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

1. 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

2. 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 減量工程規劃設計說明 肆 伍 經濟效益 結語 陸 1

3. 永續發展之緣起及定義 壹 壹、永續發展之緣起及定義 2

4. 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

5. 永續發展定義 壹、永續發展之緣起及定義 環境層面 經濟層面 社會層面 綠色產業 綠色消費 永續發展 需求管理 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。 4

6. 污泥處理之困境及因應 貳 5

7. 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

8. 污泥目前處置方式(1) 貳、污泥處理之困境及因應 有效掩埋場數量僅剩下21.95% 7

9. 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

10. 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

11. 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

12. 污泥減量推動緣由目標 參 11

13. 計畫緣起 參、污泥減量推動緣由目標 減量化 掩埋場日益難尋 污泥 減量 資源化 處理費日益趨高 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

14. 計畫標的 因應臺北市政府「資源全回收，垃圾零掩埋」環保願景 參、污泥減量推動緣由目標 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 污泥減量工程 使原污泥餅 含水率降低 80% 30% 13

15. 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 含水率30% 以下污泥 污泥減量 (水解) 標售或委託清運 短 期 脫水 乾燥 堆肥廠 污泥減量 30%以上 粉狀肥料 混合 (副資材) 中 期 造粒 粒肥 含水率25% 以下污泥 篩分 (<10mesh) 再乾燥 研磨 出售 融熔混燒 破碎 長 期 污泥減量 (熱水解) 混合 (水泥) 脫水 養生 破碎 級配粒料 磚材 污泥減量 75%以上 14

16. 減量工程規劃設計說明 肆 15

17. 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 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

18. 污泥處理方式評析 肆、減量工程規畫設計說明 17

19. 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

20. 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

21. 直接與間接乾燥法之比較 肆、減量工程規畫設計說明 20

22. 污泥熱值、性態及最佳含水率 81% 73% 65% 55% 46% 33% 肆、減量工程規畫設計說明 • 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 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

23. 污泥近程處置方式(1) 81% 55% 46% 33% 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 臭味大幅減輕 臭氣 22

24. 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。 23 註：1.單位:萬元 2.( )表示最終處置為委外掩埋方式

25. 工程簡介 進料 供水 洗滌塔 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 肆、減量工程規畫設計說明 密閉式廠房與管路 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

26. 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

27. 系統需求（二） 參、工程規劃與基本設計6 (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中（密封卸料，密封運輸、粉塵回收等）。整個系統應嚴格遵守中華民國勞工安全衛生設施規則防爆規定。 (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瓦斯氣體，俟其充分供應後，不足者始再補充天然氣作為燃料。 (七)乙方提供的污泥乾燥系統應為高效率之系統，熱能及電能消耗均較低。其中，每蒸發1公斤水，熱能的消耗應低於770kcal。 (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

28. 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

29. 設計基準(一) 肆、減量工程規畫設計說明 註：參考廠商資料彙整而成 28

30. 設計基準(二) 肆、減量工程規畫設計說明 註：參考廠商資料彙整而成 29

31. 肆、減量工程規畫設計說明 熱煤循環泵 鍋爐 冷卻輸送帶 包裝機 30

32. 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

33. 經濟效益評估 伍

34. 源頭減量優於管末處置 水解 能源再利用 小分子 污泥 大分子生物 污泥 CH4 H2 CO2 污泥乾燥工程 伍、經濟效益評估 3 R Reduce volumn Reduce cost Reduce energy use 水解作用 污泥減量 30% 33

35. 成本效益計算 伍、經濟效益評估 以每日提供消化瓦斯量4000m3 單位：元/月 34

36. 經濟效益評估 伍、經濟效益評估 平均每月可節省 687,729元 35

37. 結語 陸 36

38. 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

39. THE END 38