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好氧?厌氧?焚烧? 问题频发的污泥要怎么破局
发布时间: 2021-09-06 15:33:16      点击:
      污泥处理处置从“十一五”期间开始持续走热,成为水务市场新的增长点。至2020年7月,《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》明确将污泥无害化和资源化作为“补短板强弱项”的重点难点,对于处理处置方式也做出了方向引导。据E20研究院发布的《中国污泥处理处置市场分析报告(2020版)》统计,预计到2025年,城镇污泥产生量将超过6200万吨,据此估算,“十四五”规划新增污泥无害化处理规模在5-6.5万吨/日,将会带来225-300亿的市场投资规模。
 
  然而在政策的关注以及市场的火热下,污泥的处境始终尴尬。在近年来中央环保督察组对各省市给出的反馈情况来看,污泥问题始终是各督察组关注的重点,“整个城市没有正规的污泥处理设备”、“污泥堆了13年没人管”等新闻报道显得有些触目惊心。中国人民大学教授王洪臣老师曾在2020上海水业热点论坛上指出,他近年来考察了许多污水处理厂,可以明显感觉到,威胁污水厂稳定运营的第一大因素就是污泥没有出路。
 
  污泥要去哪里,依然是国内环境问题中一个亟待正视、解决的问题。尤其在如今的“双碳”目标下,污泥成为污水处理行业节能减耗、践行碳达峰、碳中和的重要抓手,能源资源回收利用成为重要的方向。近年来,如何选择技术路线成为了行业讨论的热点。E20研究院认为,在确定最终的污泥处理处置方案时,各地在研究确定具体的污泥处理处置工程投资和运营时,应结合本地实际,依据可行性研究报告进行详细测算。面对诸多技术路线的选择,污泥的处理处置要如何破局呢?
 
  环保督察点名污泥处理处置存在问题的地区,污泥处理处置的现状如何?
 
  在最近两年的环保督察反馈中看,几乎可以说从东到西、从南到北,各个大小城市或多或少都存在污泥的问题。我们在其中挑选几个城市,梳理下这些地区污泥处理处置存在的问题,以及其处理处置的现状和难点。
 
  辽宁:采用好氧堆肥或者厌氧消化,实现土地利用或回收沼气
 
  在今年7月第二轮第三批中央生态环保督察中,辽宁省朝阳、阜新等市污泥无害化处理能力严重不足,违法堆存处置问题突出被点名。例如,朝阳市城市生活污水处理厂自2008年投运以来,一直未建设污泥无害化处置设施,朝阳市两块超过10个足球场大的空地堆满了污泥,污泥量超40余万吨。该场地本为临时晾晒场地,没有任何审批手续,却一用13年。公开说明显示,为应急处置污泥,朝阳市住建局给市政府打了26份报告,但依然未能解决问题。
 
  早在2017年12月,辽宁省就印发《辽宁省城镇污水处理及再生利用设施建设“十三五”规划》,规划要建设28座污泥无害化处置项目。其中,将朝阳市污泥处理厂(一期)工程被列入规划工程项目清单,要求朝阳市2019年9月完成工程建设,2020年底前污泥全部实现无害化处置。直到2021年2月5日,朝阳市才与朝阳绿源生物环保科技有限公司签订委托合同,要求对方两年内完成40万吨存量污泥的处置,工艺为好氧堆肥法,计划两年内完成40万吨存量污泥处置工作。
 
  但从目前来看,辽宁省还没有对污泥处理技术以及处置方向进行明确的鼓励和引导。公开信息显示,目前辽宁省规范的污泥安全处理处置设施主要采用综合利用方法处置污泥,即通过好氧堆肥或者厌氧消化方式将污泥进行稳定化、无害化、减量化,并通过污泥肥料土地利用或回收沼气实现污泥的资源化,其他污泥处理主要采取垃圾处理厂简单填埋及临时堆放方式。在E20研究院发布的《报告》中指出“十三五”期间,在我国东北地区,辽宁省城镇湿污泥产量最高,估算2020年的污泥产量相比2015年增加了28%。
 
  事实上,在第一轮中央环境保护督察及“回头看”通报了污泥违法堆存问题后。E20就曾与污泥处理处置产业技术创新战略联盟、国家环境保护技术管理与评估工程技术中心在北京举办了专家论证会,专家指出,地方政府是污泥处理处置的责任主体,关于污泥的去向,地方政府需要发挥责任主体的作用,推动污泥行业的健康发展。首先政府需要明确自身责任主体地位。同时E20研究院指出,污泥目前的主要出路为厌氧消化后的沼气利用和土地利用,好氧发酵后的土地利用,以及污泥干化脱水后的焚烧处置。由于污泥农用受政策限制,目前污泥的土地利用仍然以园林绿化用土、盐碱地修复等为主。
 
  河南:优先考虑土地资源化利用、建材利用和焚烧发电
 
  同样是在今年进行的第二轮第三批中央生态环保督察中,河南省开封市兰考县因为6600吨污泥堆存在污水厂内,被督察组点名。
 
  中国水网查阅开封市生态环境局日前披露的《开封市2020年度固体废物污染环境防治信息公告》,《公告》中提到,兰考县城区三座污水处理厂目前污泥堆放量约6500吨,从2019年6月份至今所产生的污泥处于堆放状态。《公告》表示,兰考县要求三座生活污水处理厂分别建设符合规范的污泥堆放厂棚,三座污水处理厂分别投资20余万元建成临时污泥堆放厂棚,待县污泥处置厂建成后,将污泥统一输送到污泥处置厂进行集中处理。
 
  据了解,开封市几座污水处理厂(东区、西区污水处理厂、马家河污水处理厂)所产的污泥由开封市污泥应急处理厂处置,2020年共处理污泥约7万余吨(污泥含水率约80%)。污泥应急处理厂生产工艺采用隔膜压滤机将含水率80%左右的污泥稀释调理后,以隔膜压滤机二次压榨使泥饼含水率降至60%以下(泥饼经第三方谱尼测试检测结果含水率为46.9%),减量减重约55%。处理后的污泥用作绿化苗圃使用。
 
  2019年,河南省住房和城乡建设厅关于印发《河南省城镇污水处理厂污泥集中处理处置管理办法(试行)》的通知中强调,河南省污泥处理处置工作要优先考虑土地资源化利用、建材利用和焚烧发电等利用方式。行政区域内或周边建有垃圾焚烧厂、水泥厂、热电厂的地区,可优先考虑采用干化焚烧技术处理处置污泥;卫生填埋可作为应急处置方式。
 
  在今年5月发布的《开封市2021年水污染防治攻坚战实施方案》中强调,开封市要压减污泥填埋规模,鼓励采用“生物质利用+焚烧”等处置模式,将垃圾焚烧发电厂、水泥窑、燃煤电厂等协同处置方式作为污泥处置的补充。依法查处取缔非法污泥堆放点,禁止重金属等污染物不达标的污泥进行土地利用。2021 年底,市区和县城污泥无害化处置率分别达到 95%、85%以上。
 
  2021年7月,河南省对开封市污泥和餐厨废弃物综合利用项目进行招标,为开封市市域范围生活污水处理厂、河道清淤、市政管网清淤、自来水厂产生的污泥等进行处理,做到应收尽收,总投资为3.6亿。
 
  西安:焚烧+建材利用
 
  第二轮第三批中央生态环保督察中向西安反馈,西安市污泥无害化处置能力不足,当时要求应于2020年底前建成8座污泥处置场,但目前仅建成投运3座。
 
  据西安市生态环境局发布的《2020年度固体废物污染防治有关信息公告》显示,2020年西安市26座城市污水处理厂共计产生污泥878383.01吨,日均2406.53吨。目前通过污泥处置政府购买服务、应急处置、卫生填埋等多种方式,做到了日产日清、厂内无堆存,无害化处置率稳定在90%以上。
 
  E20研究院《报告》中提到,在我国西部地区,四川、广西、西安城镇湿污泥产量相对较高,均超过100万立方米。为了解决污泥增量问题,陕西省提出在2020年前,规划新增污泥处理处置能力4872吨/日(“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划为4333吨/日)。
 
  陕西省禁止处理不达标的污泥进入耕地,根据2019年发布的《西安市污泥安全处置工作实施方案》中指出,西安市主城区采用焚烧+建材利用的处置路线,周边区县结合当地实际情况,可采用土地利用或焚烧+建材利用等处置路线。
 
  今年5月,《西安市2021年污泥安全处置工作实施方案》印发。《方案》明确,到2025年,新建污泥处置厂、热电厂污泥掺烧项目共计10个,并鼓励有资质、有能力的社会企业参与。
 
  深圳:厂内深度脱水+焚烧掺烧
 
  在2018年第一轮中央环保督察“回头看”中,督察组发现深圳等6个地市均存在非法转移倾倒污泥问题。
 
  深圳市是我国南部重镇,在污泥处理问题上比较有代表性。实际上,早在2016年,深圳市人民政府印发《深圳市固体废物污染防治行动计划(2016—2020年)》提出到2020年,污水处理厂污泥处理能力超过4000吨/日,实现本地处置率100%的工作目标,在处理技术上,确定了“厂内深度脱水减量+综合利用为主”的技术路线。
 
  值得一提的是,在几年的摸索中,深圳针对污泥处置的技术路线有了明确的变化,更加明确了要全面推行“厂内深度脱水+焚烧掺烧”的技术路线。中国水网查阅到2020年12月发布的深圳市水务局关于《落实中央生态环境保护督察整改情况公示(关于生活污泥违法倾倒问题)》中提到,深圳市的污泥处理处置要全面推行“厂内深度脱水+焚烧掺烧”技术路线。优化前端厂内深度脱水技术工艺和设施布局,将污泥含水率降至40%以下,做好与后端焚烧掺烧的技术工艺衔接。
 
  据E20研究院数据估算2020年广东省城镇湿污泥产量增至653万立方米,稳居东部地区最高。作为污泥产量大省,广东省各地决定加快推进实施污泥干化焚烧这一高效的处理处置技术已达到“十三五”污泥处置目标。也是在这样的背景下,海丰电厂污泥耦合燃煤全量处置项目(规模6000吨/日、含水率80%)应运而生。2021年4月,该项目顺利投产,利用污泥耦合掺烧技术进行“全链条、全闭环”处置,实现市政污泥的“无害化、资源化、能源化”。
 
  综上,目前我国污泥处理处置问题依然面临处理处置能力不足、出路不通以及资金等问题。
 
  减量化压力下,全国新增项目以干化焚烧为主
 
  如今污泥处理处置技术的讨论早已趋于尘埃落定,经过多年探索,我国污泥处理处置行业主要形成了稳定化处理与安全处置的四条主流技术路线:“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”,支撑着我国污泥处理处置问题的解决。随着污水处理厂的提标改造,污泥处置延伸出了耦合垃圾焚烧、水泥窑协同处置、参与土壤修复等路径,技术工艺突破瓶颈。
 
  根据E20研究院调查显示,由于以前我国污泥处理以填埋作为主要方式,因此在目前污泥的存量项目中,干化脱水后的填埋占比依然为最高,在新增项目中,处理方式以干化为主,2020年污泥干化脱水占比约为72%,较2019年增加了5个百分点。在处置方式中,焚烧占比呈现逐渐增加的态势,占比已经达到30-40%左右。
 
  在地域分布上,污泥焚烧和干化是华东地区应用最为广泛的污泥处理技术;东北地区、华东地区和华中地区则为污泥好氧堆肥技术;此外,厌氧消化设施在华东、华北和华中地区亦广泛建设。
 
  碳中和背景下,污泥处理处置未来发展方向
 
  污泥的问题暴露了我国污水基础设施的严重短缺,同时污泥资源化的出路始终打不通,也成为了污泥治理最为根本的难点。据统计,目前仍然有40-50%左右的污泥尚未追溯到终端处置方式,或是虽然进行了无害化处理,但未得到有效的妥善处置,困扰行业多年的污泥终端出路问题仍未解决。
 
  E20环境平台合伙人曹斌博士在“2020(第十二届)上海水业热点论坛”上指出,在生态文明的逻辑下,必须从“头痛医头脚痛医脚”为特征的单点技术创新升级到以“辨证施治,统筹决策”的系统方案突破,打造污泥处理处置全生命周期服务的系统路径。
 
  正所谓“通”才“不痛”。在双碳战略下,污泥成为污水处理行业节能减耗、践行碳达峰、碳中和的重要抓手,能源资源回收利用成为重要的方向。如何将价值链条打通,也成为了行业的热点。
 
  其中,污泥焚烧后的热能利用,以及污泥厌氧消化后的沼气利用,普遍受到行业高度重视。2021年6月国家发改委发布的《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》中关于污泥资源化利用的部分,明确指出在土地资源紧缺的大中城市推广采用“生物质利用+焚烧”、“干化+土地利用”等模式。
 
  近年来,对于技术路线如何选择的讨论也不少。北京建筑大学郝晓地教授曾旗帜鲜明的指出,干化焚烧而非厌氧消化乃污泥处置的终极方向,污泥用两个字或者是两个极端可以概括:“扔”、“烧”,其他路都行不通,污泥乱扔也注定是死路一条,因此,最后只有去“烧”。
 
  在2020(第十二届)上海水业热点论坛上,中国人民大学教授、博士生导师、环境学院副院长、低碳水环境技术研究中心主任王洪臣指出,建议参考欧美经验,制定合理的污泥农用标准,在严格监管下,旗帜鲜明地鼓励满足标准的污泥经厌氧消化或好氧发酵后进行规模化农业循环利用,彻底解决污泥出路问题,解除对污水处理厂安全运营的威胁。
 
  而近期农业农村部有机肥最新标准(NY525-2021)开始发布实施,其中明确禁止选用污泥等存在安全隐患的作为有机肥原料。针对这一标准,水煮君在其公众号文章中也提出,农业部并没有封杀掉污泥产物不能用于农业生产,也没有说不能进行土地资源化利用,只是又重新强调了不能用于深加工制有机肥而已。不做有机肥,进入土地利用是可以的,照样符合“从哪里来,回哪里去的”资源化绿色循环理念。
 
  “凯叔”也指出,有机肥新标准NY525-2021明确规定:禁止采用污粉煤灰、钢渣泥等存在安全隐患的禁用物料制造有机肥。有机肥是流通的商品,国家经过审核后会给有机肥批号,这样才能在市场上流通、销售、赚取利润。而同样为国家权威部门出具的国字号标准,却给污泥农用开出了道路。《农用污泥污染物控制标准》GB4284-2018颁布,从2019年6月1日已经开始实施,比有机肥NY525-2021早了2年。这个标准中对污泥的定义、种类、用途做了详细约定,适用于城镇污水处理厂的污泥在耕地、园地和牧草地时的污染物控制;注意:没有说污泥不能农用、不能耕地。而且,这个标准的农用和做有机肥是两个概念。农用是指:经过稳定化、无害化处理后,满足农用标准的市政污泥产品可以进行农用。而污泥有机肥是:经过处理后的污泥制成有机肥进行销售。
 
  而发改委、住建部联合颁发的《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行)》和业界有一个对技术优先序的统一认识:厌氧消化后污泥泥质达到限制性土地利用标准时,优先考虑采用;调研土地资源状况,优先研究污泥土地利用的可行性;不具备土地利用条件时,考虑采用焚烧及建材利用处置方式;无法土地利用且不具备焚烧和建材利用条件时,采用填埋处置。清华大学环境学院教授、博士生导师王凯军指出,目前主流的四种技术路线都是国内外证明可行的技术路线,虽然还不可能做到十全十美,但是如果能做到因地制宜,结合企业自身情况和外界环境,根据不同地区的土地情况和经济发展条件来决定如何处理处置,这四种技术路线都是目前可行的。而且业界也在不断进行创新。
 
  如在长三角、珠三角和一些大型省会城市,土地资源短缺,污泥焚烧可能是主要的技术方向。而焚烧并不代表资源化利用率低了,因为在这个过程中仍有多种资源可以回收。而在地级市及以下地区或土地资源丰富的地区,可以考虑处理后的污泥归土的处置方式。
 
  同济大学环境科学与工程学院院长、城市污染控制国家工程研究中心主任戴晓虎强调,在碳中和的背景下,未来污泥处理处置应以节能降耗及资源能源回收为目标,通过现有技术提升与绿色低碳技术开发,实现过程能耗降低、化学药剂替代、逸散性温室气体控制,以及生物质清洁能源回收等,以提升我国污泥处理处置的碳减排水平。
 
  9月16日、17日,2021(第十三届)上海水业热点论坛也将“低碳发展下的污泥能源利用”作为重点议题之一。论坛现场将拟邀,中国人民大学环境学院副院长王洪臣、同济大学环境科学与工程学院院长戴晓虎等行业专家将做主题分享及观点对话。同时,E20研究院数据中心将发布重磅报告——《污泥市场商机密报》。
 

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