吳云生

北控水務集團

產(chǎn)品中心副總工程師

9月9日，北控水務集團產(chǎn)品中心副總工程師吳云生先生在北控水務杯“互聯(lián)網(wǎng)+”生態(tài)環(huán)境大賽“產(chǎn)業(yè)前沿”系列講座（第十三講）中做了題為“城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術分析及創(chuàng)新需求”的分享，梳理了近十年來國內(nèi)污泥處理處置的行業(yè)政策，就目前城鎮(zhèn)污水處理廠污泥國內(nèi)外處置現(xiàn)狀，對主流技術路線進行分析，并闡述了痛點需求，同時對污泥技術路線選擇提出了創(chuàng)新的、可實施的路徑式方法。

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政策解讀

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污泥作為污水處理的最后一公里，必然會成為污水提質(zhì)增效“補短板，強弱項”的重要內(nèi)容，國家已經(jīng)從“重水輕泥”向“泥水并重”轉(zhuǎn)變。

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近十年政策趨勢

▼技術側(cè)

1、一直強調(diào)資源化但無法有效落地，污泥脫水填埋的處置方式仍然占據(jù)主導地位；

2、政策更加趨向于采用“生物質(zhì)利用+干化焚燒”的技術趨勢，首先最大程度減量化，然后在此基礎上盡量實現(xiàn)資源能源化。

▼資金側(cè)

1、涉及收費側(cè)要求的用詞逐步強硬，從不低于→補償→應當補償→覆蓋；

2、2020年提出將污泥規(guī)劃納入污水規(guī)劃中統(tǒng)籌考慮；

3、國家對污泥處理處置設施建設資金支持力度逐步加大，污泥處理處置成本回路逐步明確，成本收費覆蓋度逐步提高。

《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案(2019-2021年)》提出：由于管網(wǎng)維護不到位問題，導致污水廠進水濃度低，污泥資源化處置方向(例如厭氧消化)受到一定阻礙(污泥含沙量問題亦有影響，但有機物濃度低影響較大)，因此污水提質(zhì)增效看似是管網(wǎng)問題，實則牽涉了通溝污泥、河道底泥以及市政污水污泥的系統(tǒng)性治理。

《城鎮(zhèn)生活污水處理設施補短板強弱項實施方案》(發(fā)改環(huán)資〔2020〕1234號)提出：在減量化的基礎上，因地制宜地選擇適宜的處置技術路線。目前，我國污泥實現(xiàn)無害化處理處置的關鍵之一是要系統(tǒng)化解決污泥出路問題，使污泥處理處置成為城市廢物生態(tài)循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈中的一環(huán)，形成可持續(xù)的污泥利用和消納模式�！秾嵤┓桨浮饭膭钔恋刭Y源緊缺的大中型城市采用“生物質(zhì)利用+焚燒”的處置模式。“生物質(zhì)利用”可采用以污泥為主體的城市有機固體廢物聯(lián)合厭氧消化(好氧發(fā)酵)技術，厭氧消化產(chǎn)生的沼氣可用于發(fā)電和產(chǎn)熱，符合能源化發(fā)展方向；“焚燒”是解決污泥問題的關鍵工藝路線，當前污泥大量積存、消納出路受限，一些有條件的城市可利用窯爐協(xié)同焚燒，大中城市可采用單獨焚燒，其焚燒灰可作為建筑材料或用于磷回收，符合資源化方向。

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未來五年政策趨勢

2021年6月，國家發(fā)改委發(fā)布了《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》，據(jù)有關機構(gòu)估算，“十三五”期間，我國新增污水處理及相關投資額近6000億元，其中，新增或改造污泥無害化處理處置設施的投資不足300億元，占比僅為5%。

相比“十三五”期間提出的污泥穩(wěn)定化和無害化主要目標，《規(guī)劃》更重視污泥資源化利用，“鼓勵污泥能量資源回收利用”，響應了國家碳減排的戰(zhàn)略目標�！兑�(guī)劃》明確污泥無害化處置率達到90%，實施范圍由《“十三五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設施建設規(guī)劃》的地級及以上城市拓寬到所有城市，并要求2035年全面實現(xiàn)污泥無害化資源化處置。

污泥處理處置現(xiàn)狀

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污水處理量：截至2019年底，全國城市和縣城污水處理廠共4140座，污水實際處理總量達到1.7億m3/d，污泥產(chǎn)量約6000萬噸/年（80%含水率）。

污泥來源及組成：污泥物質(zhì)組成非常復雜，既含有C、N、P等資源性物質(zhì)，也含有重金屬、難降解有機物、持久性有機物、微塑料等污染性物質(zhì)。

污泥處理處置原則：“安全環(huán)保、循環(huán)利用、節(jié)能降耗、因地制宜、穩(wěn)妥可靠”，最終實現(xiàn)減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化。

污泥處置及出路情況：根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置分類》GBT23484-2009

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國內(nèi)污泥處理處置現(xiàn)狀

目前，我國污泥最終處置無官方統(tǒng)計，根據(jù)2016年中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，污泥填埋及其他處置方式占47.9%，焚燒占比22.8%，土地利用占比17.7%，建材利用占11.6%，可大致看出，目前主要仍以填埋和一些非正常處置為主，占據(jù)將近一半份額。

北京

中心城區(qū)厭氧消化+土地利用、郊區(qū)以焚燒和好氧發(fā)酵為主。

●中心城區(qū) —— “151” 模式

●郊區(qū) —— 探索新的污泥技術路線，以干化焚燒和設備化堆肥為主

順義污泥干化焚燒項目，規(guī)模700t/d，槳葉式熱干化+流化床焚燒工藝；

懷柔污泥干化協(xié)同焚燒項目，規(guī)模為300t/d, 圓盤干化+垃圾爐排爐協(xié)同焚燒工藝；

豐臺河西污泥處置項目，規(guī)模80t/d, 板框深度脫水+罐式堆肥處理工藝。

上海

中心城區(qū)以獨立焚燒為主、協(xié)同焚燒為輔，處理后污泥建材利用，衛(wèi)生填埋為應急保障，其他區(qū)域以干化焚燒為主、好氧發(fā)酵后土地利用為輔、衛(wèi)生填理作為應急保障。

廣州

協(xié)同焚燒（發(fā)電、燒磚、水泥窯）+建材利用為主，全面推進污泥干化獨立焚燒。

深圳

電廠協(xié)同焚燒一家獨大，中電環(huán)保+華潤海豐，處置能力2000噸/日（含水率40%），占深圳市政污泥總產(chǎn)量5500噸/日（含水率80%）的70%以上。

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國外污泥處理處置現(xiàn)狀

歐洲

總體思路是污泥的資源化利用，早期將土地利用作為污泥處理的主要方式和鼓勵方向。

常見的污泥處理方式有厭氧消化、好氧堆肥、干化、焚燒等。污泥處置方式有土地利用、填埋、綜合利用等。目前歐洲，特別是德國因為磷回收要求，焚燒已經(jīng)成為主要的處理方式，土地利用等呈下降趨勢。以德國為例，2017年，單獨焚燒及協(xié)同焚燒占比65.76%，土地利用占比28.23%，填埋已被禁止。

日本

由于土地資源緊張，日本污泥處理處置多年來主要是焚燒，焚燒后建材利用為主，農(nóng)用與填埋為輔。

美國

推測美國仍然有50%~60%土地利用，剩下焚燒、地表處理、填埋和其它共占40%~50%，其中焚燒占比在15%左右。

污泥處理處置主流技術路線

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以土地利用為處置方式

厭氧消化（+好氧堆肥）+土地利用

▼優(yōu)勢

1、消化污泥殺死部分病原菌和寄生蟲卵，污泥得到穩(wěn)定化，不易腐臭，降低了土地利用時溫室氣體逸出風險；

2、厭氧消化的污泥減量、能源回收和提高脫水性能的作用；

3、腐熟污泥改善土壤肥力和結(jié)構(gòu)；

4、投資相對較低，二次污染較小。

▼風險

1、有機物降解率低、進泥有機質(zhì)低導致能量不平衡、重金屬、生物毒性物質(zhì)；

2、 投入產(chǎn)出比問題；

3、運行穩(wěn)定性問題；

4、污泥最終出路，政府頂層規(guī)劃以及協(xié)調(diào)能力。

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以土地利用為處置方式

好氧堆肥+土地利用

▼優(yōu)勢

1、工藝流程成熟、簡單；

2、好氧發(fā)酵工藝項目投資，相比其他如干化工藝、焚燒工藝等具有一定優(yōu)勢。

▼風險

1、設備穩(wěn)定運行問題，運行成本因輔料問題偏高；

2、占地面積大；

3、鄰避效應；

4、污泥最終出路受限，政府頂層規(guī)劃及協(xié)調(diào)能力較弱；

5、重金屬、生物毒性物質(zhì)環(huán)境風險。

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以焚燒（熱解）和灰渣利用為處置方式

脫水+熱干化+焚燒（熱解）+灰渣建材利用

▼優(yōu)勢

1、大大地減少了污泥的體積和重量，非常適用于人口稠密的城市；

2、可以殺死一切病原體，處理后的灰渣還可進行建材綜合利用；

3、污泥處理速度快，不需要長期儲存;

4、焚燒產(chǎn)生廢熱可用于污泥熱干化。

▼風險

1、焚燒系統(tǒng)復雜，建設投資高；

2、系統(tǒng)的運行和維護要求較高，運行的成本高；

3、煙氣含有機物、重金屬、酸性氣體及氮氧化物等，需要完善尾氣處理設施；

4、焚燒廠的建造有鄰避效應。

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以填埋為處置方式

深度脫水+填埋

▼優(yōu)勢

1、通過加入石灰，將污泥的pH值提高到12或更高，使生產(chǎn)臭氣的微生物活動受到強烈的抑制；

2、高pH值可以將致病菌的細胞壁瓦解，其反應過程中產(chǎn)生的高溫還可以殺死其它一些較大的生物體，起到殺菌消毒的作用；

3、 投資、運行成本低，系統(tǒng)較簡單。

▼風險

1、添加藥劑形成固含量增量，減量化不徹底，仍有大量深度脫水后污泥待處置；

2、污泥后續(xù)處理以填埋為主，若添加石灰對后續(xù)處置存在影響；

3、用于填埋的場地逐漸受到限制。

系統(tǒng)解決方案

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污泥處置涉及污泥的最終去向和出路，是目前污泥行業(yè)的瓶頸所在，“出路決定思路，思路滿足出路”。

●政府主管部門對于污泥處理處置怎么搞經(jīng)驗較少，因此政府部門更傾向于我們提供一攬子解決方案；

●解決方案的核心就是有長期穩(wěn)定、合法合規(guī)的處置思路，政府不再承擔污泥最終處置的“無限責任”，從近期的工程項目來看，基本上朝著這一方向發(fā)展；

●北控水務污泥業(yè)務發(fā)展的方向也是應該以此為中心開展業(yè)務拓展，先解決污泥最終處置的去向和接納能力，然后根據(jù)污泥產(chǎn)量、當?shù)氐沫h(huán)境容量、經(jīng)濟發(fā)展水平、技術成熟度、社會影響確定合適的處理工藝。

以國內(nèi)目前形成的4條主流處理處置技術路線為基礎：“厭氧消化+土地利用”、“好氧發(fā)酵+土地利用”、“干化+熱處理（焚燒、熱解）+建材利用”、“深度脫水+應急填埋”，污泥處理處置工藝路線的總體選擇原則應考慮五類影響因素：

污泥處理處置發(fā)展方向及痛點

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核心問題歸類：

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痛點及發(fā)展方向 — 污泥源頭減量

探索技術方向：

1、曝氣沉砂池改進，提升除砂效率（重點100um-200um去除）；

2、生化池污泥微生物原位減量（胞外酶水解？能量解偶聯(lián)？）技術、污泥發(fā)酵減量技術、化學（臭氧？）減量技術；

3、二沉池高污泥濃度下穩(wěn)定運行技術、高效絮凝劑研發(fā)。

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痛點及發(fā)展方向 — 預處理及深度脫水減量

探索技術方向：

1、高效濃縮池及濃縮機技術；

2、高壓帶機、高壓板框等新型脫水設備技術；

3、新型藥劑研發(fā)，減少混凝劑及石灰投加；

4、污泥EPS破除技術；

5、新型高效污泥干化技術，如高壓帶機、低溫干化及其組合工藝；

6、高效污泥堆肥及堆肥臭氣綜合解決方案。

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痛點及發(fā)展方向 — 熱法處理終極減量

污泥碳化

北控水務集團開始做污泥碳化的時間比較早，目前即墨項目設計規(guī)模300噸/日，是目前國內(nèi)設計規(guī)模最大、穩(wěn)定運行時間最長、處理成本最低的碳化項目。但這個工藝在國內(nèi)發(fā)展時間并不長，希望大家可以從設備的成熟度、運行的穩(wěn)定性、運營成本和設備國產(chǎn)化上進行深入的研究。

污泥焚燒

熱干化+鼓泡流化床作為主流路線和設備已基本定型，技術趨于成熟且國內(nèi)市場已初具規(guī)模，但存在投資和運行成本過高的問題。發(fā)改委的文件顯示出污泥焚燒會成為未來幾年的主要的處理工藝之一，在經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)一定會作為主流的技術路線，如果能夠開發(fā)出低成本、穩(wěn)定運行、低投資的污泥焚燒技術，在未來一定會有非常大的市場。

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痛點及發(fā)展方向 — 協(xié)同處置

協(xié)同處置的方式在國外并不常用，因為被普遍認為會對原有的工藝造成影響。污泥獨立焚燒、獨立碳化的成本較高，相比較下，協(xié)同處置的方式成本較低，如果可以在協(xié)同焚燒上解決一些關鍵性的問題，也不失為目前處理污泥的中重要方法之一。

結(jié) 語

▼技術層面

1、目前污泥處理工藝種類多，雖然主流工藝基本確定，但技術提供商魚龍混雜，工藝運行穩(wěn)定性差，設備可靠性差，運行成本偏高的問題突出。

2、污泥源頭減量化、穩(wěn)定化、污染物資源化是未來技術發(fā)展的方向，進行一定的技術布局。

▼資金層面

污泥處理費納入污水費用的城市比例較低，項目運作模式不成熟，日后可能出現(xiàn)從國家資源綜合利用和可持續(xù)發(fā)展的角度對采用資源化、能源化的技術及企業(yè)進行政策性補貼。

▼政策層面

目前污泥項目存在土地利用無處可去，應急填埋無地可用，干化焚燒無地可建問題。污泥問題涉及管理部門多，住建部、環(huán)保部、農(nóng)業(yè)部等部門之間存在壁壘，導致污泥土地利用受限，政府部門對污泥頂層規(guī)劃重視程度不夠。但重水輕泥現(xiàn)象在逐步得到改善，隨著全面推進生態(tài)文明和“碳中和”計劃，相信未來行業(yè)壁壘會進一步降低。

直播答疑

Q

城市生活污水處理廠的污泥用于建材燒制頁巖磚的話需要鑒定什么成分呢？

吳云生：污泥用于建材燒磚一般有比例限制，根據(jù)磚的強度確定。泥質(zhì)要求有含水率、重金屬等，具體詳見GBT 25031-2010 《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置制磚用泥質(zhì)》。

Q

水泥廠協(xié)同處置對污泥要求怎么樣？

吳云生：水泥窯協(xié)同處置對泥質(zhì)要求如下，詳細要求見GB 50757-2012 《水泥窯協(xié)同處置污泥工程設計規(guī)劃》，總的來說，這兩種污泥處置方式對泥質(zhì)要求較低。

污泥處理處置名詞解釋

污泥濃縮：通過重力或機械的方式去除污泥中的一部分水分，減小體積。

污泥脫水：通過機械的方式將污泥中的部分間隙水分離出來，進一步減小體積。

厭氧消化：通過兼性菌和厭氧菌進行厭氧生化反應，分解污泥中有機物質(zhì)，實現(xiàn)污泥穩(wěn)定化。

好氧發(fā)酵：通過好氧菌進行生物代謝作用，使污泥中有機物轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的過程。

熱干化：通過污泥與熱媒之間的傳熱作用，脫除污泥中水分。

污泥熱解：缺氧條件下把污泥加熱到一定溫度裂解，轉(zhuǎn)化為燃油、燃氣、污泥碳和水。

水熱處理：在一定溫度和壓力下使污泥中粘性有機物水解，破壞污泥膠體結(jié)構(gòu)，改善脫水性能。

污泥焚燒：利用污泥中的熱量和外加輔助燃料，通過燃燒實現(xiàn)污泥徹底無害化處置。

建材利用：以污泥作為原料制造建筑材料，用于工程材料或制品。

土地利用：經(jīng)無害化和穩(wěn)定化處理后污泥及污泥產(chǎn)品，以有機肥、基質(zhì)、腐殖土、營養(yǎng)土等形式用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園林綠化和土壤改良等方面。

污泥填埋：單獨填埋，垃圾合并填埋。

END