【科学强国】污泥处置行业的围城与突破

随着工业的发展和城市人口的增加，工业废水与生活污水的排放量日益增多，污泥的产出量也与日俱增。污泥中的有害成分如重金属、有机污染物、寄生虫、病原菌及臭气已成为影响城市环境卫生的一大公害。

图源/hellorf

长久以来，污泥处理一直是城市固废处理的一大难题。作为污水的“孪生兄弟”，在污水处理技术创新、处理效率提升、资源化利用的政策驱动和市场背景下，污水处理厂排放的污泥如何进行科学处理日益成为关注的焦点，也越来越需要产业化解决。高难度的污泥处理处置问题时刻影响着我国环境。污泥处理处置这条早些年就被各界认定为千亿级的赛道似乎仍旧不能痛快爆发，其背后有一些关键问题一直争论不休，处理费用高昂、政府补贴是否到位、相关技术是否达标……这些都亟待解决。

“污泥围城”困境

污泥是由水和污水处理过程所产生的固体沉淀物质，位于污水处理链的末端。近年来，随着我国城市污水处理量不断提高，如何处理污泥逐渐成为污水处理过程中面临的主要矛盾。我国30多年来经济快速发展，在污水处理厂规模居世界第一、固废处置系统不断释放新创新效益的同时，夹在二者之间的污泥该怎么破？“重水轻泥”正让一座座城市陷入“污泥围城”的窘境。

2015年国务院印发《水污染防治行动计划》，要求我国地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90%以上；2017年发改委和住建部联合印发的《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》，要求城镇污水处理设施建设应由“重水轻泥”向“泥水并重”转变，规划中明确提出“十三五”期间城镇污水处理及再生利用设施建设共投资约5644亿元，其中新增或改造污泥无害化处理处置设施投资294亿元，新增或改造污泥（按含水率80%的湿污泥计）无害化处理处置设施能力6.01万吨/日；2020年发改委与住建部联合印发《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》，明确提出要推进污泥无害化资源化处理处置。

数据显示，我国城镇污水处理厂处理规模已位居世界第一。截至2022年，全国共建成并投入运营4000多座城镇污水处理厂，日总污水处理规模超过2亿立方米，约占全球总污水处理规模的1/5。作为污水处理重要副产物，污泥也伴随污水处理规模的扩大而大量产生。据统计，2019年我国污泥产量已超过6000万吨（以含水率80%计），预计2025年我国污泥年产量将突破9000万吨，污泥处理市场规模或超千亿。

但现实情况却是，污泥卫生填埋的空间越来越小，许多垃圾填埋场已关闭，不断产生的污泥无处可去。更为重要的是，陆地填埋能否达到国家规定的卫生标准，还需要打上一个大大的问号。而即便通过工艺技术将污泥转化为化肥，也只能用于城市园林绿化，干化焚烧成本又高，无法消纳大量污泥。不少专家表示，污泥处置的重点在于降低污泥含水率，如果把含水率降下来，可用性与可处理性就会上升，同时污泥量也会下降。据环保部信息，以2021年为例，我国污泥总量达到了7000多万吨，但污泥脱水处理量仅为3800余万吨，将将过半。污泥脱水，是污泥处置行业的症结所在。

技术与政策，谁是主因

毋庸置疑，污泥处置的技术门槛比污水处理高得多，技术的限制使污泥处理的成本升高，效率较低。与此同时，整个行业基础的政策规划、规范标准等机制并没有建立起来，这使得所谓技术创新也就成了无本之木，无源之水。

针对污泥处理处置，目前成熟的技术分为两派。一派是干化焚烧技术，污泥干化后作为燃料，灰渣可填埋或作建材，如污泥焚烧后化学成分与黏土相近，可以代替黏土作为陶粒的配料。这是污泥无害化处理并充分利用其中能源的解决方案之一，也是国外多地使用的技术。然而，与国外污泥主要来源于生活污水不同，我国的雨污合流系统使得污泥成分复杂，热值不高，焚烧时需外供能源煤或天然气等，这使得污泥掺烧的处理成本高昂。在此背景下，大部分污水处理厂为保证污泥外运渠道通畅，往往还需补贴部分经费给水泥窑、制砖厂、电厂等协同处理的企业。同时，污泥燃烧造成的大气排放问题，也制约着这个路线。另一派技术路线以堆肥进行土地利用为主，又分为厌氧发酵和好氧发酵两种方法。利用污泥好氧堆肥技术生产有机肥，肥料中有机质含量高，经田间试验证明肥效较好，但销售难度较大。

无论是哪种处理方式，污泥都得先脱水。通过浓缩脱水，尽可能地降低含水率的污泥才方便运输，并确保污泥有机物的稳定性，避免腐化后造成二次污染，以便于最终处置。从脱水到干化焚烧、好氧发酵、厌氧消化，污泥处理处置已成为污水处理系统运行中最复杂且花费最高的一部分。同时，在经费方面，国内污泥处理处置费用普遍不到污水厂总运行费用的20％，发达国家的这一费用占比大约为30%~50％。不少污泥项目运营人表示，单纯的污泥处置费用很难覆盖成本，达到利润指标则更为困难。未成形的商业模式，制约着整个行业的技术创新与发展。

从十年间国家系列规划和政策来看，污泥问题及相关付费机制已经得到政府层面的重视，但似乎成效并不显著。2015年发布的《污水处理费征收使用管理办法》，明确了“污水处理费的征收标准，按照覆盖污水处理设施正常运营和污泥处理处置成本并合理盈利的原则制定”。2017年发布的《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》明确提出，城镇污水处理收费标准要补偿污水处理和污泥无害化处置的成本并合理盈利。2019年发布的《城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019—2021年）》再次要求，要尽快将污水处理费收费标准调整到位，原则上应当补偿污水处理和污泥处理处置设施正常运营成本并合理盈利。

但正如环保行业的其他领域，污泥领域的发展同样需要依赖政策的强力驱动。作为污水处理的最后一公里，污泥无疑是难啃的骨头。尽管政策中不断加大对污泥的看重程度，但整个污泥处置领域依旧缺乏连贯的规划，也没有相应的标准，这使得其落地受到阻碍。基于此，行业端也很难发展。当然，这种情况正在改善，去年9月，《污泥无害化处理和资源化利用实施方案》提出，“到 2025 年，全国新增污泥（含水率80%的湿污泥）无害化处置设施规模不少于2万吨/日，城市污泥无害化处置率达到90%以上，地级及以上城市达到 95%以上”。这对行业来说是个好消息。

污泥是个大赛道，对于我国污泥处置市场而言，需求一直存在，技术路线与付费机制是否成熟是其能否快速扩张的关键所在。

破解“围城之殇”，路在何方

尽管技术与付费机制还未达到最理想的匹配程度，但事实是我国污泥处理处置业正加速寻找污泥产出与消纳的平衡关系，污泥处理处置有望“跑起来”。低成本、低难度、多方案是污泥处理处置的通路所在，目前更为迫切的则是城市规划。

除了主流的“厌氧消化+土地利用”“好氧发酵+土地利用”“干化焚烧+灰渣填埋或建材利用”以及“深度脱水+应急填埋”之外，大型燃煤电站正发挥着供电、供热之外的作用，协同消纳城市生产生活产生的污泥与生活垃圾。火电协同污泥资源化利用，是污泥处置的又一方案。在常州，未经处理的污泥经过电厂的干燥机加热干化，而后被传输到原煤斗，与原煤按照比例充分混合，再被送至锅炉焚烧。在此过程中，污泥散发的臭气也被抽气装置吸收。由此，污泥在燃煤电厂变废为宝。

据悉，自2020年投运以来，该污泥发电项目承担了常州约三分之一的一般固废无害化处置任务，已处理污泥21.4万吨，解决了常州的“污泥围城”之困。据测算，项目每年可节省标准煤1.71万吨，减少二氧化碳排放4.53万吨，每年可增发电量6000万千瓦时，还可为建筑混凝土提供6300多吨无害泥渣。

用城市污泥发电，关键是让污泥燃烧。生活污水处理厂送来的污泥含水量往往近80%，怎样才能烧起来？污泥本身具有一定的热值，但偏低，只有经过技术处理，才能变为燃料。形如烤箱的干燥机完成的正是这个任务，污泥经此“瘦身”，成为含水量在30％~40％的干污泥，以及由水蒸气、废气组成的污泥乏气。干化后的乏气经过电厂循环水降温后，形成冷凝废水，前往独立生化废水处理系统，通过物理沉降、生化处理，达标后前往城市污水管网系统。

从技术角度出发，污泥发电不是新鲜事，其采取的依旧是脱水、燃烧的技术路径。解决污泥问题，技术固然重要，当今更为重要的则是城市规划。

浙江省规划显示，到2025年，推广污泥集中焚烧无害化处理，污泥无害化资源化率超过90％。在绍兴，污泥发电收获颇丰。滨海污泥清洁化处置示范项目推行两年来，截至今年7月26日，已累计发电2.6亿千瓦时，消耗污泥80万吨。据了解，该项目把原先适应大型燃煤火电厂的烧煤装置小型化，其烟气污染物排放远低于同类型锅炉国家标准，其中颗粒物和氮氧化物限值仅为国标的六分之一，二氧化硫限值仅为国标的三分之一。项目投入运行两年来，已累计减排二氧化碳约30.6万吨，减排二氧化硫约700吨，减排氮氧化物约1000吨，减排氮氧化物约860吨。

上海正在形成六大区域分片处理的污水污泥处置格局。为加快构建功能更加完善的污水污泥治理系统，2018年7月，上海发布了《上海市污水处理系统及污泥处理处置规划（2017—2035年）》，提出“5010”的总体布局，即规划建设50座城镇污水处理厂（含初期雨水处理厂）、10座污泥处理厂。至2035年，上海全面实现城乡污水管网全覆盖、点源污染全收集全处理、面源污染综合治理、水泥气同治。

放在整个市政的角度看，污泥行业走热本质上源于市政建设的升级，需求创造了价值，市政规划深度影响着污泥处置行业。污泥处理处置产业链上游是污水处理企业、污泥工程建筑商、污泥设备供应商、化学药品企业等；中游环节主体是从事污泥处理的企业；下游环节主体是制肥、建材、填埋等行业的企业。目前，消纳污泥的仅仅是诸如电厂的中游企业，产业链打通之时，行业才能更进一步。