摘 要
随着中国城镇化进程的快速推进，城市污水处理规模日益增大，污水处理过程中产生的污泥量迅速增多，对污泥若不进行妥善的处理和处置，会对环境造成极大危害。同时，随着经济社会发展和人民生活水平的提高，人们对环境提出了更高的要求，传统的污泥处理与处置方法已不能很好地满足环境保护和社会可持续发展的需要，城市污泥的最终处置成为当前国内外普遍面临的突出问题之一。因此，研究选择适合中国国情的污泥处理与处置方案具有十分重要的现实意义。
本研究归纳分析了国内外城市污水污泥处置发展现状和趋势，对江苏等城市的污泥处置项目和发展情况进行详细分析，在掌握国内污泥处置的整体水平、主要方式、核心问题和发展方向的基础上，结合城市污水处理现状与规划，通过充分比较论证，确定了合理的污泥处置规模，优选了污泥处置工艺，并完成了工程风险分析和经济评价，提出了一个处置效果好、投资成本低、运行稳定、技术先进、节能环保，兼顾环境效益、社会效益、经济效益的污泥资源化利用处置方案，对适合中国西北地区的污泥最终处置方法进行了有益的探索。
关键词: 市政污泥 综合利用
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Abstract
With the rapid growing of cities of our country, the amount of sludge producedfrom sewage treatment is increasing significantly along with the expansion of the scale of sewage plants. The sludge may cause serious pollution of environment without proper treatment and disposal. Traditional sludge treatment and disposal methods cannot meet the present requirements of our environment protection and sustainable development strategy because of the higher standards of environment due to the development of our economy and living standards. Proper disposal of sludge from sewage plants has become one of the most critical problems we are facing and selection of protocols of sludge disposal that are suitable for us is very important.
The thesis proposed a new sludge disposal protocol including optimized treatment scale, procedure and location of the plants according to the present status and future layout of sewage treatment of Xi'an, which is an attempt of sludge disposal appropriate to the western area of China. The present status and developing trends of sludge disposal for sewage treatment of big cities, either Chinese or international, were reviewed. The protocol is designed based on the overall level, techniques, crititical problems and developing tendency in our country and the detailed analysis of thesewage programs of Beijing and Shanghai. The venture of the projects and its economical benefits were also evaluated. The proposed protocol has advantages such as high efficiency, low investment, high stability, high new technique content and low energy consumption. It is possible to explore utilization of the sludge as a resource and balance the benefits among environment, society and economy. Key words: sludge, disposal, comprehensive utilization
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目 录
1 概述...........................................................1
1.1 污水处理厂污泥处理的意义.....................................1 1.2 国内外污水污泥处置现状及发展趋势.............................2 1.3本文研究内容.................................................11 1.4目前我国污水污泥处置存在的主要问题...........................12 1.5本章小结.....................................................13
2 污水污泥处置建设规模和处理要求................................13
2.1建设规模的确定...............................................13 2.2污泥处理要求.................................................15 2.3 本章小结.....................................................16
3 污泥处置工艺比选........................................ ....17
3.1污泥土地利用.................................................17 3.2 污泥卫生填埋................................................19 3.3 污泥焚烧.....................................................20 3.4污泥投海.....................................................21 3.5污泥其他综合利用.............................................21 3.6污泥处置技术经济性比较................ ......................25 3.7本章小结.....................................................26
4 工程风险分析..................................................26
4.1风险问题提出.................................................26 4.2风险因素及解决办法...........................................26 4.3本章小结.....................................................28
5 投资估算.....................................................28
5. 1投资估算依据................................................28 5. 2工程费用和取费标准..........................................28 5. 3污泥处理厂投资估算(一期)....................................29 5. 4制砖厂投资估算..............................................29 5.5本章小结.....................................................29
6 结论.........................................................30
参考文献........................................................31 致谢............................................................32
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1 概述
1. 1污水处理厂污泥处理的意义
建立资源节约型、环境友好型社会是国家“十一五”规划的重要目标，环境保护、水体质量保护、污水处理、中水回用等将作为城市可持续发展的重要内容日益得到重视。市政污泥是污水处理过程中产生的，其数量约占处理水量的0. 3%}-0. 50}(以含固率97%计)。如果这些污泥不经过处理直接排放，将给环境造成极大的危害。随着人口的增加，城市功能的逐步完善，国内外的污泥量在逐年增加。我国年污泥量高达1亿吨以上。
污泥中不但含有大量的寄生虫卵、病原微生物和重金属离子等有毒有害物质，还散发着臭气，随意倾倒会对土壤、水、大气环境造成二次污染。污泥的处理处置是污水处理的重要组成部分，是评价污水处理是否规范、完整和彻底的重要标准。污泥中含有大量有用物质如植物营养元素(N, P, K)、有机物、水分以及20}30%的无机物(主要是Si, Fe, A1, Ca等)。因此污泥处理和处置是污水处理厂的重要组成，也是能源回收、利用的重要环节。污泥处理与最终处置应该达到以下目的:保证污水处理厂能够正常运行，确保污水处理效果;使有害有毒物质得到妥善处理和利用;使容易腐化发臭的有机物质得到妥善处理和利用;使有用物质能够得到综合利用，变害为利。
在实现污泥减量化、稳定化、无害化的同时，通过资源化实现污泥的最终处置，是发展循环经济、构建资源节约型和环境友好型社会的必然要求。目前，污泥处置有土地利用(农田、林地、园林、绿化、土地改良)、制造各种建筑材料(制砖、制水泥、制生化纤维板、制陶粒)以及热能利用等多种资源化利用途径。
根据国内外的发展状况，对污泥的处理大致包括对污泥的处理和处置。一般认为，污泥的处理包括采用浓缩、消化、脱水等措施将从污水处理厂含固率较低的初沉污泥、剩余污泥、消化污泥脱水至含固率较高的干污泥，以便于运输、填埋等后续处理(处置)，处理后的干污泥含固率一般在20%以上。而污泥的处置则是在污泥处理的基础上，对污泥进行干化、堆肥、焚烧、埋地、投海、作为能源或建材等，实际上是污泥的最终归属或实现污泥资源化。
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1.2国内外污水污泥处置现状及发展趋势
国外污水污泥处置发展现状
为避免污泥对环境的二次污染，各国政府及研究机构对污泥的最终处置问题十分重视，并根据本国国情制定污泥处置法规和具体方案。目前发达国家的污泥处置中填埋、农田利用及焚烧占相当大比例。欧洲主要采用卫生填埋，美国主要采用土地利用，德国和日本主要采用焚烧技术。 ⑴.欧洲污泥处置概况
欧盟对废物处理政策按下列顺序进行:①不产生;②产生量尽量少;③循环利用;④焚烧;⑤填埋。
德国有非常严格的“污泥管理条例”，对污泥用于农业、土壤改良、填埋、焚烧等处置方式都有严格的规定，即便如此，污泥的农用仍受到广泛的质疑。德国还规定从2005年开始，污泥填埋时其有机物含量要低于50}，这意味着脱水污泥将不能填埋。比利时干泥的主要出路是作为燃料焚烧。荷兰的污泥主要采用焚烧技术进行处理。目前奥地利90%以上的污泥需付费外运焚烧。即便对于地处偏僻的污水厂，国家也禁止将其干泥弃置于林地。奥地利对干泥产品作为肥料或填充土用于土地的规定很严格，一般污水厂很难达标。可以预计，在欧洲，污泥的农用将受到越来越严格的限制，填埋也渐被禁止，焚烧与土地利用将是污泥处理处置的主要方式。 ⑵.美国污泥处置概况
据统计，1998年施用于土地的污泥约为41}0,填埋占17%，焚烧占220}，其他方式占20%。为了确保安全，美国环保局对土地利用的污泥提出了严格的条件。2000年以后，由于美国实施土地利用时段较长，含在污泥中的重金属物质和有毒物质在土壤中积累导致一些食草动物死亡，一些民间环保组织向美署紧急呼吁暂停以致最终废止政府现行的污泥土地利用标准，禁止实施土地利用的行为
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上图是1998年美国污泥处置方式
⑶.日本污泥处理处置概况
在日本以污泥焚烧为主导工艺，1995年焚烧处理污泥已达49%。据预测，焚烧处理将由1992年10%上升至2005年的38%。图2. 2是1998年日本处置污泥的比例图。
图2. 2 1998年日本污泥处置方式 国外污水污泥处置发展趋势
近年受日益严格的防治海洋污染和国际公约等限制，1991年和1998年，美国和欧盟已禁止向海洋倾倒污泥，一些发达国家己经明令禁止焚烧固体垃圾中的生物量，对焚
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烧垃圾中生物量予以严厉惩罚。
欧盟的最新统计数据表明(见图2. 3)，由于法规政策的导向作用使污泥处置方式有了很大的变化。污泥填埋所占比例大幅度下降(从1997年的41%下降到2003年的7%)，这是由于欧盟提高了污泥填埋标准所致。
图2. 3欧盟污泥处置方式所占比例(2003年)
英国污泥填埋比例已从1980年的27%下降到1995年的10%0 19%年10月，英国对污泥陆地填埋处理开始征收税费，2005年污泥填埋比例继续下降到6%0德国从2000年起，要求填埋污泥的有机物含量小于5%。美国污泥填埋的比例也逐步下降，许多地区甚至己禁止污泥土地填埋。据美国环保局估计，今后几十年内美国6500个填埋场将有5000个被关闭。由于污泥农用受到了农民以及食品业的抵制，污泥农用所占比例(25%)也有12%的下降。与此同时，焚烧从1997年的11%上升到了36%，成为替代工艺。从2003年的数据还可知，有10%的污泥用于建材综合利用，反映了污泥循环利用的发展新趋势。
在德国，污水厂污泥被划分为固体废弃物，近十多年来填埋比例大幅下降。相关的法律和法规推介污泥焚烧技术，焚烧比例明显升高。德国的污泥处置情况
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图2. 5日本北九州市未来污泥处置方式规划
1992年欧盟污泥排海占6%, 1998年12月31日后势必会增加陆地污泥处置量，所有成员国都意识到填埋处置将不是长久之计。由于填埋空间的限制，运行费用的提高和严格的环境控制标准及循环利用的鼓励，在未来污泥填埋量会逐渐减少。为了限制CH;及渗出液的释放，一些成员国(如丹麦、德国)通过立法，规定填埋仅限于焚烧炉灰。
大部分国家认为农用是污泥长期的主要出路，过去的十几年里，欧洲污泥质量明显提高从1985的35%左右到2005年的45%左右。但重金属、有机物的污染，N,P富营养化，仍是限制污泥农用的主要因素。
污泥焚烧法所占比例较小，焚烧后体积约是干固体的30%，所产生的能量可用于发电。鉴于污泥农用日益面临压力，污泥焚烧的前景看好。同时由于焚烧设备不断完善和
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焚烧技术的进步，烟气二次污染问题得到了妥善解决。此外，专门利用、贮存等处置方法会在一些国家使用，但除非技术上取得明显突破，这些处置方法所占比例都会很小。据估计，2005年欧盟污泥处置方式中，填埋占17%、焚烧占38%、农用占55%.
纵观污泥处理处置的技术发展，由于相关法规的日趋严格导致处置工艺所占比例发生变化，但没有出现革新的处理处置工艺。污泥处置工艺依然是基本的三类:填埋、焚烧、综合利用。随着禁止污泥海洋处置法规的生效(1998年12月31日)，欧盟全部的污水厂污泥均须在陆上进行处置。由于受多方面因素的限制，农用所占比例出现了小幅度下降，但是近年来污泥中重金属含量大幅度下降，可能使污泥农用所占比例在未来有所增加。保证农用量增加的措施有:发展污泥农用环境质量保障体系推广最佳污泥农用实践方法、施用污泥堆肥化产物等。
污泥填埋所占份额大幅度削减，而焚烧所占份额急增。从可持续发展的角度来说，污泥焚烧能实现污泥减量的最大化，基于预干燥一流化床焚烧技术的污泥焚烧厂几乎不再需要使用矿物燃料助燃，且产生的余热可用于供暖发电，是较佳的处置方式。但是污泥焚烧灰在填埋过程中所必须面对的越来越严格的环境法规要求，使污泥焚烧灰的处理与再利用问题日益凸显。目前，由于污泥焚烧灰制砖技术操作简单，产品可销往市场，从而平衡部分污泥处理成本，因此污泥焚烧灰制砖技术在国际上越来越受到重视。 国内污水污泥处置发展现状与趋势
长期以来，由于我国污水处理界普遍存在“重水轻泥”的倾向，致使城市产生的大量污泥处理处置，己演变成为阻碍污水处理行业健康发展的瓶颈。目前“重水轻泥”的天平己开始受到各界人士，特别是政府管理部门和专家的高度关注和重视。
目前我国污泥处置主要有三种方法，即污泥农用、卫生填埋和焚烧。其中污泥农用约占44. 3%，卫生填埋约占31%，其他方法约占11%，没有处置的约占13. 7%0我国污泥处置起步较晚，整体科技水平落后于发达国家，许多城市正在进行污泥处置方法与对策的研究。
江苏省污泥处置现状与技术对策
随着江苏省太湖、淮河、长江三大流域的治污攻坚战，不断向纵深发展，全省城镇污水处理厂建设，己呈现出红红火火的发展态势。到目前为止，全省己建成并投运的城镇污水处理厂达到了234座，形成了日处理725万吨污水的能力。
江苏省城镇污水处理厂，对改善三大流域城镇水环境质量，提供了重要支撑。然而，全省每天产生的污泥多达3. 7万吨，己成为制造二次污染的最大隐患。目前，江苏省的污泥无害化处置己成为环境监管和治污攻坚的新难点。据悉，早期建成的城市污水处理
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厂，均没有严格的污泥处置要求，使得污泥处置尽可能简化，有的甚至根本没有配备污泥处置设施;还有的为了节省运行费用，将已建成的污泥处置设施长期闲置，导至未经任何处理的湿淋污泥随意外运、简单填埋或堆放，造成了严重的“二次污染”。近年来，因为水处理污泥非法转移、倾倒引起的污染纠纷和举报也大量增加，污泥不规范处置，己成为社会关注的焦点之一。
位于长江下游江心岛上的南京江心洲污水处理厂，是南京市污水处理污水40万立方米的二级处理能力，主要来自居民生活、医院宾馆和餐馆业污水。污水处理产生的污泥首先经过稳定化处理，再经过中温消化，分解污泥中的有机物，杀灭污泥中的原菌，并经离心脱水和板框脱水之后，使污泥含水率达到70%左右。目前，这个厂每天产生的含水率70%左右的污泥量约为100吨，主要输送到长江的江心洲一些洼地上填坑。但是，由于近年来可用于填坑的场地已越来越少，污泥处理己成为该厂最迫切需要解决的问题。
而徐州市和淮安市主要采用堆肥的方法来处置污泥，一般采用好氧堆肥工艺，在有氧条件下，利用嗜温菌、嗜热菌的作用，对污泥进行好氧生物高温发酵，使污泥与水分及大量有机物质好氧分解，以谴以污泥稳定目的。堆肥农用能充分利用污泥中的营养成分和部分有机物，但对含有工业废水、重金属超标的污泥却不能适用，并且堆肥过程由会产生大量臭味，工作环境差，对周围环境有一定的影AID。
徐州国祯水务运输有限公司(原徐州奎河污水处理厂)，每年实际污水处理能力为3150万吨，其中工业废水占20%，主要是纺织、染料、机械和食品等行业，其余80%是生活污水。污水处理产生的污泥经离心机脱水后污泥含水率为700}左右，每天污泥产生量约100吨。该公司最先自选干化处置污泥，但由于成本太高，现已委托徐州健仁生物制品厂堆肥处理。该厂采用好氧堆肥二次发酵技术完成整个制肥过程，一次发酵是分解脂肪、蛋白质、糖类等易分解物质，反应速度快，发酵周期约10天，主要采用机械装置来完成;二次发酵是分解纤维素、木质素等难分解物质，反应速度慢，发酵周期约2030天，均要采用堆积法来完成。
吴江市盛泽镇现有印染企业一家，盛泽镇污水处理厂拥有印染污水处理能力19. 5万吨，每天产生的污泥800吨(含水率为93% )。如按传统填埋方法，每年要占用农田100余亩，按每亩10万元计，约需人民币1000余万元，再加上每吨运输费9元，合计处置每吨污泥费用为43. 72元，并且很可能造成二次污染。
为解决污泥出路问题，2003年8月，盛泽镇政府与浙江朗地公司联合投资1000万元，建成了盛泽镇水处理发展有限公司污泥处理厂，形成了日处理300多吨的印染污泥
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处理能力，并于2004年2月正式投入运行。该污泥处理厂采用了浙江大学环境与生物地球研究所翁焕新教授的发明专利技术，充分利用印染污泥资源具有热值较高和质地较轻的特点，将干燥后的污泥利用机械帛成污泥颗粒产品，被分别利用到制砖和烯煤行业。利用15%的污泥颗粒与粘土混合制砖，不仅节约了大量土地资源，而且污泥颗粒中含有一定的热量，在砖块的燃料用量，同时还能砖块强度，减轻砖地的重量。该方法每吨直接处理费用为26元，另加其他费用综合成本为36元，明显低于填埋费用。
常州东南工业废水处理厂隶属于常州东南经济开发区，专业从事东南开发区印染废水的集中处理，现每天处理能力为3万吨，污泥日产生量约60A屯。目前，该厂正与浙江大学合作，将污泥干化造粒，生产的粒子提供给热电厂作燃料。污泥焚烧是使污泥碳水化合物转变成二氧化碳和水，同时在高温中杀灭细菌、病毒，回收焚烧过程中产生的热能，是一种彻底处置污泥的方法。常州市每天产生200吨的污泥，无害化处置污泥一直是困扰着该市的主要环境问题。常州市排水管理处经过调研和权衡，选择焚烧作为污泥的最终处置方法。经过常州市排水管理处，第一热电厂、无锡锅炉厂和常州市政设计院等单位的共同努力，在常州热电厂现有用于产生蒸汽和发电的大型循环流化床锅炉上，增加了一个输送设备，把污泥通过压力泵送到温度高达%0多度的锅炉内燃烧，焚烧的效果非常好。经过测算，改造设备的总投资为49万元，每吨污泥的运行费用为63元，加上运输费每吨污泥的综合处置费为80多元，仅为卫生填埋和干化处置费用的50%。而且污泥经焚烧产生的泥灰还能和锅炉原先煤灰一起成为原料。
常熟苏源热电公司是由常熟鸽球印染公司控股以供热为主的热电厂。处理能力8000A屯的污水处理设施，每天产生污泥50A屯。污泥经压滤脱水后，其含水率为75%左右。为充分利用自身建有热电厂这一优势，引进东南大学干燥技术研究中心的旋流喷动污泥干燥技术，组织实施了印染污泥资源化利用项目，利用苏源热电公司排放的烟气余热，对鸽球印染污水处理站及其他污水处理厂产生的污泥进行干燥，使污泥含水率降至30%左右后，均匀掺入原煤中进锅炉焚烧。既节约了大量的燃煤，又节约大炉内脱硫所用的石灰。燃烧后的灰渣一起，送到鸽球印染公司自己创办的建材厂，制成粉煤灰砖出售。
无锡有联热电公司自行研制开发了污泥焚烧工艺，投入400余元，对锅炉炉膛进行改造，于2004年12月将污泥焚烧成功应用到实际中。公司目前主要承担了无锡芦村污水处理厂和无锡新城污水处理厂产生的污泥，平均日处理量为80多吨。在污泥焚烧过程中，污泥中的有机物热量释放，给锅炉运行增加了热量，同时使污泥得到无害化处理。
常州市区现有城市污水厂5座，日处理污水16. 5万吨，日产生污泥量近200A屯。
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过去，污泥处置基本是利用废坑或洼地进行填埋。为给污泥处置找新路，2003年，常州热电公司与排水管理处，联手开始循环流化床锅炉焚烧污泥的试验研究，终于取得了1200万元，建成了污泥的贮存、输送、燃烧、控制系统，整个项目于今年8月底全面竣工，目前每天处置污泥能力达到180吨，基本消化了常州市区污水厂所产生的污泥。据统计，以日处理含水率80%的200吨污泥计算，循环流化床锅炉焚烧污泥投资费用比卫生填埋、土地利用、干化焚烧，分别节约500万元、2500万元、4500万元，年运行成本分别节约95万元、635万元、1365万元。经高温焚烧的污泥产生的灰渣已稳定和无害，灰渣售给了市政建筑公司制成路基或建材厂制砖，最终实现了资源化利用。
以丝绸纺织业的发达而著称于世的吴江市盛泽镇目前共拥有12座污水处理厂，日处理印染废水能力达到17. 5万吨，承担着盛泽镇28家印染企业、500多家喷织企业和镇区生活污水的处理长途，日产生污泥量为850吨。针对填埋处理的各种弊端，盛泽镇选择走污泥资源化利用的新路子:利用污泥中的自然资源，经过特殊处理进行能量回收利用。2003年8月，盛泽镇成立了水处理发展公司污泥处理厂，投入1000多万元，建成了占地10多亩的污泥资源化处置设施，于2004年2月18日正式投入运行。对全镇产生的含水率为93%的污泥，采用深度脱水一烘干一造粒一干燥工艺流程进行处置。处置后生产的污泥颗粒，被广泛用于制砖行业作为填充料，还被渗入烟煤中作为低值燃料，进行燃烧，大大减少了用煤量。
同年8月建成投运的无锡蓝海污泥处理公司，位于无锡市惠山区洛衬镇，是一家日处置250吨污泥的专业企业，总投资1500万元，占地面积6000平方米，承担了惠山区7座综合污水处理厂、100余家印染企业产生污泥的处置重任。公司与浙江大学合作，利用专利发明技术先将污泥进行翻混，自然蒸发一部分水分，然后经均匀化消毒后，送入污泥干化系统，通过三段回流式干化处理，使污泥的含水率降至15%以下，并使污泥自然形成质地坚硬的污泥团粒，经过分选，形成中间产品进行资源化利用。通过热值分析，干化污泥颗粒发热量每公斤达到了2664大卡，已作为燃煤的辅助燃料大量出售。
金坛新利环保生物科技公司积极致力开发污泥资源化利用新技术，以污泥资源化利用为目标，利用微生物群落，在特定环境中对多相有机物分解，将污泥改良成为稳定的腐殖质，用于肥田或土壤改良。运用独创的污泥软化、重金属钝化、热喷造粒，实现了污泥利用的无害化、减量化、资源化。金坛污水处理厂的污泥进入公司后，首先进行混合，然后进入发酵车间，利用堆积发酵工艺，加入磷酸溶解性和重金属钝化材料，进一步软化处理污泥，释放出有效养分，最后经高温、高压热喷膨化造粒。通过二次接菌，达到了有机—无机—微生物的三维复合。使污泥经过工艺处理后，消灭其中的病原菌，
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有机物腐殖质化，重金属稳定化，植物可利用形态养分增加。试验证实，综合肥效大大优于农家肥和等养分化肥。
为推动江苏省污泥资源化利用尽快走上快车道，江苏省环保厅在现场会明确了全省污泥资源化处置的目标:2006年底全省13个市要制定出适合本地区特点的水处理污泥治理规划，抓紧建设一批资源化处置示范工程;水处理污泥初步正常化管理，城市水处理污泥规范化处置;杜绝污泥的倾倒和随意填埋;到2010年，实现了全省水处理污泥规化处置，使污泥治理充分体现出资源化利用的特色，努力把水处理污泥处置行业，打造成江苏省循环经济建设的一个亮点。
为实现江苏省5年污泥资源化处置目标，江苏省环保厅要求全省各地，要把水处理污泥治理规纳入“十一五”整个环保规划之中，与其他环保工作同步落实、同步启动、同步实施。全省各地要大力推广污泥资源化示范工程，加快污泥处置和资源化处置工程同步设计、同步建设、同步验收、同步运行。要增加环保科技投入，加强水处理污泥利用、处置新技术、新工艺研究，积极吸收国内外先进技术，开发费用低、效果好的资源化利用途径，提倡多样化处置污泥的手段。大胆探索，制定有关的政策。尽快制定出合理的污泥处置收费机制，严格执行污泥排放的收费政策，充分发挥民营、外来资本投入污泥资源化处置，接纳和鼓励外资、民营资本，建设污泥利用、专业处置工程，以有效解决全省污泥出路问题。
为扶正“重水轻泥”的天平，加快江苏省污泥安全处置步伐，江苏省的专家 们建议:
⑴.要建立完善污泥监管的法规体系和污泥处置标准。结合省情，制定污泥处置管理办法》、《污泥处理处置技术政策》等;在我国现有法规中，补充完善城市污水处理厂污泥处置要求，使有关部门能够依法加强监督管理。制订科学的污泥处置标准，是监控污泥处置、选取合理技术路线和采取有效技术政策的重要前提。要对城市污水处理厂污泥的管理和处置，提出综合性要求，对重金属、病原菌和有机污染物等指标进行严格限制。 ⑵.明确污泥处置的责任主体。目前，大部分城市污水处理厂属事业单位性质，政府仍是污泥处置的责任主体。随着污水领域政企分离逐步到位、污水收费逐步市场化动作、技术路线逐步明确，应在政策上明确污泥处置的直接承担主体是污水处理企业，而污水处理企业负有对污泥达标处置的责任。如果污泥处理处置不当，污水处理企业要承担首要责任。当然，征收的污水收费中，要包含污泥处置所需的费用。
⑶.政府应加强污泥处置的管理和监控，制定出污泥处置专项规划。政府高效监管是有效解决污泥处置的关键。政府有关部门必须高度重视污泥处置对环境的影响，加强污
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泥处置的管理和监控，将城市污泥处置纳入政府监管的视线。制定和实施专项规划是指导污泥安全处置的“坐标”，各地应根据自身具体情况，尽快编制专项规划，尽可能与污水处理规划同时编制实施，以便于协调和统一。
⑷.要建立污泥处置的评估体系。有关方面要及时开展污泥产量、污泥质量、污泥处置及再利用现状的调查与评价工作，加快该市污水处理厂污泥处置技术政策的编制工作，抓紧建立污泥处置技术的评价体系和方法。
⑸，尽快制订出合理的污泥处置收费体系。鉴于目前用于污泥处置的资金不足，必须制订出有关建设和运行的保障措施，污泥处置要与污水处理同等重视、同等对待、同时抓好。并根据当地实际，同合理的污泥收费政策和体系。同时，制订相关政策扶持污泥处置产业政策。国家要对污泥处置资源化工程，给予政策引导，通过财政补贴、税收优惠等经济杠杆，来引导企业积极采用能量回收和物质回用的工艺技术。同时，还要改变现有运营机制，充分发挥民营、外来资本的推动作用。建立接纳和鼓励外资、民营资本积极参与污泥处置投资、运营的相关政策体系，因势利导发展和探索适合我国国情的污泥处置工艺，促进污泥处置市场化健康发展。
1.3研究内容
近年来，随着市政城市化进程的加快和城市的快速发展，排水规划范围日益增大，污泥产量将显著增加。在市政污泥的设计和规划中，污泥处置方法基本上是外运卫生填埋，但在污水处理厂的实际运行中，由于污泥含水率高，无法进行卫生填埋，基本上是在市政附近的沟壕就近倾倒。而且由于未采用任何防污染措施，污泥中的有害物质经过雨水侵蚀和渗漏，会不同程度污染地下水和地面水环境。
为了解决好污泥处置问题，本研究在对北京、上海、广州等城市的污泥处置项目和发展情况进行分析，掌握了国内污泥处置的整体水平、主要方式、核心问题和发展方向。根据污水处理现状与规划，确定合理的污泥处理规模、污泥处质工艺方案，经过充分比较论证，推荐处置效果好，运行稳定，技术先进，节能与投资运行成本低的处理方案，使工程获得最佳的环境效益、社会效益与经济效益。
1.4 目前我国污水污泥处置存在的主要问题
在2005年6月召开的中德污泥处置技术与研讨会上，与会专家通过对我国污泥处置的三种主要方法(污泥农用、卫生填埋、焚烧)进行对照和比较后提出:在因地制宜、技术可行、设备可靠、规模适度、综合治理和利用的原则下，可合理选择其中之一或适当
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组合。东部沿海人口稠密、土地资源紧张的地区，应优先考虑发展干化焚烧和制作水泥技术;西北经济相对欠发达地区，应优先考虑污泥农用和填埋;西南地质条件复杂，降雨量较大的地区，应慎用填埋方法。此外，同时处理生活污水和工业废水的污水处理厂所产生的污泥，应慎作农用。
目前，上海、重庆、深圳、北京、天津、广州等城市污泥处置规划编制己经完成，西安市于2005年组织相关部门就西安市污水污泥处置问题进行了专题研究，并于2006年进行了国内污泥处置专项调研，撰写了“城市污水处理厂污泥处置问题调研报告”。总体情况是国内污泥处置仍处于起步阶段，缺少成熟的处理处置路线，没有从根本上解决污泥的无害化处置问题，昂贵的污泥处理运行费和处置经费，以及对污泥处置的观念和相关政策的缺失，制约了污泥处置的发展。目前我国污泥处理处置存在以下七个方面的问题:
⑴.处理效率低、工艺不完善。由于重废水处理、轻污泥处理，很多城市未把污泥的处理作为污水处理厂的组成部分，往往在污水处理建成后的相当长时间才建污泥处理系统。污泥经过浓缩、消化稳定和干化脱水处理的污水处理厂仅占全国污水处理厂的25. 68%，表明我国70%的污水处理厂不是具备完整的污泥处理工艺。
⑵.污水处理厂在设计、建设和运行管理中缺乏对污泥处理处置的综合全面系 统的科学考虑，没有按照污泥处理处置减量化、稳定化、无害化和资源化的原则出发。
⑶.污泥处理设计水平低、设施落后、投资低。有些污水处理厂采用的污泥处理技术还停留在发达国家上世纪60年代的水平;有些污泥处理技术与国内的污泥特性不适应;污泥处置设备比较落后，性能差，效率低，能耗高，专用设备少，
没有形成标准化和系列化。在投资上，国内污泥处置投资只占污水处理厂总投资的20-50%，而发达国家占到50^70%.
⑷.相关标准缺乏系性、科学性。目前我国关于污泥处理处置相关的标准仅有《农用污泥中污染物控制标准))、《城镇污水处理厂污染物排放标准》和《城市污水处理厂污水污泥排放标准》三项，有机污染物指标明显不足，病原细菌指标空白，已不能满足使用要求，更起不到控制污染的作用。相关政策法规、标准和管理体系很不完善，对污泥处置工艺、标准尚无统一的规定，更没有对污泥处理企业进行客观评判的评价体系。
⑸.污泥处理处置管理水平低，政策不健全，监管不到位，忽视了污泥排放的监管监督。与污水监管相比，政府对污泥处置监管严重缺位。污泥处置缺少系统规划，而各个城市总体规划中均未涉及污泥处置内容，更无专项规划。
⑹.现有管理体制不利于解决城市污泥处置。现有管理体制存在的最大问题是污泥处
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置责任主体不明和污泥监管严重缺位。污泥处置责任主体不明的主要原因有: ①由于传统的污水处理厂是为政府服务的附属设施机构，无法独立承担有关责任，而许多城市在建设污水处理厂时，并未考虑配套的污泥处理系统;②污泥处理没有专门的经济支撑体系，原来征收污水处理费中没有包含污泥处置费用;③过分强调“资源化”技术路线，误导了企业和政府，把污泥处置作为有价值的资源而不是政府责任。
⑺.现有运营机制不利于解决污泥处置问题。虽然国家允许各类资本进入基础设施、公用事业等建设领域，但在实际操作中，许多地方部门对其进行垄断性经营，民营企业很难涉足。因此污泥处置单纯依靠政府出资解决，不能充分发挥民间资本推动作用，难以促使污泥处置产业的发展。
1.5本章小结
本章通过对国外欧洲美国等发达国家对待污泥处理的现状以及趋势与国内城市处理
的方法对比，详细分析了国内外就如何处理市政污泥所形成的不同处理方法，为后文的延续奠定基础
2 污水污泥处置建设规模和处理要求 2.1建设规模的确定
污泥产量计算分析
⑴.基本数据
按照典型城市污水处理厂水质浓度为计算依据，即原水BODS浓度为150200mg/1, SS浓度为180^-250 mg/1，初沉池SS去除率为500l0，活性污泥综合产率系数为0. 5^-0. 7，处理水量为1 OOOOm'/d o
⑵.初沉污泥量
W1=10000 m'/d X 0. 18^-0. 25kg/m3 X 50% X 10-'=0. 9一1. 25吨干泥/天 ⑶.乘l余活性污泥量
W2=0. 5-}0. 7 X 10000 m'/d X 0. 15^-0. 2 kg/m3 X 0. 7 X 10-}=0. 52-0. 98吨干泥/天
⑷.综合产泥量
W=W1+W2=1. 42一2. 23吨干泥/天
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污水污泥产泥率的确定
污水污泥产泥率由于城市污水水质相差较大。污水中悬浮物质含量越多，溶解性污染物浓度越高，污水的净化率越高，其产泥量也就越多。由于进水水质、处理工艺及处理效果在不断变化，难以精确计算污泥产生量。因此，污水污泥产泥率及污泥量不能只按照工艺设计计算来确定，应按照近几年污水处理厂在正常运行条件下的实际产泥量进行统计分析，确定污泥产量。
广州市大坦沙污水处理厂产泥率为1. 04^-1. 64吨干泥//10'm3水，平均为1. 25吨干泥/10'm'水;广州猎德污水处理厂产泥率为0. 71-v1. 36吨干泥八0'm3水，平均为1. 06吨干泥/1了m7m水;上海市在理论计算和近4年统计资料的基础上，确定了二级污水处理厂污泥量为1. 5吨干泥/10} m3水;天津级庄子污水处理厂产泥率为1. 3吨干泥/10丫水;天津市东部污水处理厂产泥率为2. 0吨干泥/10丫水;北京高碑店污水处理厂产泥率为1. 5吨干泥/10丫水;西安市邓家村和北石桥污水处理厂产泥率为200吨/天X 20%/31=1. 29吨干泥/10\" m'水;西安市袁乐村污水处理厂产泥率为150吨/天X 20%/20=1. 5吨干泥/10}m}水。
根据西安市邓家村污水处理厂污泥实际产量，即Al/0系统剩余污泥干重为7. 4吨/天，机械脱水污泥体积约50m}`;污水污泥干重为19. 3吨/天，机械脱水后污泥体积75m}'。其产泥率为1. 67吨干泥/1 OA m'水，机械脱水污泥体积为125m'o
综上所述，在理论计算和统计资料的基础上，确定西安市污水处理厂污泥产量为1. 4吨干泥/10丫水。
污泥量预测与建设规模的确定
西安市目前已建成邓家村和北石桥污水处理厂两座，正在建设西安市第三、四污水处理厂，规划建设袁乐村污水处理厂。
按照《西安市总体规划》和《西安市排水工程规划》(2004年一2020年)要求，主城区共规划了15座污水处理厂，近期(2010年)总处理污水量157万m'/d，其中回用水量65万rri'/d;远期(2020年)总处理污水量270万m3/d，其中回用水量148万m'/d;规划污水处理厂污水量与规划污水厂占地面积及回用水量分
由以上计算分析，确定西安市污水处理厂污泥处置建设规模如下: 1)近期2010年建设规模为1000T/d (P=80%); 2)远期2020年建设规模为2000T/d (P=80% ) o
本项目总规模按近期污泥量(1000 T/d)考虑，不考虑远期。一期工程按近期污泥量
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(600T/d)进行设计计算，二期工程仅考虑污泥处置项目建设预留用地问题。
2.2污泥处理要求
污泥成分及性质
污泥是污水处理过程中产生的沉淀物质，按污水处理方法分类，可以划分为初次沉淀池、腐殖污泥与剩余活性污泥、消化污泥、深度处理污泥。初次沉淀污泥指污水一级处理过程中产生的污泥，其性质随污水的成分，特别是混入的工业废水的性质起变化。腐殖污泥与活性污泥是指污水在二级处理过程中产生的污泥。生物膜法(生物滤池、生物转盘等)后的二次沉淀池沉淀物称腐殖污泥;活I胜污泥法后的二次沉淀池沉淀物称活性污泥，除回流污泥后，剩余的部分即为剩余活性污泥。初次沉淀污泥、腐殖污泥与剩余活性污泥经消化处理后称消化污泥或活性污泥。深度处理污泥是指三级处理或深度处理产生的污泥，常称化学污泥。污泥中包含了泥沙、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物、各种胶体、有机物和吸附的重金属、微生物、病菌、虫卵等综合固体物质。
污泥的特性与排水体制、生活习惯、自然气候、污水处理工艺等多种因素有关，而污泥的处理处置方法又在很大程度上取决于污泥的特性。由于重金属可在土壤和植物中积累，所以必须进行重金属无害化处理并控制施肥总量。农用标准还规定“在沙质土壤和地下水位较高农田上不宜施用污泥;在饮水水源保护地带不得施用污泥”;“在酸性土壤上施用污泥除了必须遵循在酸性土壤上污泥的控制标准外，还应该同时年年施用石灰以中和土壤酸性”。
而且按照《危险废物鉴别标准》(GB5085.3-1996),《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598-2001)和《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质(征求意见稿)规定的最高容许含量，西安市污水处理厂福(Cd)、锌(Zn)超出填埋标准，会对周围环境产生重金属污染，不能直接填埋。在目前污水中的重金属和有害物质含量难以控制的状况下，污泥更不适宜作为肥料。 污泥卫生排放标准
为更好地保护环境，按持续发展的战略，我国今年来制定了许多相关的环境保护和治理的政策和法规。其中，污泥的卫生排放相应的标准如下:
(1)《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》(GB5085. 1-1996); (2)《危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别》(GB5085.1-1996); (3)《危险废物鉴别标准急性毒性初筛)) (GB5085. 2-1996 ) ;
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(4)《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》( GB5085. 3-1996 ) ;
(5)((危险废物焚烧污染控制标准》(GB18484-2001); (6)《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-1997); (7)((危险废物填埋污染控制标准})(GB18598-2001); (8)《城市垃圾处理及污染防治技术政策》(城建〔120〕号); (9)《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(GB16889-1997); (10)((农用污泥中勿让无控制标准》(GB4284-84)0 污泥处理要求
根据以上标准，西安市污水污泥必须进行无臭、毒性稳定化处理以及灭菌等处理，才能达到卫生排放标准。因此，选择处理工艺时，必须寻找一种投资省、运行成本低、处理效果好且稳定的处理方法，充分体现以人为本、科技为先、环境为重。依靠科技进步，发展循环经济，进行污泥循环利用和处理处置，达到减量化、无害化、稳定化和资源化的目标。
2.3 本章小结
本章以西安市为例，对污泥处理的原则以及要求进行了阐述，对西安市污泥处理厂
的规模以及污泥排放要求进行了大致规划，根据污泥的性质以及成分，对西安市污泥量进行了预测，大致确定了西安市污水污泥处理的规模。
3 污泥处置工艺比选 3.1污泥土地利用
⑴.农田利用
污水处理过程中产生的污泥是一种天然有机肥，其中不但含大量有机物，同时还含有大量的能够促进农作物生产的氮、磷、钾及其他微量元素，而且含量一般高于农家
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肥。一般来说城市污水处理厂所产污泥，每吨干污泥养分含量相当于100公斤硫氨，100公斤过磷酸钙和16公斤硫酸钾。如果以目前全国每年产出350万吨干污泥计算，即相当于35万吨硫氨，35万吨过磷酸钙和5. 6万吨硫酸钾。污泥施用于农田后，具有能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物生长及能够回收利用有机质等优点。合理开发利用污泥，既可以解决环境污染问题，又可为农业开辟有机肥源，故而运用广泛。 ①鱼羊污泥发酵后直接施用
应注意以下几点:首先严格控制污水厂污泥的有毒有害物质及病原微生物，使其达到国家标准;其次应特别注意污泥中重金属的含量，根据其土壤背景值等情况，严格按照计算得到的污泥施用量进行施用;再次，农田使用污泥数量都有一定限度，当达到这一限度时，污泥的农用就应停止一段时间后再继续进行;另外农田利用应在安全施用量之下控制使用，同时整个利用区应该建立严密的使用、管理、监测和监控体系，关注区域内的土壤、地下水、地表水、作物等相关因子的状态和变化，并根据发生的变化做出相应的调整，使得污泥的农用更加安全有效，促进农业的可持续发展。随着时间推移，又发现因发酵鲜污泥水分含量过高(75%左右)，存在运输不便、保存困难、不便于机械化施用等问题，这种农用方法仅适宜在小型污水处理厂或位于郊区的污水处理厂推广应用。 ②用发酵污泥制颗粒肥进而生产有机复合肥有机一无机复混肥料生产工艺:
污泥晾晒—发酵—烘干—粉碎—造粒—二次烘干—冷却筛分
将预处理后污泥经高温(进口温度500-650 0C，出口温度60-1000C)烘干进步杀菌至水分13%以下，粉碎至100目以上，按一定配比将尿素、磷酸一按、氯化钾、过磷酸钙加入搅拌机内，搅拌均匀((6分钟左右)，输入造粒机造粒，然后再送入滚筒干燥机内烘干至水分10%以下，烘干温度一般在进口550-450 0C ,出口50}-750C，冷却包装。污泥性状发生以下变化，一是部分病原菌、寄生虫卵和草籽将被杀灭;二是部分大分子有机质将被分解，分解后的产物更利于植物吸收利用;三是污泥的粘性降低，解决污泥制肥后硬度较大、不利于分解和植物吸收等特点;四是经过该工序后污泥水分一般将降到25%左右，可大大降低污泥干化成本，以利于与其它有机肥竞争。
堆肥堆肥是一种无害化处理.21世纪初，欧洲就已开发成功，减容化、稳定化的综合处理技术。堆肥技术早在20世纪开始只用于城市垃圾的处理，泥处理施用农田，最初是采用厌氧发酵(如垛式系统)、后来这种方法被应用到污泥自然通风发酵法(如通气式固定垛式系统)，通过定期充气或翻垛达到供氧通气的目的。目前污泥堆肥采用的主要方法有:一是生污泥堆肥;二是熟污泥堆肥;三是好气和厌气堆肥或综合堆肥。
堆肥是利用污泥中的微生物进行发酵的过程。在污泥中加入一定比例的膨松剂和调
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理剂(如秸秆、稻草、木屑或生活垃圾等)，利用微生物群落在潮湿环境下对多种有机物进行氧化分解并转化为稳定性较高的类腐殖质。污泥经堆肥处理后，一方面植物养分形态更有利于植物吸收，另一方面还消除臭味，杀死大部分病原菌和寄生虫(卵)，达到无害化目的，且呈现疏松、分散、细颗粒状，便于储藏、运输和使用。其优点为利用生物能，节约能源，肥效好。
近年来，我国先后建成了一些机械化程度较高的堆肥厂，如无锡、杭州、武汉、上海等地的机械化堆肥技术包括较完整的前处理、发酵、后处理工艺和设备，其堆肥技术在产品质量、运行操作可控性、环境质量等方面的指标都达到了较高水平。这种工艺虽然简单易行，但占地面积大、周期长、易产生臭气等而逐渐被淘汰。 ⑶.林地利用
污泥用于造林或成林施肥，不会威胁人类食物链，林地处理场所远离人口密集区，所以较为安全。由于森林环境的强大影响，也由于林地、荒山往往比农田更缺乏养料，致使病原微生物的存活时间大大缩短，使过量的N, P养料得以充分利用。污泥在林地上的应用，关注的问题是N, P等物质污染地下水，木材材质是否受影响，Lee Awc. Dichens DE等利用污泥进行火柜松试验结果表明，总生物量与污泥量成比例，植物吸收Cd和Zn比Ni, Hg和Pb要强;证明柳树可以作为污水污泥的过滤器和净化器，并有高的生物量。每公顷加入巧一150A屯(干重)污泥有机肥后，草地上的生物量可增加1-v4倍，苗木的胸径和高度，在第二年可比对照增加20^}30}，具有明显的增产效果，肥效可持续3 }-4年。 ⑷.园林绿化利用
把城市污泥作为有机肥料用于城市园林绿地的建设，实现城市废物的循环利用，是有效的污泥处置途径。干污泥和污泥堆肥用于城市绿化及观赏性植物，既脱离食物链、减少运输费用、节约化肥，又可使花卉的开花量增加、花径增大、花期延长;草长得更高，草坪绿色保持的时间更长，土壤的成分与结构都显著提高。
总体而言，污泥土地利用存在以下问题:城市污水处理厂污泥中含有大量的病原微生物和寄生虫，可通过各种途径传播，污染土壤、空气、水源，并通过皮肤接触、呼吸和食物链危及人畜健康，也能在一定程度上加速植物病害的传播。如不加以控制，则污泥在土地利用或使用过程中会对人畜的健康造成危害;污泥中存在多种毒性污染物，从而限制了污泥的利用。如果污泥中污染物含量超标或使用不当，可能会导致土壤污染、作物生长不良、产量下降，造成土壤、水体、植物的污染，甚至会被农作物吸收后又通过食物链进人人体，从而影响人体健康。污泥中含有一定量的重金属，特别是Hg,Cd, Pb, As,
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Cu, Zn含量较高的污泥用于农田，会对动植物产生毒害作用，并可通过食物链影响人类健康，重金属具有难迁移、易富集、危害大等特点，一直是污泥农业利用最主要的限制因素;一些生产部门排放的污水中含有一定的有机污染物，如聚氯二酚、多环芳烃以及农药的残留物。这些物质在污水和污泥的处理过程中会得到一定程度的降解，但一般难以完全除去，在污泥的使用时还需考虑其可能产生的危害;一部分含盐量高的污泥会明显提高土壤的电导率，过高的盐分会破坏养分之间的平衡，抑制植物对养分的吸收，甚至会对植物根系造成直接的伤害。离子之间的拮抗作用也会加速有效养分如K -\等的淋失。
一般而言，堆肥化会明显降低盐分，提高污泥的适用性;不合理的施用污泥，很可能导致土壤中重金属元素的积累，造成土壤资源的污染和危害人类的健康一般来说某块农田适用污泥数量有一定限度，当达到这一限度时，污泥的农用就应停止一段时间后再继续进行。
3.2污泥卫生填埋
污泥卫生填埋始于上世纪60年代，是在传统填埋的基础上从保护环境角度出发，经过科学选址和必要的场地防护处理，具有严格管理制度和科学的工程操作方法。目前已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术。基本方式是城市污泥经过简单的灭菌处理，直接倾倒于低地或谷地制造人工平原。它对前期的污泥处理技术要求较低，一般进行消化减容即可。如不进行消化处理，也可让其自然干化。其优点是投资少、容量大、见效快。但它需要大面积场地和大量运输费用，且地基需作防渗处理以免污染地下水。
国内的一些垃圾填埋场，禁止含水80%的脱水污泥直接进入填埋场，原因不仅有渗沥液问题，关键由于污泥含水率高，各种压实设备无法工作，造成填埋场无法运行。此外，据有关部门测算，按填埋场25公里运程计算，每吨湿污泥的运输和填埋管理费即达25元。如沈阳市年产18万吨含水70^-75%污泥，其运输及管理费每年达465万元。同时填埋将占用大量土地，按国家规定，填埋1吨夯实垃圾占地0. 6平方米，沈阳市到2005年仅污泥填埋每年就占地将近11公顷。按这一比例估算，目前全国每年需1000公顷土地用于污泥填埋。
3.3污泥焚烧
焚烧是最彻底的处理方法，它能够使有机物全部碳化，杀死病原体，可最大限度地减少污泥体积，1吨干污泥焚烧后仅产出0. 36吨灰渣。污泥通过焚烧可实现稳定化、无害化和资源化。焚烧处理主要可分为两大类:一类是将脱水污泥直接用焚烧炉焚烧;另一
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类是将脱水污泥先干化再焚烧。污泥焚烧要求污泥有较高的热值，因此污泥可不进行消化处理。一般当污泥不符合卫生要求，有毒物质含量高，不能作为农副业利用时，或污泥自身的燃烧热值高，可以自燃并可利用燃烧热量发电时，可考虑采用污泥焚烧。
污泥焚烧处理后可产生两种利用方式:一是污泥焚烧可以迅速将污泥氧化并释放出一定的能量。污泥经脱水干燥到含水率10%时，其发热量可与劣质煤相当。因此污泥干燥焚烧时优于垃圾，并大大减量，所含重金属在高温下被氧化成稳定的氧化物，残渣无菌无臭，热量可被利用。二是产生的焚烧灰可以改良土壤、筑路，制砖陶瓷等。焚烧最大优点是可以迅速和较大程度地使污泥减容，并且在恶劣的天气条件下不需存储设备，也不需作杀灭病原菌处理，能够满足越来越严格的环境要求和充分地处理不适宜于资源化利用的部分污泥。
与其它各法相比，焚烧法有以下几个突出的优点:(1)大大地减少了污泥的体积和重量，因而最终需要处理的物质很小，焚烧灰可制成有用的产品;(2)污泥处理速度快，不需长期储存;(3)污泥可就地焚烧，不需长距离运输;(4)可以回收能量用于发电和供热。焚烧法存在的主要问题有:焚烧需要消耗大量的能源，即使在焚烧过程中采用改进技术、回收热能等措施，仍然无法大幅度降低能源消耗;我国污泥焚烧处理刁„刚刚起步，技术和设备主要依赖进口，由于焚烧装置设备复杂，建设和运用费用高于一般污泥处理方法。污泥中含有的大量有机质，燃烧时会产生大量的有害物质二氧化硫、二恶英等气体污染空气，容易造成二次污染;燃烧时浪费了大量的营养物质。
我国污泥焚烧处理刚刚起步，技术和设备主要依赖进口。2005年开始运行的上海石洞口污水处理厂污泥处置系统是我国第一家污泥干化焚烧项目，浙江绍兴的污泥焚烧发电项目还在建设之中。石洞口污水处理厂污泥不但重金属含量高无法进行土地利用，而且距离老港生活垃圾卫生填埋场近150公里，运输和填埋成本较高，采用干化焚烧处理有其特殊性和合理性。污泥干化焚烧项目的干化系统采用德国技术和设备，焚烧系统和烟气净化系统采用国产设备，项目总投资8000万元(不含征地费用)，运行费用240^-250元/吨(不含设备折旧及土地厂房建设间接成本)。
3.4污泥投海
该方法利用水体消纳污泥，不需进行严格的无毒无害处理，也无需脱水，并且容量大。利用海洋的自净能力，投海处理污泥曾被许多国家采用。但由于这一处置方式对海洋生态、环境卫生及水体污染所造成的严重后果，对海洋生态系统和人类食物链构成威胁，而且没从根本上解决环境问题。目前世界各国基本上都不允许往海洋倾倒污泥，由于西安属于内陆城市，所以本方法不适合西安市的污水污泥处置。
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3.5污泥综合利用
污泥材料利用的真正对象主要是其所含的无机矿物组分，因此各种类型的城市污泥由于其组成条件上的差异，在材料利用上的利用价值和方法均有很大不同。 ⑴.污泥建材综合利用
污泥的材料利用主要是指以污泥作为原料制造各种建筑材料，其处理(预处理和建材制造)的最终产物是可在各种类型建筑工程中使用的材料制品，例如污泥砖、污泥水泥、生化纤维板和生物陶粒，无需依赖土地作为其最终消纳的归宿，同时它还有可能替代一部分用于制造建筑材料的原料。 ①制砖
图4. 1污泥制砖工艺
污泥制砖的方法主要有两种:一种是用于干化污泥直接制砖;另一种是用污泥焚烧灰渣制砖。用干化污泥直接制砖时，应对污泥的成分进行调整，使其成分与制砖勃土的化学成分相当。当污泥与勃土按质量比l: 10配料时，污泥砖可达到普通红砖的强度。利用污泥焚烧灰渣制砖时，灰渣的化学成分与制砖勃土的化学成分比较接近。因此，可通过两种途径实现烧结砖制造:其一为与豁土等掺和料混合烧砖;其二为不加掺和剂单独烧砖。
②制造人工轻质填充料
人工轻质填充料以污泥焚烧灰为主要原料，其制作的工艺流程为:污泥焚烧灰先与水(质量分数为23%)和少量的酒精蒸馏残渣混合;然后，混合物在一个离心造粒机中造粒;混合颗粒经7}-lOmin、在270℃下干燥后，输送到流化床烧结窑烧结;在窑内干燥颗粒被迅速加热至1050 0C，加热温度对填充料成品的质量有明显的影响;对加热后的颗粒体进行空气冷却，即可形成表面为硬质膜覆盖、但内部为多孔体的成品。
主要用途为:煤油储罐与建筑墙面间清洁层的填充物;土壤替代品;家庭养花的添加剂;隔热层材料;给水厂快速滤池中沥青填料的替代品;地面的透水性铺设物。 ③制造生态水泥
污泥无机部分的化学特性与水泥生产所用的原料基本相似，污泥焚烧灰中，一般有80%以上的矿物质是水泥熟料的基本成分(CaO, SiOZ，A 1 Z0}和Fe.}O:})。由污泥制造的水泥，与普通硅酸盐水泥相比，在颗粒度、比重、波索等方面基本相似，而在稳固性、膨胀密度、固化时间方面较好。利用水泥回转窑处理城市污水厂污泥，不仅具有焚烧法的减容、减量化特征，且燃烧后的残渣成为水泥熟料的一部分，是一种较好的污泥处理处置方法。
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日本研究出利用城市垃圾焚烧物和城市污水处理产生的脱水污泥为原料制造水泥的技术。这种类型水泥的原材料中约60%为废料，水泥烧成温度为100012000C ,燃料耗用量和COz排放量较低。有利于城市垃圾的减量化、无害化和资源化，因此该水泥又被称为生态水泥。 ④制造生化纤维板
污水污泥中含有大量的有机成分，利用其中的粗蛋白(质量分数约为30%^-409'0)与球蛋白(酶)能溶解于水及稀酸、稀碱、中性盐的水溶液这一性质，在碱性条件下加热、干燥、加压后，产生蛋白质的变性作用，制成污泥树脂(又称蛋白胶)，使之与漂白、脱脂处理的废纤维压制成板材，即为污泥生化纤维板，其品质优于国家三级硬质纤维板的标准。
利用污水污泥制造生化纤维板，在技术上是可行的，但在制造的过程中有气味，需要有脱臭措施;板材成品仍有气味、板材强度有待提高等方面的问题仍需进一步深入研究。 ⑤制造陶
城市污泥产量巨大，将其用于陶粒生产可取得巨大的经济效益和环境效益。污泥在砖窑中经过1050-1100℃的高温处理，其低密度、热绝缘性能、抗高温性能以及抗压强度完全可与普通的轻质材料相媲美甚至优于普通的轻质材料。污泥制轻质陶粒的工艺有两种，一种是利用生污泥或厌氧发酵污泥的焚烧灰造粒后烧结的工艺，该工艺在20世纪80年代趋于成熟;另一种是近年来又开发了一种直接以脱水污泥为原料制陶粒的新工艺。前者的不足之处是需要单独建设焚烧炉，污泥中的有机成分没有得到有效利用。陶粒是由豁土、泥质岩石(页岩、板岩等)、工业废料(粉煤灰、煤研石)等作为主要原料，经加工、熔烧而成的粒状陶质物。其特点是:具有浑圆状外形、外壳坚硬且有一层隔水保气的粟红釉层包裹、内部多孔、呈灰黑色蜂窝状。其松散密度为200}1000ks / ms，具有一定的强度。通常将粒径大于5mm的称为陶粒;小于5mm的称为陶砂。
陶粒具有密度小、强度高、保温效果好、防火、抗冻、耐细菌腐蚀、抗震性好及施工适应性好等优良胜能，所以，可用于制造建筑保温硅、结构保温硷、高层结构硷、陶粒空心砖块等;亦可用于筑路、桥涵、堤坝、水管等建筑领域。 ⑵.污泥其它综合利用 ①沼气利用
众所周知，目前我国不但缺乏污水处理厂的建设资金，更缺乏运行费用。有的污水处理厂建成后因缺乏运行费而停产，有的开工不足。而按我国目前的技术水平，利用
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沼气解决污水厂30%的能源要求是可以做到的。在运行费中，污水厂的电费开支占据了很大部分。因此，城市污水处理厂沼气的有效利用，不仅可以解决污泥出路问题，而且对节能和降低运行费用都有很大意义。沼气的主要成分是甲烷(CH4)，一般污水厂消化气中甲烷的含量约为60%^-70%，热值很高。沼气的利用途径很多，目前在实际工程中主要用于沼气发电和用沼气发动机带动鼓风机。 ②低温热解制燃料油
目前正在发展一种新的热能利用技术—低温热解，即在常压和缺氧、400}-500℃条件下，借助污泥中所含物质(尤其是铜)的催化作用将污泥中的脂类和蛋白质转变成碳氢化合物。最终产物为油、碳、非冷凝气体和反应水。这些低级燃料(碳、气和水)的燃烧可以为热解前的污泥干燥提供能量，实现能量循环;热解生成的油(质量上类似于中号燃料油)还可用来发电。第一座工业规模的污泥炼油厂在澳大利亚柏斯，处理干污泥量可达25T/ do ③做勃结剂
污泥本身含有机物，具有一定热值，又具有一定的勃结性能。污水污泥能够作为勃结剂将无烟粉状煤加工成型煤，而污泥在高温气化炉内被处理，防止了污染。污泥作为型煤勃结剂替代白泥(一种常用勃结剂)可改善在高温下型煤内部的孔隙结构、提高型煤气化反应性、降低灰渣中的残炭、提高炭转化率;污泥既是勃结剂，又起了疏松剂的作用，且污泥热值也得到充分利用，并无二次污染。此外，吴启堂等利用污泥所具有强勃性代替白泥，作为复合肥的豁结剂的研究也获得了成功。华南农业大学和广州大坦沙污水处理厂合作，对利用城市污水污泥做复合肥勃结剂技术进行了探讨，初级产品进行了盆栽和大田肥效的对比试验。试验认为，由于污泥制成复合肥后施用量小，污染物又得到稀释，不会造成农产品的污染。对于超过国家农用污泥重金属允许标准10倍以内的城市污泥用做复合肥勃结剂可以认为是安全的。但试验对经济有效的干燥途径、减少机器磨损和工厂化生产等方面仍需进行探讨。 ④替代部分纸浆用于造纸
许多研究表明:污水污泥实质是由直径2^-5mm的胞外生物高聚物(Biopolymer)将微生物埋在一起形成的絮状体，外排剩余污泥的主要组成是微生物细胞间的胞间凝胶(工nTer-cellulargel)和一些老化的微生物细胞壳体，即主要是一种生物纤维，而造纸主要是利用一些天然的纤维物质加工成纸。据此，中国环境科学研究院与中国制浆造纸工业研究所合作对污水污泥替代部分纸浆造纸的可行性进行了探讨。结果表明:当干污泥的添加量为5%时，各项性能指标几乎没有影响，但随着污泥添加量的进一步加大，纸板的裂
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断长、耐折度、环压强度和耐破强度等指标都逐渐下降，虽然添加量为20%时，其耐折度等指标仍满足国家标准要求，但浆料的滤水性能明显下降。因此，研究者考虑通过添加助剂改善纸浆的滤水性能，试验用助滤剂为阳离子淀粉(cs)和阴离子聚丙烯酞胺(APMP)。试验结果表明，添加cs对浆料滤水性能的改善不尽理想，而添加APMP后，污泥的留着率变化虽末呈现规律性，但是浆料滤水性能明显改善，打浆度下降量大，说明添加助剂能明显改善污泥纸浆的滤水性能，使其满足造纸工艺的要求，因此将污泥用于纸板基本可行。 ⑤制可降解塑料
聚轻基烷酸(PHA)是一类可完全生物降解、具有良好加工性能和广阔应用前景的新型热塑材料。1974年有人从活性污泥中提取到PHA，为利用活性污泥生产PHA奠定了基础。对普通活性污泥来说，其中含有约1%的生物可降解性塑料，当剩余污泥中添加3, 4一丁二醇和正丁酸进行培养后，其中含有的生物可降解性塑料的含量大大增加。 ⑥制动物饲料
污泥本身含有机物，如蛋白质、脂肪、多糖，还含有维生素，均是动物所需要的营养物质。污泥中70%的粗蛋白以氨基酸形式存在，以蛋氨酸、胧氨酸、苏氨酸和撷氨酸为主，各种氨基酸之间相对平衡，是一种非常好的饲料蛋白。 ⑦制吸附剂
污泥中含有大量有机物，其含量随社会发展水平的提高而增高，因此它具有被加工成类似活性炭吸附剂的客观条件。在一定的高温下以污泥为原料通过改性可以制得含碳吸附剂。由污泥制成的活性炭吸附剂对COD及某些重金属离子有很高的去除率，是一种优良的有机废水处理剂。用过的吸附剂若不能再生，可以用做燃料在控制尾气条件下进行燃烧。 ⑧干化造粒
污泥干化造粒工艺是近年来比较引人关注的动向。一般来说，污泥干化造粒工艺是污泥直接土地利用技术普及前的一种过渡。干化造粒后的泥球可以作为肥料、土壤改良剂和燃料，用途广泛。国内的复合肥研究及生产，也是走干化造粒的道路，只是在其中添加了化肥以提高肥效，但必须解决重金属的污染问题。
3.6污泥处置技术经济性比较
从表各种污泥处置方式优缺点对比中，我们可以看出污泥土地利用、污泥焚烧技术与污泥综合利用有很好的发展前景。污泥土地利用由于对重金属等有毒物质的严格要求使其应用受到一定的限制，存在二次污染的隐患。污泥焚烧技术具有许多不可替代的优
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点，但工艺复杂、处理成本偏高，应用受限。而污泥建材综合处置技术，弥补了前两种技术的不足，具有良好的发展前途。
污泥建材利用是污泥资源化方式的一种，其内容包含了利用污泥及其焚烧产物制造砖块、水泥、陶粒、玻璃、生化纤维板等。目前，污泥的建材利用己经被看作一种可持续发展的污泥处置方式而在日本及欧美发达国家逐渐发展起来。其中，建筑砖块、轻质材料以及水泥材料等技术，己经在日本、德国等国家开始进行规模化生产应用。目前日本进行建材化利用的污泥比例已经高达40%左右。结合西安市污泥的性质分析，我们在污泥焚烧技术与污泥建材技术之间比较其中污泥制砖技术可直接使用干化污泥或污泥焚烧灰。结果表明，经过适当的前处理，降低污泥中的油脂、有机物等含量，提高砖块中的水泥比例，可使试验砖块的物理性能检测合格。
污泥制砖的主要特点及优点如下: ⑴污泥除臭迅速
污泥中含大量有机物，腐殖质和二氧化硫，是污泥产生恶臭的根源，恶臭污染环境，使人难以忍受，处理技术过程中通过投加除臭剂来控制和消除臭气。
⑵污泥重金属无害化处理
污泥的毒性，源自污泥中超标的重金属。消除重金属污染的最好办法是把它们从污泥中分离提取出来，把污染源彻底除掉。处理方法采取加入特制的专用钝化添加剂，使这些重金属转化成新的不溶于水的金属化合物，而对泥中的汞则针对其特性作特殊处理，在添加剂中增加使汞转化为不再溶出的化合物。另外污泥所含重金属可在烧砖高温条件下被氧化成稳定的氧化物质。
因此，无论从经济因素还是从资源利用因素出发，污泥建材利用特别是污泥制砖都是一种经济有效的处置方法。
综上所述，对污泥处置方法的技术经济性分析见表4. 3，可知污泥建材利用是最佳处置方法。
3.7本章小结
本章就污泥处理的多种工艺，对污泥处理的方式进行了比选，从中可以得出各工艺的优缺点。通过对污泥工艺优缺点的对比可以分析出适合国内城市的方法，因地制宜，为本文后续提出的建设方案奠定思路。
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4工程风险分析 4.1风险问题提出
城市污泥资源化利用具有很大的潜力，但是在资源化的过程中还存在问题，如污泥中有毒、有害物质对人体健康和环境的影响，以及污泥制成品(建筑用砖)强度等。因此必须注意到污泥及污泥资源化产品的安全性问题。本章以西安市污水处理厂污泥泥质为依据，提出对人体健康和环境有影响的主要风险因素。提出适当的处理、处置工艺对风险因素产生的问题进行解决，并根据结果进行评价分析。
4.2风险因素及解决办法
风险分析的前提是对现有污水处理厂的污泥性质进行分析。通过对西安市污水处理厂污泥理化监测结果的分析，主要风险因素为:(1)重金属;(2)污泥卫生指标(病原体和寄生虫卵);(3)恶臭;(4)污泥砖使用要求。 污泥重金属无害化处理
污泥的毒害源自污泥中超标的重金属。消除重金属污染的最好办法是把它们从污泥中分离提取出来，彻底除掉污染源。但是污泥中的重金属虽然超过国家及行业标准，却远远没到具备提取利用的价值。因此，唯有选择把它们转化为稳定无害物质的技术方法。
在处理污泥过程中，采取加入特制的2#添加剂，使这些重金属转化成新的不溶于水的金属化合物。另外，在烧制砖瓦过程中窑内高温达1000 0C，可将重金属氧化成稳定的氧化物，使其无害化，达到双保险的效果。 污泥卫生指标(病原体和寄生虫卵)
城市污泥中含有大量病原体和寄生虫卵，对人体与动植物健康产生巨大危害。处理工艺对污泥中带有的病原体和寄生虫卵采用了多步杀灭法。在污泥干燥过程中，使干燥温度达120℃左右，含水率达到30%，从而使污泥中的病原体、、寄生虫卵彻底被杀灭。另外，在烧制砖过程中窑内高温进一步杀灭了污泥中的细菌、病毒和寄生虫卵，达到无害化的效果，确保污泥卫生学指标符合要求。 恶臭
污泥中含大量有机物腐殖质和二氧化硫，是污泥产生恶臭的根源，恶臭污染环境，
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使人难以忍受。处理工艺技术采取除臭添加剂，污泥与除臭添加剂发生化学反应，有机物腐殖质分解成无臭无害的C02. N2, HZO，并使二氧化硫转化成无臭无害的新化合物，达到除臭目的。 污泥砖应用要求
污泥经过除臭、毒性稳定以及干燥后，具备了用于制作建筑材料的条件。例如利用广州大坦沙污水处理厂污泥所做的试验表明，处理过的污泥，掺入水泥、河砂、石粉，用机械压制成人行道地面砖，经广州市建材产品监督检验站抽样检测各项指标均达到了国家规定标准《烧结普通砖(产品标准)》、《建筑材料产品及建材用工业废渣放射性物质控制要求》以及《建筑材料放射性核素限量》。
综上所述，项目主要风险因素能够得到有效处理，并按照综合利用的原则，用于制砖材料，作为再生资源有效利用，实现了良好环境生态效益、社会效益和经济效益。
4.3本章小结
本章提出了污泥制砖工程的风险问题，并提出如何处理的方案，通过污泥制砖的应
用要求以及卫生指标，再次强调风险存在的因素，由此提出解决办法。
5投资估算 5.1投资估算依据
⑴.国家城市给水排水工程技术研究中心编制的《给水排水工程概预算与经济评价手册))(1993. 12 );
⑵.中华人民共和国建设部编制的《全国市政工程投资估算指标》(1996. 5 ); ⑶中华人民共和国建设部编制的《市政工程可行性研究投资估算编制方法》(1996. 12);
⑷.《全国统一市政定额陕西省价目表》;
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⑸.《陕西省建设工程、安装工程、仿古园林工程及装饰工程费用定额》(1999. 4 ); ⑹.《陕西省工程建设其他费用定额》(1999. 7 ); ⑺.设备价格按厂家询价。
5.2工程费用和取费标准
⑴.污泥处理厂一期征地40亩，征地费用为400万元，制砖厂一期和二期(含污泥处理厂二期)征地180亩，征地费用1800万元;
⑵.建设单位管理费:按第一部分工程费用之和的2. 820/a计取; ⑶.工程监理费:按第一部分工程费用之和的1. 44%计取; ⑷.联合试运转费按设备购置费的1. 0%计算。
⑸.工程设计费:按《国家计委、建设部关于发布工程勘察设计收费管理规定的通知》(2002)即计价格[2002]10号计取;
⑹.工程勘察费:计价格【2002]10号;
⑺.项目前期费:按照《国家计委关于印发建设项目前期工作咨询收费暂行规定的通知》计取;
⑻.竣工图费按设计费的8%计算。
⑼基本预备费:按第一、二部分工程费用之和的10%计取; ⑽.办公及生活家具购置费按70人，每人1000元计算。 ⑾.生产人员培训费按每人5800元计算。
⑿.流动资金采用经营成本分析法计算，估算为866. 58万元，铺底流动资金占30%为259. 97万元。
5.3污泥处理厂投资估算(一期)
建筑安装工程费:2543. 51万元 设备购置费:3378. 65万元
工器具及生产家具购置费:33. 79万元 工程建设其它费:1170. 03万元 基本预备费:712. 6万元 铺底流动资金:259. 97万元
总投资:8098. 55万元(含一期40亩征地费用)
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5.4制砖厂投资估算
建筑安装工程费:1225. 00万元 设备购置费:3358. 00万元
工器具及生产家具购置费:8. 00万元 工程建设其它费:2336. 72万元 基本预备费:692. 77万元 铺底流动资金:252. 73万元
总投资:7873. 22万元(含180亩征地费用)
5.5本章小结
本章就西安市的工程费用及取费标准，对西安市污水处理工程进行了一期估算，详细分析了西安市污水处理厂以及制砖厂所需费用，为本论文所提意见建立了理论基础。
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6 结论
⑴.城市污泥量很大且增长较快，目前运行的多家污水处理厂产生的污泥己难以找到倾倒的场所，随着污水处理厂的陆续建成，我们必须尽快解决污泥出路问题。实施污泥处置项目，符合城市“国际化、市场化、人文化、生态化”的发展理念，对促进市政创建国家卫生城市，有效防止环境二次污染，改善投资环境，提高居民生活质量，发展循环经济，构建资源节约型和环境友好型社会都具有积极的推动作用和现实意义。
⑵.根据城市污水污泥泥质特性，结合国内外污泥处置现状和发展趋势，对污泥处理处置的技术路线和经济性进行了综合分析，确定了近期生产烧结砖、远期生产园林绿化用肥的最终处置方法和污泥资源化利用方向。工艺流程主要为:除臭一重金属毒性稳定~干化灭菌一建材利用。
⑶.根据市政污水污泥现状和建设规划，结合《城市排水总体规划(2004-v2020 ) ))，分析污水处理厂产泥率，确定污泥处置项目分期建设规模为:;近期(2012年)建设规模为1000 T/d (P=8096 );远期(2020年)建设规模为2000 T/d (P=8090 ) a
⑷.建设一个污水污泥处理体系，需要从地理位置与地形条件、交通运输条件、建设条件、销售条件及社会环境影响等方面进行综合分析比较。污泥处置厂一期工程占地面积40亩，二期预留用地40亩，制砖厂一期和二期占地140亩，总占地面积为220亩。由于近、二期工程相隔时间很近，征地时考虑按220亩一次征用。
⑸.污泥处理工程一期总投资15971. 77万元，其中污泥处理厂投资8098. 55万元制砖厂投资7873. 22万元。污泥处理厂单位处理成本为177. 12元/吨;政府向BOT项目建设运营方提供运行费用195元/吨(80%含水率污泥)，砖厂单位处理成本83. 39元/吨，预计烧结砖销售收入84. 09元/吨，可实现一定利润，方案可行。
⑹.按照国家建设部《市政公用事业特许经营管理办法》，国家应鼓励积极引入市场机制，拓宽投资渠道，提高建设运营效率。
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致谢
首先感谢我的导师武德智老师。在本文的写过程中，老师从选题、谋篇布局乃至具体论点、论据等细节均给予我极其耐心细致的辅导，使我能及时完成 论文。老师渊博的学识、严谨求实的治学风范、认真负责的工作精神、平易近 人的工作作风，都令我受益匪浅，对我的工作和学习产生了深远的影响。在论文完成之际，谨向老师致以深切的感谢和崇高的敬意!
同时，还要感谢邵阳学院的领导和老师们，他们的辛勤工作让我丰富了理论知识，拓宽了知识视野，他们对我的工作和学习都给予了极大的指导和帮助，并激励我在学业上、工作上取得新的进步。在此也一并表示最诚挚的感谢! 感谢评审论文的各位专家和教授!
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