成；第3 章由金瀟完成；第4 章由李義爍、吳熙共同完成；第5 章由許文波、王凱共同完成；第6章由陳云完成；第7 章由陳云完成；第8 章由張宇昕、金瀟共同完成；第9 章由銀正一、吳云生共同完成；第10 章由蔣紅與、陳昊楠共同完成；第11 章由李中杰、劉小寶、師盼盼、王松、楊永茂共同完成；附錄由陳云整理完成。全書由安瑩玉、吳云生、陳云整體統(tǒng)籌，杭世珺、張寶林、冒建華進(jìn)行了全書審閱。感謝所有為本書編寫提供支持和幫助的同仁和朋友們，沒有你們的辛勤付出和無私奉獻(xiàn)，就沒有本書的順利出版。此外，本書編寫過程中參考和引用了一些科研、設(shè)計(jì)、教學(xué)和生產(chǎn)工作同行撰寫的專著、論文、手冊、教材等，在此向他們表示衷心感謝！
污泥處理處置是一個(gè)復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程，涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識。本書雖然力求盡可能全面地介紹相關(guān)工藝路線和工程案例，但仍有可能存在一定局限性和不足之處，敬請讀者批評指正，你們的反饋和建議將是我們不斷進(jìn)步的動(dòng)力！

編者
2024年11月

第1章 概述 001
1.1 污泥的來源及性質(zhì) 003
1.1.1 污泥來源 003
1.1.2 污泥性質(zhì) 003
1.2 國內(nèi)外污泥處理處置現(xiàn)狀 006
1.2.1 國內(nèi)污泥處理處置現(xiàn)狀 006
1.2.2 國外污泥處理處置現(xiàn)狀 013
1.2.3 國內(nèi)污泥處理處置問題 018

第2章 污泥處理主要技術(shù)及選擇原則 021
2.1 主要工藝技術(shù) 023
2.1.1 污泥濃縮和脫水 023
2.1.2 污泥干化 023
2.1.3 污泥好氧發(fā)酵 024
2.1.4 污泥厭氧消化 024
2.1.5 污泥焚燒 024
2.1.6 污泥熱解 025
2.2 工藝技術(shù)選擇原則 026
2.2.1 總體原則 026
2.2.2 基本原則 027

第3章 污泥濃縮與常規(guī)脫水 029
3.1 污泥脫水理論 031
3.1.1 污泥中水分的存在形式 031
3.1.2 污泥脫水性能和影響因素 032
3.1.3 污泥調(diào)理 034
3.2 污泥濃縮 036
3.2.1 重力濃縮 037
3.2.2 機(jī)械濃縮 038
3.2.3 氣浮濃縮 040
3.3 污泥常規(guī)脫水 041
3.3.1 自然干化脫水 041
3.3.2 帶式壓濾脫水 041
3.3.3 離心脫水 043
3.3.4 疊螺脫水 044

第4章 污泥深度脫水 047
4.1 污泥深度脫水機(jī)理 049
4.1.1 污泥深度脫水宏觀機(jī)理 049
4.1.2 污泥深度脫水微觀機(jī)理 049
4.2 污泥深度脫水工藝及設(shè)備 050
4.2.1 污泥深度脫水分類 050
4.2.2 廂式隔膜壓濾機(jī) 050
4.2.3 超高壓彈性壓榨機(jī) 053
4.2.4 立式直壓壓濾機(jī) 057
4.2.5 低溫真空板框壓濾干化機(jī) 058
4.2.6 高壓帶式脫水機(jī) 063
4.2.7 電滲透脫水機(jī) 065
4.2.8 工藝設(shè)備對比表 069
4.3 工程案例介紹 070
4.3.1 河北南宮市某污泥隔膜板框壓濾工程 070
4.3.2 江蘇鹽城市某立式直壓壓濾工程 071
4.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 073
4.4.1 占地面積 073
4.4.2 工程投資 074
4.4.3 運(yùn)行成本 074

第5章 污泥好氧發(fā)酵 075
5.1 污泥好氧發(fā)酵原理及分類 077
5.1.1 污泥好氧發(fā)酵原理 077
5.1.2 污泥好氧發(fā)酵分類 080
5.1.3 好氧發(fā)酵工藝對比 093
5.2 工藝流程及主要參數(shù) 093
5.2.1 工藝流程 093
5.2.2 主要影響因素 095
5.2.3 主要設(shè)計(jì)參數(shù) 096
5.3 工藝設(shè)備 097
5.3.1 料倉 097
5.3.2 混料機(jī) 099
5.3.3 翻拋機(jī) 100
5.3.4 布料機(jī) 103
5.3.5 移行機(jī) 104
5.3.6 后篩分設(shè)備 104
5.4 工藝優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍 105
5.4.1 優(yōu)點(diǎn) 106
5.4.2 缺點(diǎn) 106
5.4.3 適用范圍 106
5.5 工程案例介紹 106
5.5.1 秦皇島綠港某污泥好氧發(fā)酵工程 106
5.5.2 海口生物資源某好氧發(fā)酵工程 110
5.5.3 朔州市某污泥集中處置工程 114
5.6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 118
5.6.1 占地面積 118
5.6.2 工程投資 119
5.6.3 運(yùn)行成本 120

第6章 污泥厭氧消化 121
6.1 污泥厭氧消化原理及分類 123
6.1.1 污泥厭氧消化原理 123
6.1.2 污泥厭氧消化分類 125
6.1.3 污泥厭氧消化影響因素 127
6.2 工藝流程及參數(shù) 129
6.2.1 工藝流程 129
6.2.2 工藝參數(shù) 132
6.3 工藝與設(shè)備 132
6.3.1 厭氧消化預(yù)處理 132
6.3.2 厭氧消化罐 135
6.3.3 沼氣凈化設(shè)備 141
6.3.4 沼氣儲存設(shè)備 143
6.3.5 沼氣利用設(shè)備 144
6.4 工藝優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍 146
6.4.1 優(yōu)點(diǎn) 146
6.4.2 缺點(diǎn) 146
6.4.3 適用范圍 147
6.5 工程案例介紹 147
6.5.1 重慶雞冠石污水處理廠某污泥厭氧消化工程 147
6.5.2 北京某污水處理廠某熱水解污泥厭氧消化工程 150
6.5.3 保定市某污泥厭氧消化工程 161
6.6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 164
6.6.1 占地面積 165
6.6.2 工程投資 165
6.6.3 運(yùn)行成本 166

第7章 污泥熱干化 167
7.1 污泥熱干化原理及分類 169
7.1.1 污泥熱干化原理 169
7.1.2 污泥熱干化分類 170
7.2 工藝流程及參數(shù) 171
7.3 工藝設(shè)備 173
7.3.1 圓盤干化機(jī) 173
7.3.2 槳葉干化機(jī) 176
7.3.3 薄層干化機(jī) 178
7.3.4 轉(zhuǎn)鼓式干化機(jī) 181
7.3.5 傳統(tǒng)帶式干化機(jī) 182
7.3.6 低溫?zé)岜酶苫瘷C(jī) 185
7.4 工藝優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍 190
7.5 工程案例 191
7.5.1 天津某污泥干化工程 191
7.5.2 山西某污泥低溫干化工程 197
7.6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 200
7.6.1 占地面積 200
7.6.2 工程投資 201
7.6.3 運(yùn)行成本 202

第8章 污泥焚燒 203
8.1 焚燒原理及特性 205
8.1.1 焚燒原理 205
8.1.2 焚燒特性 206
8.2 單獨(dú)干化焚燒 209
8.2.1 工藝流程及參數(shù) 209
8.2.2 工藝設(shè)備 213
8.3 水泥窯摻燒 225
8.3.1 工藝流程及參數(shù) 226
8.3.2 工藝設(shè)備 228
8.4 熱電廠摻燒 228
8.4.1 工藝流程 229
8.4.2 協(xié)同方式 230
8.4.3 對熱電廠的影響 231
8.5 生活垃圾焚燒廠摻燒 233
8.5.1 技術(shù)優(yōu)勢 233
8.5.2 工藝流程 234
8.5.3 主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)及技術(shù)參數(shù) 238
8.5.4 對焚燒廠的影響 239
8.6 工藝優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍 242
8.7 工程案例介紹 243
8.7.1 上海市某污泥獨(dú)立干化焚燒工程 243
8.7.2 廣州市某水泥窯協(xié)同處置污泥工程 248
8.7.3 北京市某生活垃圾協(xié)同處置污泥工程 249
8.8 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 251
8.8.1 占地面積 251
8.8.2 工程投資 252
8.8.3 運(yùn)行成本 254

第9章 污泥熱解炭化 255
9.1 污泥熱解炭化原理及分類 257
9.1.1 污泥熱解炭化原理 257
9.1.2 污泥熱解炭化反應(yīng)影響因素 258
9.1.3 污泥熱解炭化分類 259
9.2 工藝流程及工藝設(shè)備 261
9.2.1 工藝流程 261
9.2.2 污泥熱解炭化設(shè)備 264
9.2.3 其他工藝設(shè)備 266
9.3 工藝優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍 269
9.4 工程案例介紹 270
9.5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析 274
9.5.1 占地面積 274
9.5.2 工程投資 275
9.5.3 運(yùn)行成本 275

第10章 其他工藝 277
10.1 污泥有機(jī)無機(jī)分離技術(shù) 279
10.1.1 工藝介紹 279
10.1.2 核心原理 279
10.1.3 工程案例——天津武清某污泥干化焚燒工程 281
10.2 超臨界水氧化技術(shù) 286
10.2.1 技術(shù)原理 286
10.2.2 工程案例——河北廊坊某工業(yè)園工程 287
10.3 污泥水熱炭化技術(shù) 288
10.3.1 技術(shù)原理 289
10.3.2 工程案例——山東某污泥水熱炭化示范工程 290

第11章 污泥處理輔助工程 293
11.1 電氣方案 295
11.1.1 基本原則 295
11.1.2 負(fù)荷分級與供電電源 295
11.1.3 變配電系統(tǒng) 296
11.1.4 變電所 296
11.1.5 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與控制 299
11.1.6 無功功率補(bǔ)償與諧波治理 300
11.1.7 電氣設(shè)備選型及繼電保護(hù) 300
11.1.8 電纜的選擇與敷設(shè) 303
11.1.9 照明 306
11.1.10 防雷和接地 307
11.1.11 電力監(jiān)控系統(tǒng) 309
11.2 自控方案 311
11.2.1 基本原則 311
11.2.2 自控系統(tǒng) 311
11.2.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng) 314
11.2.4 系統(tǒng)電源 315
11.2.5 電纜選型與敷設(shè) 315
11.2.6 防雷和接地 316
11.3 常用儀表 316
11.3.1 儀表分類 316
11.3.2 熱電偶 318
11.3.3 熱電阻 318
11.3.4 壓力變送器 319
11.3.5 差壓式流量計(jì) 319
11.3.6 容積式流量計(jì) 320
11.3.7 電磁流量計(jì) 321
11.3.8 超聲波流量計(jì) 321
11.3.9 面積式流量計(jì) 322
11.3.10 質(zhì)量流量計(jì) 322
11.3.11 差壓液位計(jì) 323
11.3.12 超聲波物位計(jì) 324
11.3.13 雷達(dá)物位計(jì) 324
11.3.14 電容式物位計(jì) 325
11.3.15 pH 計(jì) 326
11.3.16 懸浮物濃度計(jì) 326
11.3.17 泥層界面儀 327
11.3.18 管道濃度計(jì) 328
11.3.19 水質(zhì)成分在線分析儀 328
11.3.20 氧分析儀 328
11.3.21 工業(yè)色譜儀 329
11.3.22 工業(yè)水分儀 329
11.3.23 顆粒濃度儀 330
11.4 除臭與通風(fēng) 330
11.4.1 惡臭氣體的產(chǎn)生及危害 330
11.4.2 除臭系統(tǒng) 333
11.4.3 通風(fēng)系統(tǒng) 341
11.4.4 工程案例介紹 342

附錄 349
附表1 全國部分市政污泥處理工程匯總 351
附表2 污泥處理處置相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范匯總表 359

參考文獻(xiàn) 363