生活污水厂污泥处置的“新质生产力”(发展趋势分析与预测)

根据数据显示，我国城镇污水处理厂规模位居世界第一。截至2022年，建成并投入运营的已逾4600座，日处理量超过2亿立方米，约占全球规模1/5。污水处理厂也随伴产生大量污泥，2021年全国污泥产量已突破7000万吨(含水率约80%)，且逐年增加趋势，预计2025年全国污泥产量将突破 9000万吨。目前为业界较为关注的，主要有四类处理方式：填埋、干化焚烧、厌氧消化及好氧发酵，其优、缺点如下分析：

	优点	缺点
填埋	简单、易行、成本低	需大面积，且有渗漏液及可燃性气体产生，造成污染环境及气爆的危险性
干化焚烧	迅速达到大量减量及无害化；建材利用	高温、高能耗，设备及运行成本高；热值低难产生经济效益
厌氧消化	将污染物放置密闭不透气空间，暂时解决臭味问题；沼气利用	发酵时间长，即便发酵完全依然液体状态，不利后续利用；热值低难产生经济效益
好氧发酵	易行、成本低；做为农用、绿化种植土、矿山生态修复、非农用盐碱地及砂化地改良等	国内业界认为其缺点：发酵时间长、占地广、长期臭味污染

生活污水厂污泥处理方案的发展离不开经济条件、生活水平、环保意识及国情等的影响。每阶段因以上因素的差异性，而决定了当下的主流方案。依个人的分析与判断，生活污水厂污泥处理的主流方案发展趋势，依序应为过去的(1)卫生填埋，到现阶段的(2)干化焚烧，风向再逐渐转为(3)厌氧消化，而(4)好氧发酵终成主流方案。为何？

一、卫生填埋

我国早期在处理污泥方式，基本上是采用卫生填埋。该方法主要是将污泥运至山区或平地区域,然后进行挖坑,将其埋入,并用土体完成覆盖，且有时还会在其上种植一些绿色植物，增加环保效果。这种方法的主要优点包括低成本、处理过程简单以及操作方便性。然而，填埋污泥却存在着显着的缺点，例如会占用大量土地资源；形成渗滤液和气体，其中渗滤液是一种严重污染的液体，会污染周围土地及地下水环境，而气体主要是甲烷，如果不采取适当的措施，将引发爆炸和燃烧的危害。且随着时代的发展，处理污泥体积和重量日趋增加，填埋成本也随伴逐渐上升；再加上现今社会，面临用地日趋紧张及环保意识高涨，填埋的方式已逐渐被禁止。

二、干化焚烧

取而代之的，干化焚烧是现阶段的主流方案。污水池的污泥先经过浓缩(或沉淀)，如重力、汽浮、离心等浓缩法；尔后配合化学药剂（絮凝剂，也称调理剂、脱水剂、助凝剂、混凝剂等）使用的机械脱水方法(如迭螺机、带式压滤机、板框压滤机、离心机等) ；再采用能源干化，输入热能进一步干燥处理；最终送入电厂、垃圾焚烧厂等进行焚烧。其成为主流的原因是可以迅速达到大量减量、无害化及环保的要求。但相对于此(优点)，其最大的劣势是投资成本及能耗高，消耗着庞大的国家财政预算。此方法之所以会成为现阶段主流方案，有两个时代背景因素：(1)国人环保意识高涨；(2)二十余年来我国经济发展显着，财政预算较为宽裕，而致国家愿意以高成本代价解决环保问题。然而，近年来财政预算逐渐紧缩，国家不得不大力鼓励具备经济效益的资源化利用创新方案，以舒缓财政压力；且另一方面，由于干化焚烧方式是高耗能高碳排放方式，与国际间所提出的双碳（碳达峰，碳中和）环保目标相悖。在于财政、环保与国际形象三重压力下，近几年国内处理污泥的风向似乎有转向厌氧消化方案的趋势。

三、厌氧消化

以商业经营角度而论，厌氧消化整体的投资成本(固定投资与运营费用)低于干化焚烧，但我国厌氧消化方案有几方面的劣势(如下表一)，使得现阶段在处理污水厂污泥产业界，厌氧消化方案的实施与发展尚不及干化焚烧。

表一、我国厌氧消化方案劣势分析

	说明
技术水平不足	发酵时间长、占地广，且发酵不完全，有臭味，影响后续做为肥料或土壤改良剂之土地利用的经济效益；无法解决环保问题
沼气利用	产生沼气的量不足(热值低、低有机质、高含沙量)且质量不佳(含硫化氢、甲硫醇、二氧化碳等降低质量)，沼气利用(转化成天燃气或电能)不具备经济效益
土地利用	技术水平不足，导致厌氧消化产生的沼液及沼渣发酵不完全，还存在臭味及水含量过高、质量不佳需要进一步或利用设备(干化或发酵)处理问题。这样，不仅提高使用的不便性，更大大降低做为有机肥料的土地利用商业价值

然而，由于干化焚烧在于财政、环保与国际形象三重压力下使然，逐渐有企业或机构或地方政策倾斜，鼓励实施厌氧消化方案，且致力于技术、设备及方案的提升与改善。其最明显的改善方案即增加高温(150~260℃)高压的“热水解”预处理工序，或称其为“高级厌氧消化”(如图一)而大大缩短处理时间，节约土地使用面积；另一方面，并与后段的土地利用做紧密衔接，充分发挥资源化利用的功能，以此创造出经济效益。

图一、高级厌氧消化工艺流程

◎说明：污泥进入热水解反应罐，在高温高压条件下反应，以降解如蛋白质、脂肪、醣类等大分子有机物，达到稳定化效果、缩短后续厌氧消化制程时间；再到厌氧消化罐反应，产生沼气、沼液及沼渣；沼气经过脱硫、去杂质，送至锅炉房利用；沼液及沼渣混合液先经离心脱水，再经机械干化；液体回流至污水池处理，而经过厌氧消化及干化的沼渣含高有机物及植物营养素可做为园林绿化土、有机肥料、土壤改良及沙荒地治理等土地利用。

高级厌氧消化与干化焚烧，优、缺点比较如下：

	干化焚烧	高级厌氧消化
优点	迅速达到大量减量、无害化及环保的要求	投资与运行成本低于干化焚烧；搭配土地利用，可产生经济效益
缺点	固定投资及运行成本高；高耗能高碳排放方式，与国际间提出的双碳（碳达峰，碳中和）环保目标相悖	流程复杂，每工序有技术含量，且国内尚不成熟，处于开发期
结论	逐渐不被鼓励实施	部分地区有取代干化焚烧之势

此外，高级与传统厌氧消化比较，其明显优点是缩短制程时间及提高处理后产物质量，因此使得衔接土地利用的方案显得更可行，而带来了实质的经济效益；但缺点是增加工序与设备，提高其复杂度与成本。高级厌氧消化若配合理想的土地利用方案，则不但可以解决环保问题，还能产生实质的经济效益。惟这样的方案实施，往往需要大资金支持，且动用地方多方的资源配合。因而，未来可能仅少数有足够条件与资源的区域具备实施的能力，而难以普及。

 

四、生活污水厂污泥处置的“新质生产力”—高效好氧发酵

何谓新质生产力？2023年9月，习近平总书记在黑龙江考察调研期间首次提到“新质生产力”。于2024年1月31日，习近平总书记又在中共中央政治局第十一次集体学习时强调，加快发展新质生产力，扎实推进高质量发展。新质生产力指的是，摆脱了传统增长路径，以科技创新发挥主导作用的生产力，具备高科技、高效能及高质量特征，符合新发展理念的先进生产力质态。

再来谈谈生活污水厂污泥处置问题，如上文所述，生活污水厂污泥处理现阶段虽有干化焚烧及高级厌氧消化为主要发展方向，但明显的这两者皆非理想方案，难以满足未来我国产业发展的要求与需求。因此必须发展另一方案(技术)衔接，成为未来处理污泥的主流方案。个人深信，依然会回归到好氧发酵技术，成为未来的主流方案，但为何现阶段国内明显屏弃好氧发酵技术而选择厌氧消化为发展方向？厌氧消化之所以能够雀屏中选，主要在于其具备了可以将污染物迅速放入密闭不透气空间(厌氧状态)，及时解决了当前臭味问题的优点；反观好氧发酵，制程产生恶臭味一直是导致其无法符合产业界要求，不被青睐的硬伤。但如我所言，制程产生恶臭味并非好氧发酵的必然过程，只是“技术水平不足，最具体的指标”。

◎“高效”好氧发酵技术。

“高效”好氧发酵，对应于“高级”厌氧消化，成本低(固定投资及运行成本)，短时间制程、及时除臭、且发散发酵香气，能够直接将含水率80%污泥，发酵成符合国家技术指标的有机肥料、园林绿化种植土等，可以实现具备经济效益的污泥资源化利用，才能符合时代需求，成为未来生活污水厂污泥处置的“新质生产力”！