吳云生

北控水務(wù)集團(tuán)

產(chǎn)品中心副總工程師

9月9日，北控水務(wù)集團(tuán)產(chǎn)品中心副總工程師吳云生先生在北控水務(wù)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(shù)分析及創(chuàng)新需求”的分享，梳理了近十年來(lái)國(guó)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(guó)內(nèi)外處置現(xiàn)狀，對(duì)主流技術(shù)路線進(jìn)行分析，并闡述了痛點(diǎn)需求，同時(shí)對(duì)污泥技術(shù)路線選擇提出了創(chuàng)新的、可實(shí)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(huì)成為污水提質(zhì)增效“補(bǔ)短板，強(qiáng)弱項(xiàng)”的重要內(nèi)容，國(guó)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(shì)

▼技術(shù)側(cè)

1、一直強(qiáng)調(diào)資源化但無(wú)法有效落地，污泥脫水填埋的處置方式仍然占據(jù)主導(dǎo)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(shù)趨勢(shì)，首先最大程度減量化，然后在此基礎(chǔ)上盡量實(shí)現(xiàn)資源能源化。

▼資金側(cè)

1、涉及收費(fèi)側(cè)要求的用詞逐步強(qiáng)硬，從不低于→補(bǔ)償→應(yīng)當(dāng)補(bǔ)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(guó)家對(duì)污泥處理處置設(shè)施建設(shè)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(fèi)覆蓋度逐步提高。

《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案(2019-2021年)》提出：由于管網(wǎng)維護(hù)不到位問(wèn)題，導(dǎo)致污水廠進(jìn)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(wèn)題亦有影響，但有機(jī)物濃度低影響較大)，因此污水提質(zhì)增效看似是管網(wǎng)問(wèn)題，實(shí)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(shè)施補(bǔ)短板強(qiáng)弱項(xiàng)實(shí)施方案》(發(fā)改環(huán)資〔2020〕1234號(hào))提出：在減量化的基礎(chǔ)上，因地制宜地選擇適宜的處置技術(shù)路線。目前，我國(guó)污泥實(shí)現(xiàn)無(wú)害化處理處置的關(guān)鍵之一是要系統(tǒng)化解決污泥出路問(wèn)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�(shí)施方案》鼓勵(lì)土地資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(jī)固體廢物聯(lián)合厭氧消化(好氧發(fā)酵)技術(shù)，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(wèn)題的關(guān)鍵工藝路線，當(dāng)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(dú)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。

2

未來(lái)五年政策趨勢(shì)

2021年6月，國(guó)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(guān)機(jī)構(gòu)估算，“十三五”期間，我國(guó)新增污水處理及相關(guān)投資額近6000億元，其中，新增或改造污泥無(wú)害化處理處置設(shè)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(wú)害化主要目標(biāo)，《規(guī)劃》更重視污泥資源化利用，“鼓勵(lì)污泥能量資源回收利用”，響應(yīng)了國(guó)家碳減排的戰(zhàn)略目標(biāo)。《規(guī)劃》明確污泥無(wú)害化處置率達(dá)到90%，實(shí)施范圍由《“十三五”全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》的地級(jí)及以上城市拓寬到所有城市，并要求2035年全面實(shí)現(xiàn)污泥無(wú)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(guó)城市和縣城污水處理廠共4140座，污水實(shí)際處理總量達(dá)到1.7億m3/d，污泥產(chǎn)量約6000萬(wàn)噸/年（80%含水率）。

污泥來(lái)源及組成：污泥物質(zhì)組成非常復(fù)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(jī)物、持久性有機(jī)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(shí)現(xiàn)減量化、穩(wěn)定化、無(wú)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(guó)內(nèi)污泥處理處置現(xiàn)狀

目前，我國(guó)污泥最終處置無(wú)官方統(tǒng)計(jì)，根據(jù)2016年中國(guó)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(shù)路線，以干化焚燒和設(shè)備化堆肥為主

順義污泥干化焚燒項(xiàng)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(xiàng)目，規(guī)模為300t/d, 圓盤(pán)干化+垃圾爐排爐協(xié)同焚燒工藝；

豐臺(tái)河西污泥處置項(xiàng)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(dú)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(yīng)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(yīng)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(jìn)污泥干化獨(dú)立焚燒。

深圳

電廠協(xié)同焚燒一家獨(dú)大，中電環(huán)保+華潤(rùn)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(guó)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(lì)方向。

常見(jiàn)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(guó)因?yàn)榱谆厥找�求，焚燒已�?jīng)成為主要的處理方式，土地利用等呈下降趨勢(shì)。以德國(guó)為例，2017年，單獨(dú)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(lái)主要是焚燒，焚燒后建材利用為主，農(nóng)用與填埋為輔。

美國(guó)

推測(cè)美國(guó)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(shù)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(shì)

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

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(duì)較低，二次污染較小。

▼風(fēng)險(xiǎn)

1、有機(jī)物降解率低、進(jìn)泥有機(jī)質(zhì)低導(dǎo)致能量不平衡、重金屬、生物毒性物質(zhì)；

2、 投入產(chǎn)出比問(wèn)題；

3、運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)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(shì)

1、工藝流程成熟、簡(jiǎn)單；

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

▼風(fēng)險(xiǎn)

1、設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題，運(yùn)行成本因輔料問(wèn)題偏高；

2、占地面積大；

3、鄰避效應(yīng)；

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(fēng)險(xiǎn)。

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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(shì)

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(jìn)行建材綜合利用；

3、污泥處理速度快，不需要長(zhǎng)期儲(chǔ)存;

4、焚燒產(chǎn)生廢熱可用于污泥熱干化。

▼風(fēng)險(xiǎn)

1、焚燒系統(tǒng)復(fù)雜，建設(shè)投資高；

2、系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)要求較高，運(yùn)行的成本高；

3、煙氣含有機(jī)物、重金屬、酸性氣體及氮氧化物等，需要完善尾氣處理設(shè)施；

4、焚燒廠的建造有鄰避效應(yīng)。

4

以填埋為處置方式

深度脫水+填埋

▼優(yōu)勢(shì)

1、通過(guò)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(dòng)受到強(qiáng)烈的抑制；

2、高pH值可以將致病菌的細(xì)胞壁瓦解，其反應(yīng)過(guò)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(yùn)行成本低，系統(tǒng)較簡(jiǎn)單。

▼風(fēng)險(xiǎn)

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(duì)后續(xù)處置存在影響；

3、用于填埋的場(chǎng)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(mén)對(duì)于污泥處理處置怎么搞經(jīng)驗(yàn)較少，因此政府部門(mén)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(zhǎng)期穩(wěn)定、合法合規(guī)的處置思路，政府不再承擔(dān)污泥最終處置的“無(wú)限責(zé)任”，從近期的工程項(xiàng)目來(lái)看，基本上朝著這一方向發(fā)展；

●北控水務(wù)污泥業(yè)務(wù)發(fā)展的方向也是應(yīng)該以此為中心開(kāi)展業(yè)務(wù)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(dāng)?shù)氐沫h(huán)境容量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、技術(shù)成熟度、社會(huì)影響確定合適的處理工藝。

以國(guó)內(nèi)目前形成的4條主流處理處置技術(shù)路線為基礎(chǔ)：“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(yīng)急填埋”，污泥處理處置工藝路線的總體選擇原則應(yīng)考慮五類影響因素：

污泥處理處置發(fā)展方向及痛點(diǎn)

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核心問(wèn)題歸類：

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痛點(diǎn)及發(fā)展方向 — 污泥源頭減量

探索技術(shù)方向：

1、曝氣沉砂池改進(jìn)，提升除砂效率（重點(diǎn)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(shù)、污泥發(fā)酵減量技術(shù)、化學(xué)（臭氧？）減量技術(shù)；

3、二沉池高污泥濃度下穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù)、高效絮凝劑研發(fā)。

2

痛點(diǎn)及發(fā)展方向 — 預(yù)處理及深度脫水減量

探索技術(shù)方向：

1、高效濃縮池及濃縮機(jī)技術(shù)；

2、高壓帶機(jī)、高壓板框等新型脫水設(shè)備技術(shù)；

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(shù)；

5、新型高效污泥干化技術(shù)，如高壓帶機(jī)、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(diǎn)及發(fā)展方向 — 熱法處理終極減量

污泥碳化

北控水務(wù)集團(tuán)開(kāi)始做污泥碳化的時(shí)間比較早，目前即墨項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)模300噸/日，是目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)規(guī)模最大、穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)、處理成本最低的碳化項(xiàng)目。但這個(gè)工藝在國(guó)內(nèi)發(fā)展時(shí)間并不長(zhǎng)，希望大家可以從設(shè)備的成熟度、運(yùn)行的穩(wěn)定性、運(yùn)營(yíng)成本和設(shè)備國(guó)產(chǎn)化上進(jìn)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(shè)備已基本定型，技術(shù)趨于成熟且國(guó)內(nèi)市場(chǎng)已初具規(guī)模，但存在投資和運(yùn)行成本過(guò)高的問(wèn)題。發(fā)改委的文件顯示出污泥焚燒會(huì)成為未來(lái)幾年的主要的處理工藝之一，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)一定會(huì)作為主流的技術(shù)路線，如果能夠開(kāi)發(fā)出低成本、穩(wěn)定運(yùn)行、低投資的污泥焚燒技術(shù)，在未來(lái)一定會(huì)有非常大的市場(chǎng)。

4

痛點(diǎn)及發(fā)展方向 — 協(xié)同處置

協(xié)同處置的方式在國(guó)外并不常用，因?yàn)楸黄毡檎J(rèn)為會(huì)對(duì)原有的工藝造成影響。污泥獨(dú)立焚燒、獨(dú)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(guān)鍵性的問(wèn)題，也不失為目前處理污泥的中重要方法之一。

結(jié) 語(yǔ)

▼技術(shù)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(shù)提供商魚(yú)龍混雜，工藝運(yùn)行穩(wěn)定性差，設(shè)備可靠性差，運(yùn)行成本偏高的問(wèn)題突出。

2、污泥源頭減量化、穩(wěn)定化、污染物資源化是未來(lái)技術(shù)發(fā)展的方向，進(jìn)行一定的技術(shù)布局。

▼資金層面

污泥處理費(fèi)納入污水費(fèi)用的城市比例較低，項(xiàng)目運(yùn)作模式不成熟，日后可能出現(xiàn)從國(guó)家資源綜合利用和可持續(xù)發(fā)展的角度對(duì)采用資源化、能源化的技術(shù)及企業(yè)進(jìn)行政策性補(bǔ)貼。

▼政策層面

目前污泥項(xiàng)目存在土地利用無(wú)處可去，應(yīng)急填埋無(wú)地可用，干化焚燒無(wú)地可建問(wèn)題。污泥問(wèn)題涉及管理部門(mén)多，住建部、環(huán)保部、農(nóng)業(yè)部等部門(mén)之間存在壁壘，導(dǎo)致污泥土地利用受限，政府部門(mén)對(duì)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(jìn)生態(tài)文明和“碳中和”計(jì)劃，相信未來(lái)行業(yè)壁壘會(huì)進(jìn)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(yè)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(qiáng)度確定。泥質(zhì)要求有含水率、重金屬等，具體詳見(jiàn)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(duì)污泥要求怎么樣？

吳云生：水泥窯協(xié)同處置對(duì)泥質(zhì)要求如下，詳細(xì)要求見(jiàn)GB 50757-2012 《水泥窯協(xié)同處置污泥工程設(shè)計(jì)規(guī)劃》，總的來(lái)說(shuō)，這兩種污泥處置方式對(duì)泥質(zhì)要求較低。

污泥處理處置名詞解釋

污泥濃縮：通過(guò)重力或機(jī)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(guò)機(jī)械的方式將污泥中的部分間隙水分離出來(lái)，進(jìn)一步減小體積。

厭氧消化：通過(guò)兼性菌和厭氧菌進(jìn)行厭氧生化反應(yīng)，分解污泥中有機(jī)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)污泥穩(wěn)定化。

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

熱干化：通過(guò)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?xì)�、污泥碳和水�?/span>

水熱處理：在一定溫度和壓力下使污泥中粘性有機(jī)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(guò)燃燒實(shí)現(xiàn)污泥徹底無(wú)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(wú)害化和穩(wěn)定化處理后污泥及污泥產(chǎn)品，以有機(jī)肥、基質(zhì)、腐殖土、營(yíng)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(dú)填埋，垃圾合并填埋。

END