高濃度有機(jī)廢水行業(yè)發(fā)展趨勢與機(jī)遇分析

來源：《CE碳科技》微信公眾號

作者：中城環(huán)境 李強(qiáng)、陳剛、劉一夫、國瑞峰、石歡、肖楊依等

李強(qiáng)：現(xiàn)就職于中城環(huán)境第八事業(yè)部，高級工程師，曾擔(dān)任多個千噸級以上滲濾液處理項(xiàng)目負(fù)責(zé)人并多次獲得省部級設(shè)計(jì)獎項(xiàng)。作為主要編制人參編了住建部和協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)，2020年入選中國城市環(huán)境衛(wèi)生協(xié)會第一批“環(huán)衛(wèi)行業(yè)青年人才”。目前主要從事高濃度有機(jī)廢水的相關(guān)設(shè)計(jì)和設(shè)備開發(fā)工作。

近年來，高濃度有機(jī)廢水行業(yè)作為我國重點(diǎn)鼓勵的產(chǎn)業(yè)，發(fā)展空間持續(xù)打開，已成為支撐經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和保障國家安全的戰(zhàn)略性和基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。但隨著垃圾分類的推進(jìn)、垃圾處理方式的轉(zhuǎn)變以及排放標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整，高濃度有機(jī)廢水水質(zhì)特點(diǎn)發(fā)生了變化，處理工藝亟待革新。此外，運(yùn)行成本高、運(yùn)營管理水平低等問題也需要市場革新予以完善。由此可見，高濃度有機(jī)廢水行業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

本文深入分析高濃度有機(jī)廢水行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和發(fā)展機(jī)遇，以期為企業(yè)探索把握行業(yè)快速發(fā)展帶來的業(yè)務(wù)機(jī)會提供指引。

一、高濃度有機(jī)廢水行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1、高濃度有機(jī)廢水來源

各類垃圾在收集和處理處置過程中，經(jīng)過壓實(shí)、發(fā)酵等物理、生物及化學(xué)作用均會產(chǎn)生高污染物濃度的滲瀝液或沼液。高濃度有機(jī)廢水按其產(chǎn)生來源分為垃圾填埋場滲瀝液、垃圾焚燒發(fā)電廠滲瀝液、垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站滲瀝液、廚余（餐廚）垃圾厭氧沼液以及處理上述廢水產(chǎn)生的濃縮液。

2、處理工藝

高濃度有機(jī)廢水處理技術(shù)經(jīng)過幾輪升級，主流工藝路線逐漸成熟和標(biāo)準(zhǔn)化。高濃度有機(jī)廢水的處理一般可分為前端的預(yù)處理技術(shù)、生物處理技術(shù)和深度處理技術(shù)等，由于滲瀝液污染較大，為滿足達(dá)標(biāo)排放，一般采用組合工藝。目前，市場上形成技術(shù)工藝不斷發(fā)展并趨于穩(wěn)定，常規(guī)處理工藝分別有“MBR+納濾+反滲透”、“MBR+高級氧化+生化強(qiáng)化工藝”、“碟管式反滲透”、“其他新型生物處理技術(shù)”。

3、政策導(dǎo)向

近年來，為加快城鎮(zhèn)垃圾滲瀝液以及相關(guān)污水處理行業(yè)的發(fā)展，國家先后印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)城鎮(zhèn)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》、《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》、《“十四五”黃河流域城鎮(zhèn)污水垃圾處理實(shí)施方案》等鼓勵性政策（表1），為高濃度有機(jī)廢水行業(yè)的發(fā)展提供了良好的發(fā)展環(huán)境。

表1 高濃度有機(jī)廢水行業(yè)相關(guān)政策

二、高濃度有機(jī)廢水行業(yè)痛點(diǎn)

2020年中國城市環(huán)境衛(wèi)生協(xié)會與中環(huán)協(xié)垃圾滲瀝液處理專業(yè)委員會對全國滲瀝液開展了調(diào)研工作，調(diào)研共涉及205個滲瀝液工程項(xiàng)目樣本，調(diào)研結(jié)果表明高濃度有機(jī)廢水處理行業(yè)從技術(shù)應(yīng)用、運(yùn)行成本、運(yùn)營管理等方面均存在部分痛點(diǎn)問題。

1、技術(shù)應(yīng)用

（1）主流技術(shù)對部分水質(zhì)適應(yīng)性差

調(diào)研數(shù)據(jù)表明目前國內(nèi)主要使用的工藝為《生活垃圾滲瀝液處理技術(shù)規(guī)范》（CJJ150-2010）中推薦的“預(yù)處理+主處理+深度處理”技術(shù)路線，主體工藝為“厭氧+MBR+膜深度處理”、“MBR+膜深度處理”的占比約78%，膜深度處理包含NF、RO和DTRO；“兩級DTRO”為主體的工藝，占比約11%；“生化+高級氧化”為主體的工藝，占比約5%；“機(jī)械蒸發(fā)”為主體的工藝，占比約4%，其他工藝占比約2%。

如表2所示，由于不同類型的高濃度有機(jī)廢水具有不同的水量和水質(zhì)特點(diǎn)，如果采用相同設(shè)計(jì)工藝及參數(shù)，會造成個別領(lǐng)域應(yīng)用效果不理想。如廚余（餐廚）沼液中的SS、油脂等污染物質(zhì)對膜生物反應(yīng)器（MBR）的超濾系統(tǒng)膜通量有較大影響，嚴(yán)重影響膜系統(tǒng)出水穩(wěn)定性。

表2 高濃度有機(jī)廢水水質(zhì)特征及處置難點(diǎn)

（2）濃縮液

高濃度有機(jī)廢水處理技術(shù)經(jīng)過幾輪升級，主流工藝路線逐漸成熟和標(biāo)準(zhǔn)化。“全量化”是對任何污染控制技術(shù)或設(shè)施的基本要求，但國內(nèi)垃圾滲瀝液處理的主流工藝“厭氧生物處理＋MBR＋納濾+反滲透”由于會在處理過程中會產(chǎn)生濃縮液，無法實(shí)現(xiàn)全量化處理。

對于垃圾滲瀝液為代表的高濃有機(jī)廢水來說，全量化處理應(yīng)滿足兩個重要條件：一是最終處理出水要足量、達(dá)標(biāo)；二是重點(diǎn)控制物質(zhì)（如核心污染物—總氮、影響分離技術(shù)單元運(yùn)行的關(guān)鍵物質(zhì)—鹽分等）的去向或歸宿應(yīng)明確且合理。因此，對于“膜法工藝”，必須確保鹽分從體系中有效去除才能實(shí)現(xiàn)整體工藝的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，而對于“無膜法工藝”，其運(yùn)行管理的最大挑戰(zhàn)是有機(jī)物與氮指標(biāo)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。此外，還有一些滲瀝液蒸發(fā)處理項(xiàng)目，本質(zhì)上與膜法工藝類似，均屬于分離技術(shù)路線。

2、投資和運(yùn)行成本

滲瀝液項(xiàng)目投資多處于1001-5000萬元之間，占比48%；最少的處于1000萬元以下，占比8%；而投資處于5001-10000萬元之間及10000萬元以上的，分別占比21%和23%。不同規(guī)模的滲瀝液處理項(xiàng)目，其單位投資也不同。通過實(shí)際調(diào)研發(fā)現(xiàn)，越是規(guī)模大的項(xiàng)目，越是引起高度重視，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)越高，單位投資增大。

目前我國滲瀝液處理運(yùn)行噸水電耗在30~80kWh不等，工藝選擇通常犧牲能耗來換取產(chǎn)水的達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致運(yùn)行成本相對較高，成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的重點(diǎn)問題。調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，滲瀝液項(xiàng)目處理規(guī)模小于500m3/d，運(yùn)行費(fèi)用為60-80元/m3；規(guī)模為500-1000m3/d，費(fèi)用大于80元/m3；規(guī)模大于1000m3/d，費(fèi)用為60-80元/m3。

3、運(yùn)營管理

多數(shù)項(xiàng)目運(yùn)營管理粗放導(dǎo)致高達(dá)90%以上項(xiàng)目運(yùn)行規(guī)模與設(shè)計(jì)規(guī)模存在負(fù)偏差，個別案例偏差達(dá)到50%以上。填埋場實(shí)際運(yùn)行處理量與設(shè)計(jì)規(guī)模的偏差，一方面是由于填埋場封場造成滲瀝液量減少，填埋場滲瀝液水質(zhì)變動太大，導(dǎo)致原設(shè)計(jì)設(shè)施減產(chǎn)來應(yīng)對單位負(fù)荷增高；另一方面則是由于滲瀝液設(shè)施設(shè)備老舊、運(yùn)行經(jīng)費(fèi)投入不足、管理和運(yùn)行人員經(jīng)驗(yàn)不足，管理制度和平臺落后等原因造成運(yùn)行偏差?？傮w而言，項(xiàng)目規(guī)模越大，運(yùn)行的偏差越小，主要是規(guī)模大的項(xiàng)目重視程度高，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高，補(bǔ)貼費(fèi)用相對充足，運(yùn)行管理到位，總體效果更好。

圖1 高濃度有機(jī)廢水市場調(diào)研數(shù)據(jù)

三、高濃度有機(jī)廢水行業(yè)未來發(fā)展

1、市場規(guī)模

我國生態(tài)文明建設(shè)已進(jìn)入“推動減污降碳協(xié)同增效、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善由量變到質(zhì)變的關(guān)鍵時期”。隨著城市化進(jìn)程的加快和人民生活水平的提高，城市生活垃圾的產(chǎn)生量也隨之增加，高濃度有機(jī)廢水產(chǎn)生量持續(xù)增長，滲瀝液處理行業(yè)空間持續(xù)打開。

隨著城市化進(jìn)度的加快和人民生活水平的提高，城鎮(zhèn)生活垃圾的產(chǎn)生量也隨之增加。2021年全國城鎮(zhèn)生活垃圾清運(yùn)量達(dá)31660.6萬噸，同比上升4.42%。2021年底我國城鎮(zhèn)垃圾無害化處理量約為3.15億噸，其中垃圾焚燒場處理量為2.08億噸，占總處理量比重的65.95%；衛(wèi)生填埋場處理量為0.9億噸，占比28.53%；其他處理量為0.17億噸，占比5.52%。

伴隨我國生活垃圾處理量的不斷增加，垃圾滲瀝液總量也在不斷增加并且普遍存在積存現(xiàn)象。2021年全國垃圾滲瀝液產(chǎn)生量約為10565.6萬m3，日均滲瀝液產(chǎn)生量約為29萬m3，2022-2025年全國城鎮(zhèn)生活垃圾處理量和滲瀝液產(chǎn)生情況預(yù)測如圖2所示。據(jù)估算，2025年全國垃圾滲瀝液產(chǎn)生量預(yù)計(jì)可達(dá)12267.4萬m3，較2021年增加16.11%。

圖2 全國城鎮(zhèn)生活垃圾處理量和滲瀝液產(chǎn)生量測算

2、發(fā)展機(jī)遇

未來的高濃度有機(jī)廢水處理行業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，我們應(yīng)積極順應(yīng)國家最新的環(huán)保政策，以市場需求為導(dǎo)向，圍繞行業(yè)熱點(diǎn)話題進(jìn)行突破，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾方面的變化和需求。

（1）處理技術(shù)革新

① 關(guān)注新型全量化處理技術(shù)。濃縮液的零回灌、零外運(yùn)需求迫切，重視新型生物脫氮技術(shù)、MBBR和高級氧化技術(shù)的工程化應(yīng)用，以及高氯廢水處理技術(shù)等組合應(yīng)用。

② 處理工藝多元化。以垃圾焚燒為主的發(fā)展趨勢導(dǎo)致垃圾填埋穩(wěn)定或縮減，垃圾分類導(dǎo)致廚余垃圾和餐廚垃圾增多，未來高濃度有機(jī)廢水處理對象將以焚燒垃圾滲瀝液、厭氧沼液和存量的老齡填埋場滲瀝液為主，主流技術(shù)需多樣化、穩(wěn)定化、全量化、資源化。如針對各類廢水開發(fā)科學(xué)有效的預(yù)處理工藝，工程應(yīng)用短程硝化反硝化、厭氧氨氧化等技術(shù)。

（2）運(yùn)維管理優(yōu)化

① 完善排放標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測水平。隨著我國垃圾處理技術(shù)體系的不斷完善與升級，滲瀝液處理污染物排放標(biāo)準(zhǔn)也亟待優(yōu)化，構(gòu)建更加科學(xué)合理的、適合我國國情的滲瀝液處理排放國家和地方標(biāo)準(zhǔn)。未來的排放標(biāo)準(zhǔn)會更加嚴(yán)格，隨著檢測、檢驗(yàn)以及分析技術(shù)的提高，勢必會對滲瀝液中的有害物質(zhì)有更全面、深入的認(rèn)識。未來滲瀝液處理的排放標(biāo)準(zhǔn)會納入更多的污染物指標(biāo)，對滲瀝液處理工藝會提出更大的挑戰(zhàn)，對新技術(shù)的衍生也會有很大的影響。

② 精細(xì)化的成本控制。企業(yè)精細(xì)化的成本控制，應(yīng)從工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備和電氣自動化、人員等方面進(jìn)行成本管理：工藝的選擇以出水質(zhì)量達(dá)標(biāo)、低成本、無閑置為原則設(shè)計(jì)；設(shè)備及其電氣自動化的選型應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程情況選擇經(jīng)濟(jì)效益高的產(chǎn)品；運(yùn)行中，注重內(nèi)部管理，實(shí)施工藝參數(shù)優(yōu)化，延長設(shè)備使用壽命，并定期對其進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，建立各項(xiàng)設(shè)備檔案并完善設(shè)備的綜合管理制度，同時建立對設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)體制并與生產(chǎn)車間的目視化管理相結(jié)合，以確保處理設(shè)施及設(shè)備的穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；通過提升工作人員素質(zhì)，將滲瀝液處理成本降到最低。

③ 構(gòu)建精細(xì)化及智慧化運(yùn)營管理平臺。近年來，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)作為信息技術(shù)的發(fā)展方向，目前已經(jīng)逐步在各行各業(yè)得到了大量的應(yīng)用，其優(yōu)勢在于對海量數(shù)據(jù)的匯總和分析，促進(jìn)行業(yè)向精細(xì)化智能化發(fā)展。同時，垃圾滲瀝液處理廠目前從硬件結(jié)構(gòu)上具備天然的優(yōu)勢，從信息的采集和現(xiàn)場的調(diào)度上有強(qiáng)烈的行業(yè)需求。因此，利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的先進(jìn)理念和技術(shù)，對滲瀝液處理的過程數(shù)據(jù)和調(diào)度方式進(jìn)行綜合的重新設(shè)計(jì)、深度分析，實(shí)現(xiàn)滲瀝液處理廠的智能輔助管理，成為滲瀝液處理提質(zhì)增效的新前沿方向。

（3）低碳發(fā)展

① 資源與能源的利用。隨著社會的高速發(fā)展，人們對資源的需求也達(dá)到了前所未有的高度，在有限的自然資源條件下，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)及廢舊資源的回收利用是將來發(fā)展的必由之路。垃圾滲瀝液中含有大量的碳、氮、磷等有益物質(zhì)，加以回收利用具有極大的經(jīng)濟(jì)價值，滲瀝液處理廠，同時也應(yīng)該是資源的回收利用加工工廠。

此外，垃圾焚燒發(fā)電廠和餐廚垃圾等產(chǎn)生的廢水，由于含有高濃度有機(jī)污染物，大多采用“厭氧+好氧+深度處理”的工藝，處理過程中會產(chǎn)生大量的沼氣，許多工程對沼氣并未加以利用，而是用火炬直接燃燒掉，能源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。滲瀝液生化處理階段會產(chǎn)生大量的熱能，常見的做法是生物池設(shè)置冷卻裝置，降低生物池內(nèi)滲瀝液的溫度，熱能被浪費(fèi)，而且冷卻塔還會消耗大量的新鮮水。將沼氣和生化處理過程中產(chǎn)生的熱能加以利用，利用沼氣或廢熱處理滲瀝液，形成“以廢治廢”新工藝，在能源日益短缺的形勢下具有重要意義。

② 節(jié)能。滲瀝液處理普遍存在的問題之一是能耗偏高，未來，滲瀝液存量項(xiàng)目應(yīng)通過精準(zhǔn)的計(jì)算、合理控制水力高程并進(jìn)行節(jié)能改造，如改用高效節(jié)能的機(jī)電設(shè)備、改造精確曝氣系統(tǒng)；新建項(xiàng)目應(yīng)用低能耗處理工藝，如短程硝化反硝化，厭氧氨氧化。

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       原文標(biāo)題 : 高濃度有機(jī)廢水行業(yè)發(fā)展趨勢與機(jī)遇分析