1、世界顶尖技术城市垃圾再生利用生产有机肥项目可行性分析报告中德合作农业科技开发中心目 录第一章 工程概述.11.1 项目名称.11.2 项目拟建地点.11.3 项目简介.11.4本项目研究开发的目的及必要性11.5膜覆盖工艺概述2第二章 技术方案.52.2 工艺流程简介.62.3工艺技术特点62.4工艺核心设备介绍72.5掺合料的选择.92.6物料平衡112.7工艺设计（主要设备选型和建筑物）.11第三章 设备投资估算.15第四章 运行成本.16第5章 经济技术比较.171第一章 工程概述1.1 项目名称日处理500吨污泥GORE膜覆盖堆肥项目。1.2 项目拟建地点南阳市市郊1.3 项目简介1)
2、每天处理污泥500t（含水约80%）；2)掺合料：玉米秸秆约200m3/d（含水率以20%计，比重0.3）3)筛分后的粗物料可作为回料（回料约60%左右）；4)发酵周期4周+4周，共计56天。1.4本项目研究开发的目的及必要性我国城市化进程在逐渐加快，城市的水处理量也随之增加，污泥的产出量也随之水涨船高。目前，填埋法、焚烧法、厌氧消化法、生物堆肥处理法都是污泥的常规处置方式。污泥堆肥是在好氧条件下，利用好氧的嗜温菌、嗜热菌的作用，将污泥中有机物分解，并杀灭传染病菌、寄生虫卵和病毒，提高污泥肥分，产生的肥料可以用于园艺和农业目的，是一种无害化、减容化、稳定化的综合处理技术。目前污泥堆肥技术主要包
3、括动态堆肥、静态2堆肥和反应器堆肥三类，我国采用的主要是动态仓式堆肥工艺和动态条垛式堆肥工艺。动态仓式堆肥技术以机科SACT堆肥工艺为代表，主要依靠机械系统实现物料自动进仓、翻倒、曝气，具有自动化程度高、安全可靠、出料质量高等特点，但系统较为复杂，操作维护水平要求较高，并且目前使用的设备能耗较高、处理效率较低。动态条垛式堆肥技术以地面堆肥工艺为代表，主要依靠高效能的翻堆设备，高速、大量、连续对发酵物料进行翻倒充氧，具有系统简单、高效、处理量大的特点，但是现场臭气比较大。污泥堆肥臭气的排放不仅污染环境，而且还威胁到作业人员的身体健康。目前中型以上堆肥项目无法做到系统全封闭，尤其是好氧发酵物料进出
4、仓的自动化、无人化是整个系统全封闭的关键点和难点。GORE膜无臭好氧堆肥是一种静态与动态相结合的堆肥技术，兼顾静态与动态堆肥的优点，成功的将堆肥设备、堆肥工艺、堆肥经验完美的整合起来，生产高品质有机肥的同时，还具有运行成本低，防止臭气外溢等优点。1.5膜覆盖工艺概述膜覆盖高温好氧发酵工艺技术是将一种特制功能膜作为污泥好氧发酵处理覆盖物的工艺技术。该工艺技术的核心是一种具有特制微孔的功能膜，其半渗透功能能够实现一个较恒定的气候环境，在鼓风的作用下，在发酵体内能够形成一个微高压内腔，使堆体供氧均匀充3分，温度分布均匀，为好氧发酵构建了一个适宜的小环境，同时，水蒸气和二氧化碳能够借助功能膜的微孔结构
5、扩散出去，维持了发酵堆体膜内外的气流平衡，保证好氧发酵进行得更加充分彻底，致病性微生物得到有效杀灭，以确保发酵物的卫生化水平。图1-1 膜覆盖高温好氧发酵系统2、膜覆盖工艺特点（1）臭气影响小本工艺采用多项措施从臭气的产生源、散发途径、治理设施等环节进行控制，有效减小臭气的影响。本工艺中的功能膜是一种具有特制微孔的功能膜，其半渗透功能，能够实现一个较恒定的气候环境，能使水蒸气和二氧化碳从发酵体中扩散出去，阻断硫化氢、氨气等有害气体的通过。4图1-2 功能膜原理图（2）有机物质得到有效降解由于功能膜覆盖形成一个高湿度（最高相对湿度达100%）、高温（最高温度可达95）及供氧均匀充分的发酵内环境，
6、堆体中的嗜氧微生物能够在适宜环境下进行大量繁殖并进行充分的分解活动，从而使垃圾中的有机物质得到更充分的降解。（3）系统的高效低能耗运行传统好氧发酵工艺的能量主要消耗于发酵过程中的通风供氧方面，这与堆料层阻力、氧的利用率和风机的选择有关。由于本工艺破碎的有机垃圾颗粒小，比表面积大，氧利用效率高，膜内形成超低压，使得堆料层阻力降均匀，布气均匀。城市生活垃圾好氧静态发酵处理技术规程中风量宜为0.05-0.2m3/m3.min，而本工艺供风量只需50.02-0.05 m3/m3.min即可。本工艺发酵仓中堆料层阻力降小，较城市生活垃圾好氧静态堆肥处理技术规程中风压按堆层每升高1 m增加1-1.5kPa
7、，本工艺2m堆高堆料层阻力降远低于1kPa，采用低中压风机即可实现充分供氧的目标，从而可大大降低系统的运行能耗。传统堆体因空气流短路，难以做到供气均匀，也就难于保证发酵均匀图1-3 传统堆体 膜覆盖堆体通风均匀，发酵均匀不会形成厌氧区。图1-4 膜覆盖堆体膜盖式堆肥工艺是传统条堆工艺和槽式工艺的改进，成功的将堆肥设备、堆肥工艺、堆肥经验完美的整合起来，兼顾静态与动态堆肥的优点，基本消除了传统条堆和槽式工艺环境差、工艺控制难的问题，具有了仓式工艺容易控制的特点，同时保留了传统条堆布置简单等优点。相对于动态堆肥，膜覆盖式运行能耗较低，工艺臭气被控制在每个条堆或发酵槽内，对车间影响小，二次污染较容易
8、控制，且投资及运行费用均较低。6第二章技术方案2.1系统工作过程UTV技术介于开放式堆肥和封闭式堆肥之间，结合了两种系统的优势。它的简单与灵活类似于开放式堆肥，但是，膜盖层为分解提供了与封闭式设备相同的控制条件。整个概念的核心是半透膜盖层，层上的小孔不允许大分子（如，有气味物质或生物气溶胶）通过。水汽、二氧化碳则可以通过此覆膜。有气味的物质（如：氨气等）溶于膜内面水气并凝聚坠落堆体后再次被有机物分解。这种堆肥系统的一系列技术细节有助于有效减少臭气排放和氨的流失有助于提高有机肥氨含量，提高有机肥品质。本系统可以通过铲车堆置成高3米，最宽8米，最长50米的堆体，其中铺设数根氧气通风管道。在堆体表面
9、覆盖特制覆膜篷布并固定，使用多点温度传感器和压力传感器实时监控堆体中的温度和氧气变化并由此调节风机送风量。在德国通常有机物经过4周完成一次发酵，一次翻堆；进入二次静态发酵场，又经2个星期后，再翻堆一次；后再经2周稳定即可产出高品质的有机肥。整个堆肥周期约8周，其间翻堆2次可有铲车完成无需特定翻抛机。由于本系统采用微压通风，风机功率约1.5kw，整个堆肥平均每吨处理量仅耗2度电且不需要任何外加菌种。同时膜覆盖提供了相对密闭空间，膜、传感器、控制系统与风机配合与调节对堆体温度、湿度控制起到很好的调节作用。堆体核心温度超过70，甚至达到85，堆体外表面温度也有60。良好的温度与湿度控制为微生物的生长
10、提7供了适宜的环境，使得有机物分解与腐熟得以充分进行。而国内，根据现状情况，推荐采用6周堆肥周期，期间只进行一次翻堆。德国UTV无臭先进堆肥垃圾处理系统有以下优势： 封闭式堆肥系统； 膜覆盖、微压力通风和氧气控制的技术； 多点温度、与压力传感器实时监控； 仅一次翻堆； 几乎适用于各种类型的有机废弃物； 模块式，生产能力灵活； 建厂灵活、操作简单； 堆肥过程中会产生70度以上的高温，可杀灭绝大多数病菌和虫卵97%； 减少臭气排放量大于90%； 能耗低、运行成本低。平均每处理1吨物料能耗仅2度电/吨； 已经在世界不同气候带上的20多个国家的200多个堆肥厂取得了成功。2.2 工艺流程简介该项目采用
11、先进的GORE膜覆盖无臭好氧堆肥工艺。污泥与收集粉碎后的园林垃圾通过原料预混机混合，然后通过铲车堆置成高约3米的堆体，堆肥槽内通过2条通风管道进行通风供氧，在堆体表面覆盖特制GORE膜并固定，使用五点温度传感器和氧传感器实时监8控堆体中的温度和氧气变化。在充分供氧及适宜水分条件下，经过4周完成一次发酵。一次发酵完成后，进行一次翻堆，经过2周二次发酵。二次发酵结束后，对物料进行筛分，筛下物进入成品车间；筛上物返回污泥混料车间。污泥和花生壳等掺合料经过6周的生物降解、转化、稳定后，形成粗制有机肥。发酵过程中产生的少量渗滤液，经由通风管道收集后，用于在原料含水率较低的情况下进行回喷。经堆置生产的有机
12、肥，首先经过筛分，筛下物经过称重包装后出售，筛上物则返回到预处理阶段作为回料，调节物料的含水率，增加堆料的孔隙率，以便于均衡的充氧，使反应更充分，具体工艺流程参见下图。2.3工艺技术特点该工艺具有如下特点：2.4节省投资：有机肥发酵部分不需要大量的除臭系统（仅搅拌混合车间使用），降低除臭费用，节省投资；膜覆盖无臭堆肥工艺流程图9（1） 无异味，无渗滤液排放：预处理阶段采用封闭式厂房，并进行除臭处理，臭味不会扩散；有机肥发酵部分由于覆膜，无异味；作为封闭式系统减少臭气排放量97%；不需渗滤液处理设备投资，由于发酵过程中会产生高温将水分蒸发，渗滤液产生量很少，无渗滤液外排；（2） 运行成本低：发酵
13、过程中根据堆体中的各点温度及含氧量，实时动态控制供氧，仅1次翻堆，功耗低，处理效率高，耗电约为2度电/吨；设备简单，基本免维护，维修费低；（3） 无害化程度好：堆肥过程中会产生70度以上的高温，4周分解可杀灭几乎所有有害病菌和虫卵；（4） 产品质量高：多点温度、绝对氧含量实时监控等新技术的运用使得整个系统能够高效稳定地运行。GORE膜具有防止氨气外溢的作用，并可通过微生物的合成作用将其固定在细胞体内，因此该系统具有极大的固氮作用，大大提高了成品有机肥的肥力；（5） 适应性强：适用于不同原料和处理规模；（6） 设计和安装时间短，膜使用寿命可达8-10年以上；（7） 减少温室气体的排放量，并使废弃
14、物得以再生利用，实现清洁生产和废弃物的零排放，可取得显著的环境效益；（8） 经验丰富：Gore膜堆肥已经在世界不同气候带上的20多个国家设计建设超过200个堆肥厂，并取得了成功。102.4工艺核心设备介绍1、Gore膜本工艺所用Gore膜是一种聚四氟乙烯膜，用于将堆体覆盖进行堆肥，其作用如下：1) 戈尔膜覆盖系统优于钢或混凝土建成的普通堆肥系统；2) 空气湿度控制管理：戈尔膜覆盖系统可以防止堆体潮湿，同时确保需要保留的水分不会流失，使物质分解顺利进行，特别是在干旱地区这点是非常重要的；3) 不受任何气候的影响：戈尔膜覆盖系统的保湿效果和压力随该系统可确保温度均匀分布，不受任何外界气候和温度的影
15、响；4) 防紫外线表面、聚四氟乙烯膜覆盖；5) 防止气味、灰尘、细菌的外泄：戈尔膜特有的分子过滤微孔结构意味着它几乎不可能让细菌和气味通过病菌测试表明可减少约99%，这将保证项目周边地区居民和项目运维工人的健康和安全；6) 使用寿命长，8-10年。2、通风系统通风系统包括风机和风管，用于保证堆体内部的氧气，每条设槽两条通风道。通风道兼具有接收渗滤液的功能。113、卷膜机用于铺设覆盖堆肥槽的GORE膜，保护并延长膜的使用寿命。4、自控系统控制整个系统的运行，包括控制柜、电控系统、压力传感器和温度传感器。温度传感器为五点式，可检测不同堆体高度的温度，更好的反应堆体内部的情况。125、工艺堆槽外观如
16、下图所示：2.5掺合料的选择1）填充物料（膨松剂）在污泥生物发酵中的作用湿污泥的特性是含水率高、碳氮比低，因此单纯的湿污泥是无法升温进行好氧生物发酵的。为了调整湿污泥的水分和碳氮比，也为使生物发酵物料具有一定的疏松度，保证鼓风曝气能够进入生物发酵13物料的内部，必须添加一些填充物料（膨松剂和有机调理剂），如农作物秸秆、花生壳、森工树枝废料、稻壳等。1、调节生物发酵物料的含水率生物发酵原料的含水率对生物发酵影响很大，水的作用一是溶解有机物，参与微生物的新陈代谢，水分为微生生长所必需；二是调节生物发酵温度，当温度过高时可通过水分的蒸发，带走一部分热量。在生物发酵过程中，按质量计，55-60%含水率
17、最有利于微生物分解。水分超过70%，温度难以上升，分解速度明显降低，因为水分过高原料内部空隙被水充满，空气量减小，造成有机物供氧不足，形成厌氧状态，抑制了高温菌的降解活性，最终影响生物发酵效果。水分低于40%不能满足微生物生长需要，妨碍微生物的繁殖，有机物也难以分解，分解速度缓慢，甚至分解反应停止。因此需要添加原本干燥含水率低的膨松剂来降低污泥生物发酵物料含水率。2、调节生物发酵物料的疏松度好氧污泥生物发酵工艺的关键是向生物发酵物料提供足够的氧气，因此在通风的过程中，物料的疏松度也是一个很重要的参数。足够的疏松度能够保证鼓风曝气时，氧气顺利的在生物发酵物料中均匀的扩散，获得有效的氧传质效果，从
18、而保证好氧微生物的生长繁殖及生化反应活动。膨松剂材料应具有松散、孔隙率大、容易透气等特性，如农作物秸秆、花生壳、森工剪枝下料、谷壳等等，都是良好的蓬松材料。3、调节生物发酵物料的碳氮比14微生物的碳氮比为430，碳氮比在1025时，有机物被生物分解速度最快。碳氮比过高，易造成生物发酵产品的碳氮比值过高，出现“氮饥饿”，施于土壤后，会夺取土壤中的氮素，影响作物生长。碳氮比过低，生物发酵过程会产生大量的氨气，造成氮损失，同时造成生物发酵过程中臭味严重，加重除臭系统的负荷。污泥中的碳氮比相对较低，因此在选择膨松剂时，应优先选用碳氮比较高的木质材料，其次是农作物秸秆，有利于调节生物发酵物料的碳氮比。可
19、见，在实际项目中，因地制宜寻找一些适合污泥生物发酵工艺的填充物料是很关键的，本工程因地制宜，选用花生壳作为掺合料。2.6物料平衡物料平衡如下（按掺合料添加体积比1:1计算）：日处理500吨的脱水污泥（含水率80%），消耗200m3的玉米秸污泥1.0t/m3,500t/d含水率80%混匀设备一次发酵二次发酵有机肥 约310t/d筛分 渗滤液(极少)膜覆盖无臭堆肥物料平衡图掺和料玉米秸秆0.3t/m3,200t/d含水率20% 收集池回喷收储粗料回用约300t/d 渗滤液约15000L/d15秆辅料（含水率20%），回料约300 m3/天，最后出料约310吨的熟料。2.7工艺设计（主要设备选型和建
20、筑物）主要由污泥收集存储系统、掺合料收集存储系统、混合料搅拌混合系统、发酵系统、成品筛分出料系统、除臭系统和控制系统等组成。生产工艺先进可靠、完整、结构紧凑、操作简单、维修方便、自动化程度高。1. 原料、辅料存贮收集系统本工程新建1间1575m2的污泥存贮搅拌车间，1间800 m2的辅料存贮车间（高度均暂设7.0 m），通过自动控制混合搅拌存储脱水污泥。所需主要设备：污泥料仓、输送设备、混合设备（详见设备清单）。1)工作过程：外运污泥通过地下料仓暂存；搅拌混合系统主要作用是把花生壳与污泥进行混合，调节混合料的C/N比，水分，使物料达到适宜的含水率，并保证混合料具有松散的结构，达到发酵所需的自由
21、空域要求。本工序配置套原料辅料混合系统；外运来的花生壳等掺和料可卸入到原料堆放区内暂存，然后利用装载机将辅料等投入原料辅料混合机内，污泥运来后直接卸入配料搅拌混合机，两种原料经过设定好的配方进行计量和混合；混合后的物料通过输送机输送至固定暂存区域，以备进入下一道工序。16同时对污泥混合搅拌车间考虑采用生物除臭，除臭风量计算为50000m3/h。2. 好氧发酵系统2.1 发酵堆槽本工程规模500t/d；共设56条发酵槽，发酵周期为56天。1）发酵槽共56条，每条发酵槽每批次的污泥处理量约为500吨，一次建堆完成；2）采用装载机将混合料堆放到发酵槽内。3）物料堆放过程尽量避免人为踩踏，保证物料的疏
22、松。4）物料堆最高以3m为宜（侧面墙体高1.5m），表面形成圆弧形状，使用过程中保护膜，延长膜的使用寿命。2.2 发酵车间在污泥发酵区考虑新建封闭式（或敞开式）工作车间，一可以提运行操作环境，减小铲车在运行过程中对周边环境的影响，建筑面积约32000m2，高度7.0m（若考虑减小工程投资，也可取消工作车间的建设）；二可以避免GORE膜长时间在户外暴露，有效延长膜的使用寿命。同时配置清扫车辆，做到随做随清。3. 后处理系统新建1515m2筛分车间1间，1间1350 m2成品堆放车间（暂按1周的存贮时间设计），筛分车间内考虑采用筛分系统，考虑筛上物进行回用（回料约120m3/d），以便减少掺合料花
23、生壳的用量，降低运行费用。171) 所需主要设备：筛分机及输送系统等。（1）筛分机2套筛分机采用滚筒筛分机，其筛孔具有呼吸作用，不易堵塞；设计合理，结构紧凑；噪音小，产量大，筛分效率高，能耗低。筛出物使用宽皮带输送机输送至相应仓库存贮。（3）控制系统控制系统采取集中控制和现场控制相结合的方式对生产线进行控制。设置控制柜、带有模拟屏的操纵台，通过模拟屏可对设备实现启停操作，对于调质混合机等设备配备有现场控制柜，便于现场操作。4. 工艺运行说明整个厂区共分为三个区域，成品区、混合搅拌区和发酵区。外运污泥和掺合料经厂区地秤称量，进入污泥接收料仓和掺合料存贮车间存贮，混合搅拌，最后通过铲车建堆，进行好
24、氧发酵。发酵区分为一次发酵区和二次发酵区，详见下图：18厂区平面布置图4.1 运行模式说明本工艺计划配置3辆高性能铲车（铲斗容积5m3），2用1备，用于整个好氧发酵过程中的建堆、翻堆和出料工序。项目 参数 备注单槽设计能力（吨/每条） 污泥(t) 500掺合料(m3)（40%） 200回 料 (m3)（60%） 300建堆体积（m3） 1000翻堆体积（m3） 700800出料体积（m3） 600700铲车能力（5m3）2辆 10二次发酵区 一次发酵区 混合搅拌区 成品区19铲车单次运行时间(2.5min) 2.5建堆时间（hr） 3.754.17翻堆时间（hr） 2.913.75出料时间（h
25、r） 2.52.91运行批次表8:0012:00 13:0017:00 8:0012:00 13:0017:00 8:0012:00 13:0017:00搅拌 建堆 翻堆 出料 建堆翻堆 出料205. 主要设备配置：序号 名 称 数量 单位 设备参数 备注1 污泥料仓及输送装置 2 套V=80m3 ，输送能力80m3/h 国产2 搅拌混合系统 2 套150t/h，P=55kw 国产3 装载车设备 3 套铲车斗5m3 国产1 套铲车斗3m3 国产4 筛分设备 2 套150t/h，P=15kw 国产5 生物除臭滤池 1 套50000m3/h 国产6 路面铲车 1 辆 国产7 Gore膜 56 套工
26、艺配套 进口8 鼓风机 56 套1.4kw/h，工艺配套 进口9 通风道 112 套工艺配套 进口10 卷膜机 2 套PWF 10，工艺配套 进口11 压力传感器 56 套量程0.1%，工艺配套 进口2112 温度传感器 56 套五点温度，工艺配套 进口13 控制系统 56 套24V，存储量200天，工艺配套 进口22第三章设备投资估算二、设备参数及报价序号 名称 规格型号 数量 单位 单价万元 总价万元 备 注1 GORE 膜堆肥设备 56 套 298 16688 进口，含德方3次现场培训，2年在线指导服务（含税）2 装载车系统装备 铲车斗5m3 3 台 80.00 240.00 国产3 铲
27、车斗3m3 1 台 40.00 40.00 国产4 路面清洗车 1 辆 60.0 60.00 国产23辆污泥料仓及输送装置 V=80m3，输送能力80m3/h 2 套 50.00 100.00 国产5 搅拌混合系统设备 150t/h，P=45kw 2 台 160.00 320.00 国产6 筛分系统设备 150t/h，P=15kw 2 台 80.00 160.00 国产7 混合车间除臭 1 套 320.00 320.00 国产8 设备安装费 1 97.00 97.009 小计 1802524第四章运行成本4.1运行费用表4-1 电耗（电价：0.8元/度）序号 名 称 数量 功 率（KW） 运行
28、时间 元/吨1 膜覆盖堆肥系统 1套 1.62 搅拌混合系统 1台 55 8.0h 1.23 筛分装置 1台 25 8.0h 0.74 小计 3.50表4-2油耗（0号柴油8.0元/升）序号 名 称 数 量 油耗（升/小时） 元/吨1 卷膜机 0.162 装载机 3台 15 21.97 小计 22.06表4-3动力费合计费用名称 电耗（元/吨） 油耗（元/吨） 合计（元/吨）25费用 3.5 22.06 25.56B、人工费表4-4人工费序号 人数（人） 人工费（元/月） 费用（元吨）1 20 5000 11.1C、掺和料费用表4-5掺合料费用费用名称 单价（元/吨） 用量（吨/年） 费用（元/吨）费用 500 10950 50d、总运行费用表4-6总运行费用表费用名称 动力费（元吨） 人工费（元吨） 掺合料费用（元吨） 总费用（元吨）费用 25.56 11.1 50 86.66注：仅供参考，不考虑设备折旧费；
