太陽能污泥干化裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用

■ 高穎

德國DEW公司

太陽能污泥干化裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用

■ 高穎

德國DEW公司

本文描述了太陽能污泥干化裝置在設(shè)計(jì)過程和標(biāo)書描寫時(shí)必須注意的一些重要事項(xiàng)。

太陽能；太陽能干化系統(tǒng)；市政污泥；干燥技術(shù)；熱空氣

0　引言

截至2010年底，在歐洲已經(jīng)投入運(yùn)轉(zhuǎn)的太陽能污泥干化處理裝置已超過450套。低碳節(jié)能已成為一種標(biāo)準(zhǔn)的分散型污泥干化處理技術(shù)，普遍被用戶接受。但對(duì)于歐洲許多小型污水處理廠來說，仍必須和以下分散型污泥處理方案形成競(jìng)爭格局：1） 將濃縮后稀漿污泥直接送往附近污水廠進(jìn)行脫水干化處理；2） 采用移動(dòng)型脫水裝置進(jìn)行脫水處理，然后直接外運(yùn)；3） 采用固定安裝的脫水裝置進(jìn)行脫水處理，然后直接外運(yùn)；4） 采用固定安裝的脫水裝置進(jìn)行脫水處理，然后進(jìn)行熱干化處理。

另一方面，就太陽能污泥干化處理工藝本身來說，因?yàn)榉嗉夹g(shù)的差異，處理工藝和配套設(shè)備在各供貨商之間也有很大區(qū)別?？傮w而言，在德國采用太陽能污泥干化處理的裝置可分成兩大類：

1） 以德國Thermo System公司為代表的點(diǎn)式翻泥裝置。一般是以批式方式工作：即通過鏟車將脫水污泥送入太陽能干化車間，并進(jìn)行均勻布料；然后由一臺(tái)污泥小車（也稱“污泥豬”或“電子鼴鼠”）進(jìn)行點(diǎn)式翻泥，在經(jīng)過很長時(shí)間的干化處理后（在德國平均每年處理4批污泥，根據(jù)季節(jié)每批翻泥時(shí)間3～6個(gè)月），再由鏟車將干化污泥轉(zhuǎn)入運(yùn)泥卡車內(nèi)。一般情況下，這一裝置是對(duì)脫水處理進(jìn)行干化處理。但根據(jù)用戶要求也可注入稀漿污泥（約2%～ 4% DS），同時(shí)進(jìn)行污泥濃縮脫水和污泥干化。但這種情況只能用于小型污水處理廠。

Thermo System公司是太陽能干化領(lǐng)域的先驅(qū)，早在1997年推出點(diǎn)式翻泥裝置，并和德國各大學(xué)合作進(jìn)行大量基礎(chǔ)性研究，目前在全球已有100多套裝置投入運(yùn)轉(zhuǎn)。但點(diǎn)式翻泥裝置相對(duì)效率較低，并且又是批式工作，在污泥干化初始階段，尤其是污泥固含量在30% DS以下時(shí)會(huì)產(chǎn)生臭味，因此這些太陽能干化裝置都必須額外配置除臭裝置；而在污泥干化尾端時(shí)期，又會(huì)產(chǎn)生大量粉塵問題。為了避免點(diǎn)式翻泥裝置的缺點(diǎn)，Thermo System公司最近又推出門式翻泥裝置，其翻泥效率是在點(diǎn)式翻泥裝置和橋式翻泥裝置之間［1］。

2） 以德國IST公司為代表的橋架型翻泥裝置。一般是以連續(xù)方式工作：即通過鏟車每天在干化車間的端部輸入脫水污泥，然后橋架型翻泥裝置沿整個(gè)干化車間的寬度進(jìn)行整體翻泥。對(duì)于這種類型的翻泥裝置來說，要求脫水的固含量最好在20% DS以上。因?yàn)闃蚴椒嘌b置效率高、污泥曝氣程度強(qiáng)，干化車間內(nèi)絕大部分區(qū)域的污泥固含量在35%～75% DS之間，臭味程度遠(yuǎn)低于點(diǎn)式翻泥裝置。因此，世界上除德國Thermo System公司一家之外，德國或者歐洲所有其他廠家都采用橋式翻泥裝置［2，3］。

綜上所述，在對(duì)中小型污水處理廠進(jìn)行污泥干化處理時(shí)，根據(jù)不同的處理工藝一般可處理稀漿污泥和脫水污泥兩類污泥，而對(duì)于不同太陽能干化裝置所配置的外圍設(shè)備會(huì)因此有很大差異。但不管采用哪種翻泥技術(shù)，在選擇采用太陽能干化處理工藝之前都必須進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。

1　經(jīng)濟(jì)性影響因素

影響太陽能處理經(jīng)濟(jì)成本的主要因素見表1。由表1可知，除各廠商所提供的運(yùn)輸、翻泥和通風(fēng)技術(shù)設(shè)備外，整個(gè)項(xiàng)目還包含一系列其他因素會(huì)導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目的投資費(fèi)用明顯上升。

表1　太陽能污泥干化處理工藝的主要費(fèi)用組成

為了避免冬季污泥處理量下降或有時(shí)需污水處理，就必須對(duì)太陽能干化裝置進(jìn)行客觀科學(xué)的設(shè)計(jì)，尤其是必須考慮“干泥排料”“冬季污泥額外儲(chǔ)存”“滲濾液儲(chǔ)存池”的問題。

此外，業(yè)主單位還必須考慮到在項(xiàng)目建設(shè)過程中的附加費(fèi)用。例如：1） 項(xiàng)目審批費(fèi)用、地基評(píng)估、靜力計(jì)算和測(cè)試以及設(shè)計(jì)費(fèi)用；2） 根據(jù)污泥干化裝置的安裝地以及周圍住宅情況，審批單位有時(shí)對(duì)廢氣排放有很高的要求，此時(shí)還必須建造廢氣處理裝置；3） 鋼鐵等原材料的漲價(jià)。

對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用來說，可根據(jù)供貨商提供的設(shè)備連接功率、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需人工等計(jì)算，而這一數(shù)值是和不同的干化處理工藝（污泥運(yùn)輸、翻滾和通風(fēng)方式）有關(guān)。

對(duì)于投資費(fèi)用來說，可根據(jù)表1進(jìn)行框算。在德國設(shè)備折舊時(shí)間計(jì)算方式為［4，5］：1） 土建構(gòu)筑物的折舊時(shí)間為30年；2） 機(jī)械和電控設(shè)備的折舊時(shí)間為12～15年；3） 干化車間的外罩材料（陽光板、玻璃、塑料薄膜）的折舊時(shí)間為12～15年。

此時(shí)必須注意，干化車間配置玻璃與配置陽光板和塑料薄膜，對(duì)污泥的干化處理效果沒有本質(zhì)差別，只是較為美觀。

通過和業(yè)主單位聯(lián)系，并根據(jù)污水廠內(nèi)的具體情況和已經(jīng)存在的設(shè)備，可確定項(xiàng)目2、7、8、10、12～14所需投資費(fèi)用，而只是簡單地采用單位面積費(fèi)用（萬元/m3） 不是十分精確。

2　裝置運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和政府資助補(bǔ)貼

太陽能干化裝置作為一種新技術(shù)，目前在國內(nèi)還沒有開始進(jìn)行工業(yè)化建設(shè)項(xiàng)目，因此無法進(jìn)行準(zhǔn)確的投資費(fèi)用估算。但根據(jù)文獻(xiàn)資料和太陽能干化裝置的設(shè)備配置情況，可按照以下方法進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用的估算。

根據(jù)德國的經(jīng)驗(yàn)，可通過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或數(shù)學(xué)模型獲得平均值數(shù)據(jù)，可用于一般處理費(fèi)用的估算，例如在德國每蒸發(fā)1 t水的處理費(fèi)用約為30 ～60歐元［1］。 其中包含設(shè)備折舊費(fèi)用、財(cái)務(wù)、保險(xiǎn)和貸款利息等（即表1中1～22項(xiàng)內(nèi)容）。

如果按照國內(nèi)一般計(jì)算方法，處理費(fèi)用僅指運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用（電耗和人工費(fèi)用），則運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用十分低廉。在采用太陽能污泥干化工藝進(jìn)行污泥干化處理時(shí)，由于熱能是利用免費(fèi)太陽能，能耗費(fèi)用只局限在電費(fèi)。因?yàn)殡娏飨臉O低，每蒸發(fā)1 t水耗電約為10～30 kWh，操作費(fèi)用很低。

裝置操作簡單并全自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，所費(fèi)人工很少，一般每個(gè)干化車間每人每天只需0.5 h，其中包含一般的保養(yǎng)工作［6，7］。

如果按現(xiàn)在中國的電費(fèi) 1元/kWh計(jì)算，在900 m2面積上進(jìn)行純太陽能污泥干化處理，此時(shí)由每蒸發(fā)1 t水而直接產(chǎn)生的操作費(fèi)用約需10～30 元。若按表1的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用計(jì)算方式（17～ 22項(xiàng)內(nèi)容）計(jì)算，則還應(yīng)包括人工費(fèi)用、零配件費(fèi)用、干泥后處置費(fèi)用和各種保險(xiǎn)費(fèi)用等。但總體來說，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用不可能超過60 元/t蒸發(fā)水。

具體項(xiàng)目還必須根據(jù)項(xiàng)目所在地的污泥處理要求和外圍設(shè)備的配置狀況等確定較為精確的處理費(fèi)用。

圖1　德國Marktbergel污水處理廠內(nèi)的太陽能污泥干化裝置（翻泥裝置）

在德國各州，不管是對(duì)農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行分散型處理，還是對(duì)多個(gè)污水處理廠進(jìn)行集中處理，對(duì)太陽能干化裝置的投資建設(shè)都有補(bǔ)貼，約占投資額的30%～90%。因此，目前許多污水處理廠對(duì)建造太陽能干化裝置十分感興趣。對(duì)于這種處理工藝來說，投資費(fèi)用較高，而平時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用很低，為中小污水處理廠提供了一條可持續(xù)的污泥干化處理途徑。甚至一些原規(guī)模較大的污水處理廠，因?yàn)檎a(bǔ)貼也對(duì)建造太陽能干化處理裝置表現(xiàn)出極大興趣。

3　標(biāo)書形式

從理論上說，將標(biāo)書分成土建包、暖房車間包（暖房結(jié)構(gòu)和外罩）和機(jī)械技術(shù)包（運(yùn)輸、翻泥和通風(fēng)技術(shù)）3個(gè)包時(shí)，會(huì)降低項(xiàng)目建設(shè)費(fèi)用。但這種做法會(huì)增加工程建設(shè)各方的交接面，增加工程設(shè)計(jì)和實(shí)施的聯(lián)絡(luò)費(fèi)用。如果要求工程順利進(jìn)行，則要求事先選擇好所需太陽能污泥干化工藝，并書面明確澄清供貨范圍和工作交接面。因?yàn)樵诠こ踢^程中，土建和干化車間以及通風(fēng)技術(shù)相互關(guān)聯(lián)，在同時(shí)進(jìn)行不同工程包的內(nèi)容時(shí)，如果和標(biāo)書所描述的內(nèi)容不符合（機(jī)械外形尺寸、干化車間的寬度和長度、大門寬度和高度），則會(huì)導(dǎo)致與業(yè)主間進(jìn)行重新談判，追加工程費(fèi)用。

如果這3部分工程內(nèi)容作為1個(gè)工程包由1個(gè)承包商實(shí)施，雖然整個(gè)工程投資費(fèi)用稍高，但在中標(biāo)之后價(jià)格穩(wěn)定，工程各方不會(huì)產(chǎn)生相互扯皮的情況。

另外一種招標(biāo)形式是對(duì)太陽能污泥干化裝置采用功能標(biāo)方式，即對(duì)所有太陽能干化處理工藝都開放。在各生產(chǎn)廠商投標(biāo)后，由專家小組對(duì)各種處理系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)標(biāo)。為了能客觀準(zhǔn)確地進(jìn)行招標(biāo)工作，則要求對(duì)干化裝置的各種要求和各部件的質(zhì)量仔細(xì)描寫。如果業(yè)主單位和設(shè)計(jì)院對(duì)市場(chǎng)上各種太陽能干化系統(tǒng)沒有詳細(xì)且專業(yè)的了解，則很難實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

4　總結(jié)

一般來說，太陽能干化裝置的成本計(jì)算是通過在當(dāng)?shù)乜蚣軛l件下進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)性分析而獲得。其中的一些關(guān)鍵參數(shù)是：脫水污泥的固含量、土地面積、干化污泥的后續(xù)處置方式和所選用的太陽能污泥干化工藝。

在污水廠擁有土地或土地租憑費(fèi)用不高時(shí)，處理成本一般相對(duì)其他處理方案要低的多。

在進(jìn)行采用或不采用太陽能污泥干化的經(jīng)濟(jì)成本比較分析時(shí)，必須綜合研究考慮污泥脫水（采用移動(dòng)型脫水裝置或固定安裝裝置）外送焚燒（有時(shí)事先采用熱干化處理），農(nóng)肥或園林農(nóng)用情況下所產(chǎn)生的處置費(fèi)用，干化裝置本身的投資費(fèi)用和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。此外，還必須考慮是否有可能采用低溫廢熱支持加強(qiáng)太陽能干化處理［3］。

考慮到粉塵原因，干化污泥的固含量一般被控制在70%～85% DS范圍內(nèi)。如果不能農(nóng)用，則這些干泥的處置費(fèi)用相對(duì)要比90% DS以上干泥的處置費(fèi)用高。這一點(diǎn)也應(yīng)考慮在后處置費(fèi)用之內(nèi)。

太陽能污泥干化作為一種綠色生態(tài)技術(shù)，在投資建設(shè)過程中一般都得到德國政府的補(bǔ)貼資助。例如在德國巴騰府州，政府的補(bǔ)貼資助比例高出70%～95%。與此相反，在投入運(yùn)轉(zhuǎn)之后，對(duì)于所產(chǎn)生的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，主要是電耗和人員費(fèi)用，一般無政府補(bǔ)貼。

最后還必須指出，在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性計(jì)算時(shí)未考慮到一些非經(jīng)濟(jì)性因素，如生態(tài)效應(yīng)和社會(huì)效率。例如，通過分散型污泥干化處理可降低車輛運(yùn)輸和二氧化碳排放量，這些因素在進(jìn)行決策時(shí)也應(yīng)考慮進(jìn)去。

［1］ Bux Markus. Verbrennung von solargetrocknetem Kl?rschlamm in Deutschland. Abschlussbericht im Auftrag des Ministerium für Umwelt und Verkehr Baden-Württemberg （unver?ffentlicht）， 2003.

［2］ Grosser A， 高穎. 太陽能污泥干化處理［J］. 亞洲給水排水，2007， （5/6）: 48-51.

［3］ 高穎. SRT太陽能污泥干化處理系統(tǒng)-采用各種輔助熱能的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)［J］. 太陽能， 2011， 1: 25-28.

［4］ Bux Markus， Baumann Rainer. Solare Trocknung von Kl?rschlamm， Verbreitung， Leistung und Kosten［M］. Korrespondenz Abwasser， 2003， 732-739.

［5］ KVR-Richtlinie des LAWA （200372005）.

［6］高穎. 利用太陽能進(jìn)行市政污泥干化處理和生物能源回收［J］. 太陽能， 2010， 8: 29-32.

［7］高穎，王冰. 太陽能污泥干化技術(shù)的理論和實(shí)踐［A］. 2011年中國節(jié)能減排技術(shù)裝備發(fā)展國際論壇論文集［C］， 2011， 18-24.

2013-06-13

高穎（1958—），男，博士，主要從事污水處理、污泥處理和處置方面的研究。ying.gao@dew-techno.de