清華大學(xué)王凱軍：污泥資源化利用的瓶頸與發(fā)展方向

水處理網(wǎng)訊:參加過好幾屆中國(guó)給水排水污泥論壇，講過厭氧工藝，也系統(tǒng)介紹過清華大學(xué)的污泥處理處置技術(shù)和污泥焚燒熱解工藝。去年講了我們的一些實(shí)踐，這次主要圍繞之前的話題，看能否發(fā)現(xiàn)一些新的問題，跟大家一起來探討。

1 城鎮(zhèn)污水污泥市場(chǎng)的政策和機(jī)遇

提起污泥處理，以前更多是環(huán)保問題和建廠本身的問題。從開啟中央環(huán)保督察開始，污泥處理成為跟各廠、企業(yè)負(fù)責(zé)人的烏紗帽有密切關(guān)系的問題。在中央環(huán)保督察中，一些大的公司因?yàn)槲勰鄦栴}倒閉了，很多污泥堆在廠里不敢出去，下一步污泥的處理處置問題非常嚴(yán)重?！八畻l”中明確指出，現(xiàn)有污泥處理處置設(shè)施應(yīng)于2017年底前基本完成達(dá)標(biāo)改造，地級(jí)及以上城市污泥無害化處理處置率應(yīng)于2020年底前達(dá)到90%以上?！笆濉币?guī)劃中指出，“十三五”期間要新增或改造污泥(含水率80%污泥)無害化設(shè)施處置能力6萬噸/日。由此可見，國(guó)家對(duì)污泥處理處置的要求非常高。我國(guó)污水處理發(fā)展非常快，十二五規(guī)劃中指出要對(duì)污泥處理投資300多個(gè)億，我國(guó)2020年污泥產(chǎn)量預(yù)計(jì)12萬噸/日污泥，十三五期間要求新增6萬噸/日處理能力，每噸污泥處理40萬的投資計(jì)算，總投資額240多億，五年內(nèi)完成投資。對(duì)中央財(cái)政來講，幾千億已經(jīng)投下去了，這些錢應(yīng)該也不是問題。

關(guān)于污泥處理處置，我國(guó)已經(jīng)出臺(tái)了一系列的政策法規(guī)，如2000-2002年期間《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》；2009年住建部、環(huán)保部和科技部聯(lián)合出臺(tái)《污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策（試行）》；2010年環(huán)保部出臺(tái)《污泥處理處置污染防治最佳可行技術(shù)指南》、《城鎮(zhèn)污水廠污泥處理處置技術(shù)規(guī)范（征求意見稿）》，住建部出臺(tái)《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南（試行）》，等等。政策明晰，國(guó)家要求明晰，資金有保證，標(biāo)準(zhǔn)也完善，為什么污泥處理、處置市場(chǎng)卻遲遲啟動(dòng)不了？國(guó)家污泥無害化處理處置率應(yīng)于2020年底前達(dá)到90%以上，而目前的污泥處理率卻只有30%，為何有這么大的差距？我們先從技術(shù)上找問題。

2 污泥處理處置技術(shù)進(jìn)展和問題分析

1、厭氧工藝發(fā)展的技術(shù)瓶頸

厭氧工藝發(fā)展存在以下技術(shù)瓶頸：微生物共同體破壁非常困難；由于泥沙問題導(dǎo)致效率低；厭氧系統(tǒng)能量?jī)糨敵龅蛯?dǎo)致大家沒有熱情。

國(guó)內(nèi)污泥厭氧消化新技術(shù)的發(fā)展與時(shí)俱進(jìn)，高濃度厭氧發(fā)酵、新材料（設(shè)備）應(yīng)用和水熱等技術(shù)要求高的技術(shù)均已經(jīng)掌握。在攪拌設(shè)備的多樣性、反應(yīng)器材料及形狀、厭氧發(fā)酵技術(shù)、沼氣利用途徑等方面，我們均做了一系列的探索與實(shí)踐。在攪拌設(shè)備上，最早是蛋型、立式的，后來發(fā)現(xiàn)做成蛋型混凝土池的攪拌設(shè)備很費(fèi)錢，所以有了鋼結(jié)構(gòu)池型，對(duì)應(yīng)的攪拌形式和設(shè)備也更加多元化了。在工藝上，863做了攻克，我們特別提出了兩相的工藝和熱水解等技術(shù)，且技術(shù)上都已有所突破。在沼氣產(chǎn)物的利用上，不但可以進(jìn)行發(fā)電，還能提純沼氣。可以說，國(guó)內(nèi)污泥厭氧消化新技術(shù)的發(fā)展是與時(shí)俱進(jìn)的，充分跟蹤了國(guó)際新進(jìn)展和問題分析，高濃度厭氧發(fā)酵、新材料(設(shè)備)應(yīng)用和水熱等高要求技術(shù)也均已掌握。

2、我國(guó)污泥堆肥技術(shù)瓶頸基本解決

在好氧堆肥上，關(guān)于臭氣、氧的測(cè)定及控制等問題，我國(guó)也有長(zhǎng)足的進(jìn)步。

目前國(guó)內(nèi)污泥堆肥技術(shù)已基本實(shí)現(xiàn)了工程大型化、設(shè)備國(guó)產(chǎn)化、控制智能化、污泥高效穩(wěn)定化的國(guó)際技術(shù)水平，基本完成了污泥好氧堆肥工藝的開發(fā)，臭氣污染等環(huán)境影響在技術(shù)上也得到解決。

3、污泥噴霧干化-焚燒技術(shù)工程案例

國(guó)產(chǎn)化的污泥處理設(shè)備不多，我們課題組用了近十年的時(shí)間，建立了十余個(gè)大型污泥噴霧干化－焚燒技術(shù)應(yīng)用工程，總計(jì)處理量超過5000t/d（80%含水率），建立1200t/d的噴霧干燥工程，這也是目前行業(yè)內(nèi)最大的污泥噴霧干燥單體工程。

3 污泥處理處置問題的政策分析

隨著污水處理事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)污泥處理發(fā)展歷程可以分為以下四個(gè)階段：發(fā)展初期、起步期、超常規(guī)發(fā)展期與成熟期。在這些階段，我們沒有充分吸取經(jīng)驗(yàn)，分別犯了不同的錯(cuò)誤。

在污水處理發(fā)展初期，天津紀(jì)莊子、北京高碑店、杭州四堡等一大批大型污水處理廠采用了正確的技術(shù)路線。到了起步期，大概從上世紀(jì)90年代中期開始，由于污水處理廠和垃圾處理同屬一個(gè)部門管，在政府引導(dǎo)下導(dǎo)致污泥脫水后直接放到填埋廠了。在可研報(bào)告中，就把填埋廠作為污泥處理的最終目的地。經(jīng)過很長(zhǎng)一段時(shí)期后大家才認(rèn)識(shí)到填埋廠不能作為污泥消納廠。污水處理進(jìn)入快速發(fā)展期，上世紀(jì)末開始我國(guó)引進(jìn)了國(guó)外所謂的先進(jìn)技術(shù)，即低負(fù)荷氧化溝技術(shù)，否定了污泥厭氧穩(wěn)定，錯(cuò)誤地選擇了低負(fù)荷、高投資、高能耗的延時(shí)曝氣，采用好氧污泥穩(wěn)定方法。

隨著技術(shù)的不斷成熟和經(jīng)驗(yàn)積累，污水處理開始進(jìn)入成熟期。2010年環(huán)保部辦公廳發(fā)文并指出，污水處理廠以貯存（即不處理處置）為目的將污泥運(yùn)出廠界的，必須將污泥脫水至含水率50%以下。行業(yè)將該文件誤讀，導(dǎo)致全國(guó)各地全部建高干脫水設(shè)施，也要加石灰（有的甚至要加到10%）。這不是污泥減量，而是污泥增量。中國(guó)污泥處理界選擇高干脫水工藝將阻礙污泥處理技術(shù)發(fā)展，導(dǎo)致市場(chǎng)上出現(xiàn)劣幣驅(qū)逐良幣的現(xiàn)象。我們可以思考一個(gè)問題，為什么全世界不走這個(gè)技術(shù)路線，中國(guó)卻偏要走這個(gè)技術(shù)路線？這是不是一條正確的技術(shù)路線？我個(gè)人多次在會(huì)議上指出，這是一條錯(cuò)誤的技術(shù)路線。

今年年初，天津市人民政府辦公廳出臺(tái)了《天津市城鎮(zhèn)污水處理廠管理辦法》，要求建設(shè)單位按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行污泥處置，保證污泥無害化。這也是第一個(gè)城市層面出文明確規(guī)范污泥處理的運(yùn)行和規(guī)范，但把責(zé)任推給了國(guó)家，這也是一個(gè)問題。我認(rèn)真學(xué)習(xí)了該設(shè)計(jì)規(guī)范，其中并沒有說應(yīng)該怎么辦或者強(qiáng)制怎么辦。為什么國(guó)外污泥廠都是用厭氧消化或堆肥，我國(guó)卻并沒有把厭氧消化和污泥堆肥作為強(qiáng)制性要求納入污水處理規(guī)范？我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)要求達(dá)到穩(wěn)定化率，但卻缺乏考核方法和考核指標(biāo)。現(xiàn)在的監(jiān)督檢查并不檢查污泥是否穩(wěn)定，是否達(dá)到40%的削減率，這也導(dǎo)致我國(guó)的污泥處理不上處理設(shè)施。國(guó)家職能部門和技術(shù)界能否把污泥處理的指標(biāo)作為考核城市污水處理廠必備要素？

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污水處理到污泥處理后，經(jīng)過脫水或者高干脫水，就會(huì)填埋或者混合焚燒。焚燒的路子不通，好氧堆肥到土地利用的路子也不是非常通順，這就是污泥處理處置的瓶頸和障礙。

1、污泥的土地利用

第一是業(yè)界自己的問題。通常好氧堆肥后要進(jìn)行土地利用，但是幾十、幾百萬噸的污泥要土地利用，涉及到污泥的儲(chǔ)存、運(yùn)輸中轉(zhuǎn)與發(fā)放。污泥發(fā)放到農(nóng)民手里要幾千、幾萬個(gè)人的行業(yè)支撐，而我們現(xiàn)在并沒有這個(gè)行業(yè)支撐。有沒有途徑解決這個(gè)問題？可以從政府和企業(yè)兩個(gè)方面想辦法，當(dāng)然兩者的解決途徑是完全不同的。這里給出兩個(gè)案例。

以北京市以園林局為主導(dǎo)的相關(guān)研究為例，堆肥污泥園林利用干基用量2-4噸相對(duì)安全，每年可消納北京城市污泥量約200萬噸，僅需林地20萬畝。全市有1700萬畝林地，北京林地土壤有機(jī)質(zhì)僅0.5-0.8%，提升到發(fā)達(dá)國(guó)家的3%，市林地土壤改良有機(jī)肥需求潛力8.5億噸。《北京市新一輪百萬畝造林綠化行動(dòng)計(jì)劃》到2022年，要新增森林綠地濕地面積100萬畝，初步估算建設(shè)總投資約為406億元，百萬畝造林里對(duì)土壤和肥料的需求也是巨大的。從園林局的角度解決這一問題也不是不可能的。所以說，主體從水務(wù)部門變?yōu)閳@林部門是解決問題的鑰匙。

從建國(guó)之初至今，土地政策發(fā)生了巨大的變化，土地流轉(zhuǎn)是其中一個(gè)很大的變化。下面介紹一個(gè)企業(yè)利用土地流轉(zhuǎn)進(jìn)行沼渣沼液利用的例子。對(duì)于沼液的消納問題，以前該企業(yè)選擇把沼液拉到田間地頭，并且買了沼液存儲(chǔ)罐給當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)民，大家很愿意使用。然而，一旦企業(yè)如果向農(nóng)民收錢，農(nóng)民就不愿意用了。后來該企業(yè)自己流轉(zhuǎn)了2000畝土地，利用沼液進(jìn)行特色種植，打造了自己的品牌。此舉不僅實(shí)現(xiàn)了沼液的消納，還減少了沼液脫水和處理的費(fèi)用，每年可節(jié)約成本一兩百萬，收益更多。如果做污泥處理的人同樣進(jìn)行土地流轉(zhuǎn)，借助市場(chǎng)同樣可以做很多事。因此我們說，污泥資源化利用要依靠政府的手和市場(chǎng)的手兩手發(fā)力。

2、污泥消化：世界范圍污泥厭氧消化的統(tǒng)計(jì)

厭氧消化作為中間環(huán)節(jié)，在這里就不細(xì)說了。相對(duì)來說，農(nóng)業(yè)畜禽養(yǎng)殖領(lǐng)域的厭氧消化做的比較好，我國(guó)市政行業(yè)由于在厭氧消化領(lǐng)域的實(shí)踐不足，污泥厭氧消化處于較低的水平，在反應(yīng)器的建造和設(shè)計(jì)理念上比較陳舊，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外同行。與國(guó)內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域厭氧應(yīng)用、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域沼氣工程的水平的差距都較大。使得我們?cè)跍厥覛怏w減排、節(jié)能降耗上缺乏抓手。因此，要依靠全社會(huì)的力量共同推動(dòng)厭氧消化，厭氧消化技術(shù)才能有比較大的發(fā)展。

3、國(guó)人對(duì)污泥干化焚燒工藝的誤讀

對(duì)于污泥干化焚燒工藝，國(guó)人有一系列的誤讀，主要體現(xiàn)在如下三個(gè)方面：一是認(rèn)為污泥干化焚燒是一種高能耗工藝，二是認(rèn)為污泥焚燒是一種高碳排放工藝，三是認(rèn)為污泥焚燒特性與垃圾相同是二噁英排放源。然而在國(guó)際上，無論是歐洲、美國(guó)、日本，污泥干化-焚燒都是主導(dǎo)性工藝或主導(dǎo)工藝之一。我國(guó)政策法規(guī)也鼓勵(lì)污泥焚燒，但是由于技術(shù)界的誤解，導(dǎo)致公眾對(duì)污泥干化焚燒有很大誤解。最近，歐洲由于要從焚燒灰中回收磷，把協(xié)同焚燒基本取締了，走單一焚燒的技術(shù)路線。相信幾年后等我們想回收磷的時(shí)候，一定也會(huì)回到國(guó)際技術(shù)路線上來，走單獨(dú)焚燒的技術(shù)路線。因?yàn)橐厥樟?，焚燒可能是最?jīng)濟(jì)的方式。

最后，我想說污泥處理處置的障礙不僅僅來源于技術(shù)、政策，更多是業(yè)界自己存在障礙，所謂“破山中賊易，破心中賊難”。謝謝大家！

【提問】

提問：您講污泥無害化處理后是重要的資源。在污泥工藝處理處置上，焚燒是一個(gè)比較大的方向。一方面污泥作為一種資源應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行二次利用，另一方面污泥焚燒以后資源價(jià)值就會(huì)大大降低，我們應(yīng)如何權(quán)衡這個(gè)問題？如何把握污泥今后的處置方向？

王凱軍：污泥最終的處理路徑主要有兩個(gè)，一是回到土地，二是作為建材等固體回收。要因地制宜，根據(jù)不同地區(qū)的土地情況和經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件來決定如何處理處置。在長(zhǎng)三角、珠三角和一些大型省會(huì)城市，土地資源短缺，污泥焚燒可能是主要的技術(shù)方向。而焚燒并不代表資源化利用率低了，因?yàn)樵谶@個(gè)過程中仍有多種資源可以回收。第一，國(guó)外作為磷回收的主要技術(shù)途徑現(xiàn)在才開始；第二，焚燒后的灰用來做建材比原污泥更加有利，也比沒有焚燒完利用更加經(jīng)濟(jì)，作為建材的回收利用是更好的。我們現(xiàn)在做建材基本上跟制磚放在一起，而制磚要再燒一次，這對(duì)污染的控制還是存在一定問題的。在地級(jí)市及以下地區(qū)或土地資源豐富的地區(qū)，污泥處理處置政策可以分兩類：一是農(nóng)業(yè)直接利用，二是林業(yè)、園林的利用。兩類利用情況不一樣，標(biāo)準(zhǔn)也不太一樣。污泥大部分進(jìn)入林業(yè)直接利用，只有在非常安全可靠的情況下，才能進(jìn)入農(nóng)業(yè)直接利用。

原標(biāo)題:清華大學(xué)王凱軍：污泥資源化利用的瓶頸與發(fā)展方向