污泥处理处置可持续发展若干问题和思考

吴云生 北控水务集团产品开发中心副总工

*本文来源于吴云生副总工在“中国城市环境卫生协会污泥处理处置专业委员会年会暨污泥无害化处理和资源化利用创新论坛”上题为“污泥处理处置可持续发展若干问题和思考”的报告，由吴云生副总工供稿。

关于市政污泥是资源还是废物，向来有比较多的讨论，我们基于污泥可持续发展的角度来考虑，污泥处理处置主要目标是常说的“四化”。“减量化”是指减少湿污泥体积；“稳定化”主要是去除污泥中易腐败和变质有机物；“无害化”是去除污泥中的病毒、细菌、重金属以及对人体或自然界有害的物质，“资源化”要把污泥中有用物质进行回收。所以说污泥它兼具着资源和污染两方面的属性。今天我会以8个问题的方式来呈现我们对污泥处理处置的一些思考。

第1个问题：污泥减量的发力点有哪些？

污泥产生的来源是污水，往往大家关注的重点都在污泥处理端和处置端，污水就被忽略了，污水厂中污泥原位减量有多种技术，如溶胞-隐形增长、解偶联代谢、内源代谢以及微生物捕食等，其中像超声处理、高级氧化处理、侧流厌氧反应技术，有些已经从从中试走向了工程应用。我们在谈污泥减量的同时，把一定要做到前面节流，后面开源，源头减量和末端处置同步推进，两手抓，两手都要硬。

第2个问题：污泥稳定化和无害化标准能否合二为一？

从广义上来说，污泥危害可以分三种，包括重金属、持久性有机物，卫生学指标以及植物毒性。从狭义上来说，是指污泥中的病原微生物含量。我们查阅了现行国内规范，其实多数无害化标准沿用的都是《粪便无害化卫生要求》。其中规定：“减少、去除或杀灭粪便中的肠道致病菌、寄生虫卵等病原体，能控制蚊蝇孳生、防止恶臭扩散，并使其处理产物达到土地处理与农业资源化利用的卫生学指标”。目前从无害化标准上来看，对于卫生学指标也不尽相同，有的要求蛔虫卵死亡率，有的要求蠕虫卵死亡率，有的还要求了细菌总数，但都要求了粪大肠菌群数，上述指标总体上是近似的，但是数值存在差异。

我们再看稳定化，国家有稳定化的推荐性标准，污泥稳定是指通过生物、化学、物化处理使处理产物，达到不易腐败发臭并控制病原体的要求。从污泥稳定化标准上来看的话，首先强调了有机物去除，其次强调粪大肠菌群去除率，这个跟无害化标准是一致的。污泥稳定工艺从现行标准来看有五种，厌氧消化、好氧发酵，好氧消化、热碱分解及石灰稳定。其中有的是对有机物去除率有要求，有的没有，不同工艺控制的粪大肠菌群指标也不一样。我们认为稳定化更多是一个过程性指标，如采用污泥干化焚烧、干化炭化、全干化工艺就不用单独做污泥稳定化，所以是否可以把稳定化和这个无害化指标进行合并？

我们再看国家政策层面。在十二五、十三五提到稳定化和无害化。十四五更多强调的无害化和资源化。“十四五”污水发展规划中提到污泥无害化13次，污泥稳定化1次，发改委“补短板强弱项”文件中提到污泥无害化5次，未提及污泥稳定化。

第3个问题：污泥资源和污染属性，孰先孰后？

在开篇我们也在说污泥有污染和资源的双重属性，我们从“质“的角度来看，污泥中氮磷钾和有机物比例还是比较高的，能够满足目前土壤改良、林地及园林绿化相关标准，甚至比标准要求还要高。

我们再看从“浓度”角度来看污泥污染属性，根据统计数据显示我国市政污泥中重金属浓度的平均值未超标，但存在着超标风险。另外，持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料等新污染物在污泥中的富集问题也日益凸显，引发关注。针对市政污泥污染物的去除技术并不是实际实施过程中的重点方向，而更多采用上游管理手段加以控制！

我们从“量”的角度来去看污泥资源化的贡献度。刚才我们说污泥中的氮磷含量是比较高的，我们对比了4种有机废弃物：农作物秸秆、畜禽粪便、生活垃圾和市政污泥。市政污泥中的氮、磷含量比作物秸秆、畜禽粪便、生活垃圾都高出很多，但是污泥年产生量远远小于其他有机废弃物，估算出的污泥由来的氮、磷、钾贮量十分有限；此外污泥来源P贮量不到我国磷矿年产量的1%。我首先强调一下，不是反对进行污泥中资源的回收，而是这种回收必须要体现出价值，要能进行市场化的良性运作。有机固废能源化潜力巨大，可满足全国用煤或用电行业约1/4能源的需求量，但其中的污泥来源占比仅占有机废弃物之和的1%。经过以上分析，污泥具有污染和资源的双重属性，但是从总量上来看，污泥中所含的营养物质也好，能量也好，在全社会中占有的比例是比较低的。我们在污泥处置过程中优先强调污染属性，其次才是资源属性。

第4个问题：“四大”主流技术路线还主流吗？

我们讲四大主流路线，大家也比较熟悉，厌氧消化+土地利用、好氧发酵+土地利用、干化焚烧+建材利用，深度脱水+应急填埋，北上广深一线城市在以上工艺路线上有一定的实践。

北京是以厌氧消化+土地利用为主，上海以污泥焚烧+建材利用为主，广州以协同焚烧+建材利用为主，深圳以污泥焚烧发电为主，我们也找了一些数据，2018年到2022年，污泥处理端厌氧消化和好氧发酵总比例加起来已经不足20%。处置端应急填埋还占据着半壁江山，当然近一两年的话，整个形势又发生了一些变化。但是无论怎么样，传统四大主流路线中厌氧消化和好氧发酵，整体的比例已经大大缩小了。

第5个问题：是什么制约了厌氧消化的发展？

从政策层面，其实在2000年的时候，国家就出台了政策，要求处理能力10万吨/日以上的污水厂宜采用污泥厌氧消化工艺，而《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）则明确提出了城市污泥应该进行稳定化处理的要求。在最近的十四五规划中也提到，土地资源紧缺的大中型城市推广采用“生物质利用+焚烧”处置模式。生物质利用更多指的是厌氧消化产沼气利用。

那我们看实际的情况，截至2005年10月，在被调查的400余座城市污水厂中，仅有46家建有或在建污泥厌氧消化系统，据2023年论文数据显示，据不完全统计我国污泥厌氧消化项目为70余座，主要在规模大于100 t/d 的应用较为广泛（具体运行情况未知）。我们团队统计国内单独厌氧消化污泥厂33座，处理规模16600吨/日，北京占有三分之一，其中BOT项目极少，主要是政府投资为主。

我们分析，厌氧消化发展缓慢到底是什么原因呢？我们分析可能有这么四方面原因。首先是政策层面，重水轻泥依然存在，虽然说这些年有所改善，但是我觉得依然不够，虽然发布了一些相关政策，主要是指技术规范和标准，缺乏强制性的政策。第二的话就是经济层面，污泥厌氧消化处理系统的投资成本高，占总投资的1/3~1/2，运行费用高，单独的厌氧消化项目难以实现投入产出平衡。缺乏运行补贴，导致项目难以长期运作。第三就是技术层面，我国市政污泥特性为高含砂、低有机质，与国外相比有机质含量偏低。很多厌氧消化项目的产气量未达设计值。污泥厌氧消化工艺操作复杂，运行有难度，涉及多个环节和工种。最后就是社会层面，污泥厌氧消化产生的沼气具有安全隐患，容易导致事故。一些污水厂由于安全问题无法运行厌氧消化系统。作为我们企业来说，如果要上厌氧消化，是需要有单独占地面积，因为它考虑到防爆的和安全防护距离，现在污水厂占地非常紧张，我们很多项目是在水厂自身的用地范围内找出空余用地，所以要求污泥处理的工艺尽量集约化，这也给厌氧消化发展造成了困扰。总体来说，污泥厌氧消化在我国面临政策因素、高投资成本、运行费用高、技术复杂和安全隐患等问题。要推广和应用该技术，需要解决政策导向、降低经济成本、克服技术难题，并加强安全管理。

第6个问题：“非主流”技术路线现状如何？

我们刚才说主流路线，其中有两个路线已经大幅退步，那剩下非主流有哪些呢？主要包括协同处置、干化炭化、蚯蚓养殖等等。其实大部分都是以协同处置为主，主要包括电厂协同焚烧、垃圾焚烧厂协同焚烧和水泥窑协同焚烧，三种协同焚烧站污泥焚烧总量的80%以上。目前协同处置的价格总体相对比较低，但协同处置焚烧炉的适应性、炉膛结焦风险、飞灰和炉渣性质的改变，烟气中污染物含量和种类增加，烟气排放指标的适用性等都需要较长时间的运行和经验总结。协同处置和独立处置不是零和游戏，二者要互为补充，每个城市应有不受其它因素影响的全天候最低处置保证量。

第7个问题：污泥土地利用前景如何？

预计2025年市政污泥要达到1亿吨，但在其实在有机固废中，占比还是比较低的。目前污泥农用尤其进入食物链有些问题还没有研究清楚，在现状各部门没有达成一致的情况下，污泥暂时不要聚焦农用。污泥林业用地、土壤改良消纳空间巨大，园林绿化、苗圃花卉等依然有比较大的潜力可挖掘。

第8个问题：污泥价格为什么这么敏感？

我们看一下，根据E20统计数据，污泥处置端价格300元/吨的比例占50%以上。如果是BOT项目，要做到有一定的投资收益，价格基本都在400元/吨以上。我们也统计了一下污水处理服务费，污水2019年平均服务费为1.74元/吨水，如果污泥按照400元/吨来收费，万吨水产7.5吨湿泥，污泥处理处置折成吨水费用是三毛钱，也仅仅占了1/6。这跟国外差距比较大。但就在这种情况下，国内依然认为污泥处置价格比较高，我想这也跟长期的重水轻泥观念有关，也跟目前存在不太正规的处置渠道有关。

我们借鉴了北京林业大学孙德智老师的研究报告，这里面提出了污泥产品价格补贴模式，其实我想也可以借鉴生物质发电和垃圾焚烧发电上网电价补贴的模式，使整个污泥作为产品最终流动起来。

最后做一些思考，我想第一个思考就是要把这种商品化的思维引入到污泥处置。当然了，当前污泥处置行业发展缓慢，除了技术问题之外，那最终出路也是限制行业良性发展的主要问题。我想只有做到污泥产品化/商品化，才能更有效的引入市场资本，降低污泥处理措施对政府补贴的过度依赖，才能激活我国污泥处理处置的潜力，实现我国污泥处理可持续的发展。

第二个思考，这里面关于污泥标准，我们看到目前国内污泥标准也比较多，还有不一致的地方。那我们能否借鉴于污水排放标准的逻辑，把所有标准整合成一个标准，可以分为一级A、一级B以二级标准，比如像二级标准，我们整体管控要松一些，包括含水率、卫生学和重金属等，我们可以在现状数值基础上进一步放大，不要限制它，主要处置途径就是协同焚烧。一级B标准污泥含水率可以到60%，养分可以做一定的要求，主要目标还是无害化，主要处置途径是应急填埋，满足条件的话可以进行土地利用。一级A标准整体要求是更高，污泥含水率降低到40%以下，养分要求提高，有机质含量提高，重金属含量降低，主要处置路径是土地利用，如园林绿化，林地、土壤改良，整体上可以借鉴美国EPA503法案要求。

第三个思考是加强污泥处理处置全流程监管能力建设。目前国家出台了很多的指导意见、技术规程，产品标准等等。这些相对分散，而且不同的标准规范之间还有些许的差异。建议国家在出台污泥政策的同时，也可参考EPA Part 503出台相关详尽的技术指引；产品标准、技术方法和管理细则同步到位，并具有法律效率。

基于污泥可持续发展的角度来考虑，我们提出“新四化”目标即：“减量化、无害化、商品化、低碳化”。减量化要继续强化，而且要源头和处理两手都要抓；基于无害化目的，把稳定化和无害化标准合并成无害化。我们在资源化的基础上，上升到商品化这个角度，通过制定统一的产品标准，制定价格补贴政策，真正让污泥作为一种商品流通起来，最后再通过统一的监管体系实现污泥处理处置良性发展。最后污泥处置一定要低碳化，坚决杜绝高耗能处理处置路线。

以上内容也仅代表个人观点，不一定成熟和准确，请各位专家批评指正，谢谢！