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從永續發展之理念探討污泥減量之必 要性-以迪化污水處理廠污泥減量工程為例 簡報人：陳宏銘 副總工程司 大綱 壹 永續發展之緣起及定義 貳 污泥處理之困境及因應 參 污泥減量推動緣由目標 肆 減量工程規劃設計說明 伍 經濟效益 陸 結語 1 壹 、 永 續 發 展 之 緣 起 及 定 義 永續發展之緣起及定義 2 永續發展緣起 壹 、 永 續 發 展 之 緣 起 及 定 義 永續發展（Sustainable Development）乃指 「人類的發展 能夠滿足當代的需求，且不致危及到我們的子孫滿足其需要 的能力」（Development that Meets the Needs Of the Present, Without Compromising the Ability of Future Generations to Meet Their Own Needs.）。在此永續發展 的概念之下，從聯合國乃至世界各國與地方城市皆開始著手 建立屬於自己的永續發展願景、研擬策略與行動計畫，以及 永續指標的評估系統等整體性之規劃，共同為地球的環境盡 一份心力。 3 永續發展定義 壹 、 永 續 發 展 之 緣 起 及 定 義 永續發展的重要精神在於追求社會、經濟與環境三面向的均 衡發展，即： 1.社會層面 (Social)：主張公平分配，以滿足當代及後代全體 人民的基本需求。 2.經濟層面 (Economic)：主張建立在保護地球自然環境基礎 上的持續經濟成長。 3.環境層面 (Environmental)：主張人類與自然和諧相處。 環境層面 綠色 綠色 產業 永續 消費 發展 需求 經濟層面 管理 社會層面 4 污泥處理之困境及因應 5 污泥目前處置方式 貳 、 污 泥 處 理 之 困 境 及 因 應 目前台灣仍以衛生掩埋作為脫水後之下水污泥最終處置方式，其優點為能將 污泥併同其它都市固體廢棄物一起處理，而操作與維護之金額明顯較其它處 置方式低。但近年因受限於廢棄物運輸費用逐漸提高、掩埋場址飽和以及台 灣民眾高度排斥掩埋場的興建，衛生掩埋法使用大受限制。此外現有場址也 會有滲出液、氣味、病媒源散佈的問題，無法符合現有環保法規，仍需再建 廢水處理廠處理之。在歐盟各國中已經有希臘與法國禁止污泥衛生掩埋，其 它各國也降低使用填地的比例，日本與美國亦有同樣趨勢。 目前臺北市迪化污水處理廠採用之下水污 泥委外掩埋方式每年支出處理費用高，考 量國內污泥委外掩埋場所難覓且處理費用 居高不下，不符合經濟效益與形成財務重 大負擔，未來生活污水處理後所產污泥將 無可避免朝向「減量化」、「資源化」與 「再利用」的方向發展，以符合永續發展 之理念。 6 污泥目前處置方式(1) 貳 、 污 北部地區 泥 中部地區 處 南部地區 理 外島 之 200 困 150 境 100 及 50 因 0 應 總掩埋場數量 營運中 (含仍有餘裕量未營運) 89 20 185 26 113 32 23 12 有效掩埋場 數量僅剩下 21.95% 總掩埋場數量 營運中(含有餘裕量未營運) 7 國內污泥減量相關案例(一) 貳 、 污 泥 處 理 之 困 境 及 因 應 案例1 新竹縣竹東鎮綠洲科技公司污泥乾燥爐 現勘重點： 處理物：有機性污泥、無機性污泥、污泥混合物 運轉狀況：試運轉，固定污染源設置許可證申請中 乾燥爐形式：直接加熱式乾燥旋轉窯 廢氣防制：集氣罩、風管及洗滌塔 處理流程：進料（含水率約80％）→第一段乾燥→破碎→第二段乾燥（含水率 按最終用途調整）→添加副資材（未來擬申請肥料登記證） 8 國內污泥減量相關案例(二) 貳 、 污 泥 處 理 之 困 境 及 因 應 案例2 桃園縣新屋鄉永豐餘造紙公司汽電共生廠 現勘重點： 處理物：生物處理污泥、製漿造紙排渣 、廢輪胎 運轉狀況：汽電共生鍋爐之輔助燃料 焚化爐形式：氣泡式流體化床焚化爐及循環式流體化床 帶濾式脫水機：污泥含水率約為80％，回收熱量較低，亦會損害焚化爐或鍋爐 螺旋式脫水機軸心通入蒸氣 ：污泥含水率降至50％以下，節省乾燥時間與耗電 9 國內污泥減量相關案例(三) 貳 、 污 泥 處 理 之 困 境 及 因 應 案例3 觀音工業區亞東石化股份有限公司 現勘重點： 污泥乾燥設備：Komline-Sanderson Paddle攪拌式乾燥機 處理線(1) ： T9處理線機型代號為NPD-10T，較早期設計之機型，攪拌轉軸 採用雙槳葉設計，其乾燥行程較短，較無轉軸變形問題，另因槳 葉設計較小且乾燥爐內溫度變化較小，處理效率較佳且故障率較 低。 處理線(2) ： T10處理線機型代號為15W3000，為新採購之機型，攪拌轉軸採 用四槳葉設計，每部機組同樣具有兩支攪拌轉軸，其乾燥行程較 長，乾燥爐內溫度變化較大，易發生污泥固結，其效率較不佳且 故障率較高。 乾燥方式：間接加熱(使用蒸汽) ，乾燥溫度約120～130℃ 脫水污泥：約51噸/日，含水率90～92％。 乾燥污泥：含水率15％以下，顆粒狀非粉塵，無臭味問題 最終處置：以太空包裝袋，採外運掩埋處置 10 污泥減量推動緣由目標 11 參 、 污 泥 減 量 推 動 緣 由 目 標 計畫緣起 減量化 掩埋場日益難尋 處理費日益趨高 污泥 減量 資源化 再利用化 國內目前污泥主要仍以掩埋進行最終處置，但委外掩埋場所日益難 覓且處理費用高，不符合經濟效益且形成財務重大負擔，未來生活 污水處理後所產污泥將無可避免朝向「減量化」、「資源化」與 「再利用」的方向發展。 12 計畫標的 參 、 污 泥 減 量 推 動 緣 由 目 標 因應臺北市政府「資源全回收，垃圾零掩埋」環保願景 污泥減量工程 使原污泥餅 含水率降低 80% 30% 污泥資源化 再利用規劃 脫水污泥資源再利用， 達到 零掩埋目標 13 污泥後續處理短、中、長程規劃說明 參 、 污 泥 減 量 推 動 緣 由 目 標 短 期 污泥減量 (水解) 脫水 乾燥 含水率30% 標售或委託清運 以下污泥 堆肥廠 污泥減量 30%以上 粉狀肥料 混合 (副資材) 中 期 再乾燥 融熔混燒 長 期 污泥減量 (熱水解) 污泥減量 75%以上 脫水 含水率25% 以下污泥 研磨 造粒 篩分 (<10mesh) 粒肥 出售 破碎 混合 (水泥) 養生 破碎 級配粒料 磚材 14 減量工程規劃設計說明 15 污泥產出情形及特性 肆 、 減 量 工 程 規 畫 設 計 說 明 迪化污水處理廠96年2月~12月BOD及SS去除率 時間 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10 月 11 月 12 月 B O D (% ) 91 85 84 85 75 84 90 77 92 93 92 S S (% ) 83 65 53 67 70 49 63 58 63 67 75 項目 資料來源：迪化污水處理廠委託代操作維護工作第一期月報告 96年進流水量月平均介於346,986~487,037CMD，出流水量月平均介於334,337~460,968CMD，每 日污泥餅產生量平均約為38.51~119.98m3。 脫水污泥餅採樣分析結果 所產生之污泥餅含水率約為74.4~79.6％ 16 污泥處理方式評析 肆 、 減 量 工 程 規 畫 設 計 說 明 技術 評估項目 熱處理法 熔融法 焚化法 乾燥法 適用污泥 有機重金屬 灰份 乾濕有機 有機 公害防制 可控制 成本高 可控制 成本高 可控制 成本低 產品利用 取代砂石加工建材 地磚 掩埋場覆土水泥原 料 地磚原料 肥料農綠地 施用 減容減量 4% (96%) 10% (90%) 20% (80%) 技術設備 支援度 目前國內無運轉廠 以日本為例多為小 規模 小量可混入暨有焚 化設備，大量時應 興建專用焚化爐 技術設備成熟 技術設備成熟，主 要可分為直接加熱 與間接加熱兩種 17 直接乾燥法 肆 、 減 量 工 程 規 畫 設 計 說 明 規劃機型：迴轉式乾燥爐 (貳套) 乾燥方式：熱風直接加熱式 乾燥溫度：< 400℃ 出口溫度：< 120℃ 空污防治：旋風集塵機 、袋濾 式集塵機、濕式洗滌塔、活性碳 吸附 建設投資成本較低 污泥餅清運成本較低 操作維護費較低 可於國內採購 適合間歇式運轉 蒸發水份之熱效率較差 配置20m煙囪以利對流 直接乾燥機平面配置圖 18 間接乾燥法 肆 、 減 量 工 程 規 畫 設 計 說 明 規劃機型：Disk攪拌乾燥機 設備(貳套) 乾燥方式：蒸氣間接加熱式 乾燥溫度：< 95℃ 出口溫度：< 95℃ 空污防治：濕式洗滌塔 、輔助 燃燒器 (或生物濾床) 建設投資成本較高 污泥餅清運成本較高 操作維護費較高 須向國外採購 不適合間歇式運轉 蒸發水份之熱效率較佳 空氣污染物排放較低 間接乾燥機平面配置圖 19 直接與間接乾燥法之比較 肆 、 減 量 工 程 規 畫 設 計 說 明 項目 直接加熱 間接加熱 設備空間 小 大 操作時間 短 長 建設成本 低 高 安全問題 高 低 空氣污染 高 低 附屬設備 少 多 操作費用 低 高 維護費用 低 高 20 污泥熱值、性態及最佳含水率 3000 81% 55% 73% 46% 65% 33% 2500 熱值(kcal/kg) 肆 、 減 量 工 程 規 畫 設 計 說 明 2000 1500 1000 500 0 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 含水率 垃圾焚化之設計熱值：1,900 kcal/kg 污泥乾基熱值：含水率80％（732 kcal/kg） 污泥乾基熱值：含水率35％（2354 kcal/kg） 含水率45%以下之乾基熱值較焚化設計熱值高， 可充當輔助燃料降低輔助燃料用量 含水量 乾燥後性狀 60%以上 糊狀，具粘著性 50%~60% 污泥快速碎解成塊狀或球狀，具粘著性 30%以下 呈粉狀，粉塵揚起問題，輸送需謹慎 經考量自燃需求及乾燥後之 污泥性狀，一般焚化前乾燥 污泥之適宜含水量約在 40%~50% 21 污泥近程處置方式(1) 肆 、 減 量 工 程 規 畫 設 計 說 明 污泥乾燥臭味考量 本工程臭味來源主要來自污泥乾燥過程中有機分子的釋出，及乾燥成品輸送 、貯存時的逸散，環保署對於臭味之定義為「當人體嗅覺某種氣味而感覺厭 惡，該氣味即為廣義之臭味」，臭味亦可能同時造成生理及心理上的不良影 響，因迪化廠鄰近社區，污染排放項目及臭味防制均嚴格要求，經本處污水 廠實際乾燥實驗可知污泥含水率40%時仍有強烈臭味，至30%以下時則臭味 遽減，因此以含水率30%為處理要求。 污泥乾燥實驗情形 81% 臭氣 55% 46% 33% 臭味大幅減輕 22 污泥近程處置方式(2) 肆 、 減 量 工 程 規 畫 設 計 說 明 經濟乾燥效益分析 目前採用之下水污泥委外掩埋方式每年支出處理費用約11,497萬元，若下水 污泥先行乾燥含水率至30％，再經焚化(需另加柴油補助費用500元/噸及灰渣 最終處置費用1,910元/噸)或委外掩埋之處理費用分別為12,916萬元及10,949 萬元。 與現行直接將脫水後平均含水率80%之污泥進行掩埋方式相較，污泥先行乾 燥含水率至30％再進行後續處置之費用較直接掩埋為低，且可保留後續資源 化再利用之彈性空間，符合經濟效益；爰此以處理污泥至含水率30%或30% 為主要目標。 含水率處理費用項目 80%含水率 <40%含水率 <30%含水率 <20%含水率 水份去除費用 - 5,090 5,474 16,669 運送與焚化費用 - 2,555 2,190 1,855 柴油及灰渣再處理費用 - 3,734 2,252 1,569 委外掩埋 (11,497) (3,833) (3,285) (2,875) 總計 (11,497) 11,379 (11,478) 12,916 (10,949) 20,093 (21,399) 註：1.單位:萬元 2.( )表示最終處置為委外掩埋方式 23 工程簡介 肆 、 減 量 工 程 規 畫 設 計 說 明 進料 供水 洗滌塔 密 閉 式 廠 房 與 管 路 廢氣收集管 進料泵 空氣補充 風扇 洗滌廢水 間接乾燥機 熱介質源 回流熱介質 冷卻輸送帶 包裝機 環評審查結論： 維護當地環境品質並顧及鄰近居民觀感，選擇採用間接式污泥乾燥 採國內外最先進及最低污染的處理設備 24 系統需求（一） 參 、 工 程 規 劃 與 基 本 設 計 5 (一)操作核心單元之乾燥爐應為2台(含)以上，總污泥處理量 ≧140噸/日，出泥含水率<30％，且乾燥爐之型號及規格 必須一致，以利後續操作維修作業。 (二)處理功能之設計均必須符合可達到每日24小時連續正常 操作運轉，扣除例行維修及歲修，廠商應保證每台乾燥 爐年平均有效操作時間＞7,500小時，同時每台每週關機 維護時間應≦6小時，每台每年歲修時間應≦10日曆天。 (三)乾燥後污泥原則以500kg之太空包裝袋，太空包必須有 封口以及防止臭味逸散之設計，並應可回收再利用；為 配合日後乾燥污泥處置之彈性，廠房仍須預留小包裝袋 裝設備或直接採槽車運送時所需之裝卸及相關輸送等設 備之設置空間。 (四)乾燥設備如採控溫之熱媒油為加熱熱源進行污泥減量， 不得產生聯苯或戴奧辛等相關污染。 25 系統需求（二） 參、 (五)整個乾燥系統無論何種形式產生之粉塵均不能洩漏至環境 工 中（密封卸料，密封運輸、粉塵回收等）。整個系統應嚴 程 格遵守中華民國勞工安全衛生設施規則防爆規定。 規 (六)加熱之燃料應優先使用迪化廠污泥厭氣消化槽產生之消化 劃 瓦斯氣體，俟其充分供應後，不足者始再補充天然氣作為 與 燃料。 基 (七)乙方提供的污泥乾燥系統應為高效率之系統，熱能及電能 本 消耗均較低。其中，每蒸發1公斤水，熱能的消耗應低於 設 770kcal。 計 (八)廠內不與人體接觸之洗滌用水應優先使用迪化廠之回收 6 水，如回收用水量不足或水質不符操作需求時，方得使用 自來水；冷卻水、冷凝水則使用自來水，且需循環使 用。 。 26 系統需求（三） (九)污泥乾燥單元之監控軟體程式設計(組態)，內容應包括流 程畫面、操作顯示、趨勢分析、警報、運轉狀態等項，警 報及運轉狀態形式和內容均按照機關要求完成，並需保証 迪化廠既有之中控系統正常操作。 。 (十)污泥乾燥設施需利用北側水肥投置站其餘40m×14m用地進 行配置。水肥傾卸室與北側水肥投置站污泥乾燥區之間預 設1道快速捲門，供未來污泥乾燥區運輸車輛出入之用。水 肥傾卸室之入口則增設空氣門及快速捲門，將來水肥車到 北側水肥投置站投肥時，水肥車進入水肥傾卸室後，快速 捲門可關閉，將臭氣外洩之可能性降至最低。 27 設計基準(一) 肆 、 減 量 工 程 規 畫 設 計 說 明 (一)脫水泥餅（濕泥）平均含水率 平均80％ (二)系統最低處理能力 (三)系統最高出泥含水率 ≧140噸濕泥/日 ≦30% 間接加熱式 (四)乾燥器形式 (五)生產線 (六)系統設備年操作時數 (七)乾燥系統之蒸發能力： (八)乾燥系統壓力： ≦ 2條 7500h/年 3800 kg H2O/h (出泥含水率≦ 30%) 微負壓 註：參考廠商資料彙整而成 28 設計基準(二) 肆 、 減 量 工 程 規 畫 設 計 說 明 (九)冷卻後之顆粒溫度 約45C (十)冷凝及冷卻排放水溫度 採水循環交換溫度 (十一)冷卻水及洗滌水處理去處 污水處理廠 (十二)工作環境溫度 (十三)自來水壓力 5 ~ 40C 約2bar (十四)設備電源 380V/3ph/60Hz (十五)控制電源 24VDC,110VAC 註：參考廠商資料彙整而成 29 肆 、 減 量 工 程 規 畫 設 計 說 明 鍋爐 熱煤循環泵 冷卻輸送帶 包裝機 30 肆 、 減 量 工 程 規 畫 設 計 說 明 膨脹槽、冷能器 污泥乾燥機 中繼緩衝槽 排氣壓縮機 31 經濟效益評估 源頭減量優於管末處置 伍 、 經 濟 效 益 評 估 能源再利用 大分子 生物 污泥 CH4 H2 CO2 3R Reduce volumn Reduce cost Reduce energy use 小分子 污泥 33 成本效益計算 伍 、 經 濟 效 益 評 估 以每日提供消化瓦斯量4000m3 乾燥前 乾燥後 天然瓦斯 0 4,764,191 電費(4元/度) 0 1,135,200 人事費用 0 300,270 水費(12元/噸) 0 712,800 化學藥品費 0 42,000 合計 0 7,210,941 單位：元/月 34 經濟效益評估 伍 、 經 濟 效 益 評 估 處理方案 處理費用 處理總量 總處理費 其他花費 (元 / 噸 ) (噸 / 月 ) (元 / 月 ) 原污泥處 3,354 理成本 (污泥清運) 3,354 (間接乾燥法) (污泥清運) 污泥減量 3,300 945 0 備註 現每公噸之廢棄污泥處理單 11,068,200 價為3354元/噸，故需花費 1,077萬元/月 自設污泥乾燥機(間接加熱) 家含水分至80%降至30%， 7,210,941 10,380,471 乾燥後污泥自3,300(噸/月)， 減少至945(噸/月) 平均每月可節省 687,729元 35 結語 36 後續作為及附加效益 陸 、 結 語 由於國內污泥再利用終端市場未明，本工程完工後之乾燥污泥暫仍須採掩 埋為最終處置，但已大幅降低掩埋場地之需求，必提昇污泥再利用資源化 之潛力，包括作為水泥窯摻料、焚化爐助燃物質混燒增加熱值、製作成肥 料或水泥生產等，本處後續將會持續針對污泥資源化利用方式之進步，持 續研擬乾燥污泥之最終處置方案。 透過本工程操作運轉，將可有效利用迪化廠產生之甲烷氣體，同時達到節 能減碳及能資源永續利用目標之實現。 水泥窯 焚化廠 37 THE END 38