一、概述
城市污水处理是我国“九五”“十五”期间需重点解决的环保问题，而大力进行污水处理的同时，又面临着对其伴生物---污泥处理处置的难题。采用城市污泥无害化、资源化农用技术，利用污泥作为原料，加入工业废弃物----粉煤灰和N、P、K等添加物，制成颗粒状有机复合肥，不仅解决了城市污水污泥的处理问题，还可对污泥、粉煤灰等污染物进行综合利用，推动环保产业的发展，并为农业提供具有改良土壤特性、提高农作物产量的有机复合肥料，促进农业生产。
本项目为城市污泥无害化资源化农用技术工程项目。为使污泥制肥技术尽快得到推广，解决烟台市市政污水污泥处理和处置问题，本项目将实施以下内容。
在烟台市污水处理厂内建设日消化 50m3 脱水污泥(含水率65～75%)、年产16000吨有机复合肥的污泥制肥厂。
本项目需建设污泥制肥厂生产车间厂房、辅助生产用建构筑物及办公用房等，建筑面积约2500m2。购置用于污泥制肥厂生产的日处理污泥量50m3的污泥无害化农用技术成套备，项目需新增固定资产投资约670万元，其中建筑工程费约200万元，设备购置及安装工程费约370万元，其他费用约100 万元。
本项目通过污泥制肥技术产业工程以实现明显的社会效益，并具有一定的经济效益。
二、项目的意义和必要性，国内外现状和技术发展趋势
水资源是保证人类生存最基本的条件，因而保护水资源、防止污水对环境的污染，是人类造福于千秋万代的重要责任。为了改善我国水资源污染严重的现状，从“九五”期间污水治理问题得到充分重视，城市污水处理工程项目发展很快。然而对于随之产生的大量污泥，目前我国大多采用填埋处理，处理不当仍会造成对环境的二次污染。污泥的处理处置和利用已经越来越成为我国急需解决的大问题。
污泥是污水处理过程中产生的沉淀物质，它包括污水中的泥砂、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物，各种胶体、有机物及吸附的金属元素、微生物、病菌、虫卵、杂草种子等综合固体物质。由于城市污水处理厂的污泥中主要成份为有机物，因而其本身就是很好的农用有机肥原料，可进行综合利用，将其变废为利。本工程采用城市污泥无害化农用技术，将城市污泥与添加物质（其成份主要为菌种、粉煤灰及N、P、K营养素等）混合，制成可用于播种机播撒的有机无机复合颗粒肥，这种复合肥产品属高效无机有机缓释肥，对提高农作物产量、保护土壤有明显效果，是具有较大发展潜力的农业肥料品种。因此利用城市污泥添加粉煤灰制肥，即可为农业提供复合肥产品，满足我国农业化肥产品结构调整的需要，同时实现了对城市污泥和粉煤灰等环境污染源的综合利用，使废物资源化。有着极大、长远的社会效益和一定的经济效益。
从世界范围看，城市污泥的处理处置方法主要有焚烧、填埋、投海和堆肥等多种形式。焚烧法的技术与设备复杂，能耗大，投资高，并伴有 大气污染问题；填埋法受到用地的限制；投海会污染海洋，对海洋生态系统和人类食物链会造成威胁，国际公约已明令禁止；用堆肥法处理后的城市污泥进行农业利用，具有经济简便、可资源化等优点，已经引起广泛重视，是目前呼声最高的处理途径。
高温堆肥技术是发达国家在20世纪初开发研究成功的，目前在英国、美国、德国、日本等国家都已广泛采用高温堆肥技术对城市污泥进行无害化处理，如美国每年约有49％的城市污泥制成肥料施于农田或林地。德国ETH/OAM再生公司研究开发的城市污泥无害化农用技术克服和解决了脱水污泥无害化和综合利用的问题，降低了城市污泥无害化处理的成本，在德国得到了广泛的应用。
三、我国农业肥料市场发展现状
随着我国化肥工业迅速发展，氮肥和磷肥的产量目前分别排在世界第二位和第三位，农作物施肥结构也发生了很大变化。 七十年代前，农作物施肥中农家肥与化肥的比例是7：3，到七十年代末期，由于化学肥料用量猛增，其比例已改变为3：7。长期施用无机化肥的主要缺点是单独施用肥份不完全，掺合增施则造成溶度积剧增，肥份容易流失，不利于作物生长和利用。并且使土壤盐化板结，污染饮用水源，破坏生态环境。为了避免偏施无机肥料导致的必然后患，有些国家已开始限制偏施化肥而施用有机肥料。
有机肥料属于绿色产品，它的施用有利于农业的可持续发展，在农业生产中有着极为重要的作用。
施用有机肥料的优势在于：
1、 提供作物生长所需养分：
有机肥经土壤中微生物分解，可不断释放各种作物所需养分，同时释放大量二氧化碳，促进光合作用，提高作物产量。
2、 改良土壤，提高耕地生产能力：
有机肥转化成腐殖质，促进土壤形成团粒结构，提高土壤保肥、保水、保温性能，改良土壤。
3、 提高化肥利用率：
有机肥与无机肥配合施用，缓急相济，互相补充，可显著提高化肥的肥效。
4、 提高农作物产量，改善农作物品质：
有机肥在分解转化过程中，改善和优化了作物营养条件，不仅增加作物对养分的吸收，增强新陈代谢，刺激生长发育，还大大提高农产品的品质。
5、 增强微生物活性：
有机肥料不仅有利于增加土壤中微生物的数量，还为土壤中微生物的活动创造良好的环境，增强微生物活性，促进微生物对有机肥料的分解转化能力。
6、 防止环境污染，减少疾病传播：
有机废弃物既是肥源，又是污染源。充分利用有机肥料，是变废为宝、提高环境质量的有效措施。
我国长期以来农业追求高产，大量施用化肥，已造成土壤砂化、板结，肥力下降。在我国大量施用有机肥料可有效地协调有机无机肥料结构矛盾，增加养分的有效供给，缓解耕地缺磷少钾的矛盾。
但是，由于有机肥肥效释放慢，养分含量低，施用数量大，且当年利用率低，在作物生长旺盛、需肥多的时期，往往不能及时满足作物的需求，所以需要与无机肥料配合施用。制备有机无机复合肥料是解决以上矛盾的最佳有效途径。
因此，有机无机复合肥料在国内有很大的市场潜力。生产复合肥不仅具有一定的经济效益，同时有很好的社会效益和生态效益，有利于我国农业的可持续发展。
四、项目的技术基础
城市污泥无害化农用技术是在高温堆肥技术的基础上，研究电厂粉煤灰的各种特性，并吸收德国ETH/OAM再生公司应用粉煤灰和污泥在德国农业应用的研究技术，解决了脱水污泥含水率高不宜发酵的关键技术。其工艺是将脱水污泥按一定比例与添加物质均匀混合，在一定温度条件下，通过堆肥完成对污泥的脱水和有机物熟化处理。此项技术生产的基本原料是城市污泥和电厂产生的粉煤灰，另外根据不同作物要求加入所需营养素和添加剂，其设备简单，不需特殊的烘干设备，在生产过程中实现杀菌、杀虫卵和固化重金属。在添加物中还可加入珠光岩、硅藻土、沸石和石膏废料等，并跟据所施用土地的PH值，用石灰对所制肥料的PH值进行调节。
实验证明粉煤灰含有多种有利于植物生长的微量元素，具有较强的水化活性、促进发酵以及改良土壤的特性，它对施用到农田中的化肥有缓释作用，对重金属也有一定的缓释作用，因此将粉煤灰做为主要干燥物质来处理城市污泥，不仅可以提高城市污泥无害化农用的效果，也为粉煤灰自身的利用开辟了一条新路。
利用该技术所生产的颗粒肥料含水率低，便于存放、运输和在农田中施播。根据实验，与同价量的高效磷肥（磷酸二胺）比较，可提高产量10～20％。添加物具有疏松土壤、增加土壤团粘度，使肥效发挥充分，并保护土壤的作用。由于肥料添加物的固化作用，颗粒肥料具有一定耐水性和耐冲洗性，达到缓释作用，肥效延续时间长。
根据我国农业生产和林业生产的需要，目前采用污泥无害化农用技术研制开发了两个系列的有机复合肥：
土壤改良剂，其主要成份为有机质25～38％，P、N、K≥7％，主要用于改良土壤、林业种植；
颗粒复合肥，其主要成份为有机质10～20％，P、N、K 20～25％，主要用于大田种植；符合GB15063-94国家标准。
五、建设方案、规模、地点
1、规模
建设一座具有年产16000吨有机复合肥生产能力的污泥制肥厂，实现销售收入约1500万元。
2、建设地点
本项目选择烟台市污水处理厂污泥堆放场作为项目建设地点。
3、建设方案
日处理城市污水12万吨，日产污泥50立方米，脱水后污泥含水率约为64～74％。
污泥制肥厂的生产部门主要由堆肥和制肥二个车间组成，另外设原料库、成品库、设备维修、化验等生产辅助部门及生产、技术、工艺和销售等管理部门。
六、技术特点、工艺技术路线、设备选型及主要技术经济指标
1、城市污泥无害化农用技术特点：
（1）所用原料及添加物多为工业及生活废弃物，产品具有成本较低廉的特点；
（2）粉煤灰含有多种有利植物生长的微量元素，具有较强的水化活性，可促进发酵及改良土壤特性。更重要的是它对农田中施用的化肥有缓释作用，对重金属也有一定固化缓释作用。城市污泥无害化农用技术用粉煤灰做干燥剂，可提高污泥无害化处理后的农用效果，有利于农用土地的持续、有效利用；
（3）该技术产品为颗粒状，并具有一定耐水性，有利于实现机械化播撒施肥；
（4）产成品可根据不同土壤条件，通过石灰石调节土壤的PH值，满足不同农作物对土壤条件的要求；
（5）该技术适用性好，可通过调节添加剂的品种及用量，制出多种复合肥，使其适用不同农作物及不同生产阶段的要求。
2、工艺技术路线
污泥堆肥工艺分为好氧发酵和厌氧发酵两种工艺过程。厌氧发酵由于产生甲烷等代谢物会产生恶臭，同时设备投资高，运行管理复杂，要求严格，适合于大型污水厂液态污泥的处理，由于我国一般采用中温厌氧发酵处理，污泥温度在30--40℃，虽然达到减容目的，但仍不能直接还田。对机械脱水后污泥，主要采用好氧发酵制肥，好氧发酵过程通过好氧性微生物的生物代谢作用，使污泥中有机物转化成富含植物营养物的腐殖质，反应的最终代谢物是CO2、H2O和热量，大量热量使物料维持持续高温，降低物料的含水率，有效地去除病原体、寄生虫卵和杂草种子，使污泥达到减量化、稳定化、无害化、资源化目的。经比较，好氧发酵的设备投资及运行能耗均比厌氧发酵降低1/3，是 节能高效的制肥工艺。同时，由于其设备较少，运行管理简单，特别适合于中小型污水处理厂。因此，本工程采用污泥好氧发酵工艺。由于中国农村需要速效肥料，生物有机肥在广大农村尚不好推广，因而从堆肥产生的肥料，可以直接投放市场，也可以进一步深加工，制备有机无机复合肥。
将含水率约为60-80%的污泥与体积约为30-40%的添加物(菌种、粉煤灰、秸秆破碎物等)和少量的除臭剂送至初混机，混合均匀后送至发酵仓发酵，翻堆机每天运行一次，将物料由进仓口向出仓口移动，用中压风机对堆肥物料间歇式曝气，由于好氧细菌作用，堆肥物料在三天以后可升温到60。C以上，在60—65。C维持3—4天，实现灭菌和干燥的目的，在堆肥仓中物料停留10—12天，完成堆肥，输送出堆肥仓。出仓的块状物经破碎机破碎后，送精混机与N、P、K等营养素充分混合均匀。当含水率达到18-22%时，送入高压造粒机，在高压及60℃温度条件下将混合物制成均匀、较坚硬的颗粒，通过气流干燥机干燥后，由装袋机定量包装后即可入库待销。
其工艺流程图如下：
添加剂
除臭剂 营养素
↓ ↓
有机废物 → 混合 → 好氧生物发酵 → 混合 → 造粒 → 干燥 → 装袋 → 复混肥
↑ ↓
菌种 生物有机肥
3、设备选型、主要技术经济指标及选择原则
（1）污泥制肥成套设备
新建污泥制肥厂的成套设备由机械科学研究院自行设计、制造、成套和安装调试。
成套设备中单台设备的选择应满足工艺要求，并运行可靠。降低成套设备的成本，为污泥无害化农用技术应用创造良好的条件。
污泥制肥成套设备主要由以下几部分组成：
①粗混主要设备：粗混机、皮带输送机、提升机。
②发酵主要设备：发酵仓曝气装置、翻堆机、输送机、提升机。
③精混造粒主要设备：精混机、造粒机、气流干燥机、输送机、装袋机。
④电控系统：控制器、传感器、电控柜、驱动装置等。
⑤废气、尘回收装置等
（2）主要技术经济指标
① 颗粒肥含水率 <15％；
② 肥料成份依据用户要求调配，产品符合GB15063－94；
③ 产品卫生指标应符合高温堆肥卫生标准（GB7959－87）。
（3）选择方案的原则
① 在常年运行中，保证污泥的处理效果稳定，技术成熟可靠；
② 尽量降低投资和运行费用；
③ 运行管理方便。
七、原材料供应及外部配套条件
1、原材料供应
污泥制肥的主要原材料为城市污水污泥，由烟台市污水处理厂脱水车间直接输送；主要配料为粉煤灰、秸秆粉碎物、除臭剂和N、P、K等添加物，粉煤灰可从附近热电厂购买；其他配料也均可以在国内市场采购,原料来源充分。
2、配套条件
外部配套实施根据厂方现有条件合理配置。