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2019年污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)取得關(guān)鍵性進(jìn)展，水環(huán)境治理作為“重頭戲”成果卓然。2020年作為污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的決勝之年以及保障“十四五”順利起航的奠基之年，污染防治將力度不減。而如何鞏固“戰(zhàn)果”進(jìn)一步打贏碧水保衛(wèi)戰(zhàn)，污泥處置也身居要位，成為不可或缺的重要一環(huán)。
無害化處置率低，污泥出路難題待解
隨著污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的推進(jìn)，我國(guó)污水處理率已超過90%，作為污水處理重要副產(chǎn)物的污泥也伴隨污水處理規(guī)模的擴(kuò)大而大量產(chǎn)生。但與高污水處理率形成鮮明對(duì)比的則是低于30%的污泥無害化處置率。根據(jù)《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》目標(biāo)的明確指示，2020年底前，地級(jí)及以上城市污泥無害化處理處置率將達(dá)到90%，污泥處置走出“泥濘“困境已刻不容緩。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前污水處理總量大約2億噸/天，粗算產(chǎn)生濕污泥量約為20萬噸/天，產(chǎn)量驚人。但由于行業(yè)內(nèi)長(zhǎng)期“重水輕泥”，我國(guó)每年產(chǎn)生的大量污泥中，約3000萬噸沒有得到妥善安置，形勢(shì)不容樂觀，污泥處置成為制約污水處理廠良性發(fā)展的重要瓶頸。
相關(guān)研究認(rèn)為，2020年我國(guó)市政污泥年產(chǎn)量將達(dá)到6000萬噸至9000萬噸。在污泥處置缺口日趨增大的趨勢(shì)下，如何拓展污泥處置市場(chǎng)，探索污泥資源化利用技術(shù)，是污水處理行業(yè)創(chuàng)新突破的必經(jīng)之路。如何打通污水處理“最后一公里”，為污泥處置尋找一條合適的出路成為亟待解決的難題。
污泥處置技術(shù)多點(diǎn)開花，污泥焚燒成大勢(shì)所趨
近年來，污泥已經(jīng)從過去單一的填埋處置轉(zhuǎn)變?yōu)樘盥衽c農(nóng)藝運(yùn)用、焚燒消化等兼而用之的多種處置方式。其中，污泥“丟棄”( 如填埋、農(nóng)用) 是最為簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的方式，在“地大物博”的中國(guó)，污泥“丟棄率”高達(dá)70%以上。從經(jīng)濟(jì)性及操作難易程度等方面考慮，“丟棄”固然備受青睞，但受空間和農(nóng)業(yè)的限制，我國(guó)現(xiàn)有的填埋場(chǎng)將滿負(fù)荷運(yùn)行。沒有足夠可持續(xù)接納污泥的填埋場(chǎng)地，技術(shù)路線也是臨時(shí)過渡性的，且填埋也不符合我國(guó)提倡的無廢城市理念及未來發(fā)展趨勢(shì)。另外，據(jù)一些園林綠化公司反饋，污泥對(duì)植物生長(zhǎng)的作用遠(yuǎn)比不上肥料，而且黏稠、味重，因此園林綠化公司免費(fèi)接收并不積極。由此可見，污泥填埋及農(nóng)用并非污泥處置長(zhǎng)期可行的最佳方式。
通常認(rèn)為，污泥焚燒投資與運(yùn)行費(fèi)用太高，易造成大氣污染，一般首先考慮堆肥和消化。但是，污泥堆肥出路有限，厭氧消化后仍有 50%~70% 的污泥有機(jī)物殘留，不得不再增加焚燒環(huán)節(jié)進(jìn)行最終處置。鑒于此，專家郝曉地曾表示，污泥采取“低端”丟棄方式變得日益艱難，不如直接走向“高端”，即焚燒。
清華大學(xué)教授王凱軍也曾指出，長(zhǎng)期以來，國(guó)人對(duì)污泥干化焚燒工藝存在誤讀，普遍認(rèn)為它是一種高能耗工藝和高碳排放工藝。實(shí)際上，國(guó)際上污泥焚燒能量可以達(dá)到自給，從不同工藝能耗來看，焚燒工藝（~100kW/t）與堆肥工藝（>100kW/t）相當(dāng)。焚燒能夠?qū)崿F(xiàn)徹底處理和處置，而堆肥后續(xù)需要考慮儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)饶芎摹６遥勰嘀械挠袡C(jī)質(zhì)焚燒是碳中性的。
此外，人們還誤認(rèn)為污泥焚燒特性與垃圾相同是二噁英排放源，而事實(shí)上，污泥排放的二噁英遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于垃圾排放的二噁英。日本京都大學(xué)某教授對(duì)日本各個(gè)污染源的二噁英年排放量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，污泥燃燒產(chǎn)生的二噁英量基本與汽車尾氣在同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于城市垃圾焚燒。同時(shí)，在對(duì)國(guó)內(nèi)兩個(gè)污泥焚燒示范工程的監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)，二噁英的排放量也相對(duì)較低。
污泥焚燒是將污泥中的有機(jī)物在高溫條件下氧化分解為二氧化碳和水，同時(shí)回收熱能，能實(shí)現(xiàn)污泥的無害化治理與資源化利用，可最大限度減少污泥的體積，殺死一切病原體，解決污泥的惡臭問題，是最為徹底的污泥處置方式。另一方面，經(jīng)過脫水的污泥熱值相當(dāng)于褐煤的水平，可以回收能量用于發(fā)電和供熱，實(shí)現(xiàn)能源最大化利用，降低處理成本。
尤其自疫情發(fā)生以來，糞口傳播成為人們需要高度警惕的病毒傳播途徑。1月30日，鐘南山院士在采訪中提醒，要高度警惕新型冠狀病毒糞口傳播的問題；2月1日，深圳市第三人民醫(yī)院透露，在某些新型冠狀病毒感染的肺炎確診患者的糞便中檢測(cè)出新型冠狀病毒核酸陽性，很有可能提示糞便中會(huì)有病毒的存在。
因此，對(duì)于城鎮(zhèn)污水處理領(lǐng)域，從進(jìn)水到出水的流程中，很多工段都存在著病毒擴(kuò)散傳播的風(fēng)險(xiǎn)。
眾所周知，污泥由于富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是細(xì)菌和病毒的良好營(yíng)養(yǎng)基。污泥中富集了污水中的污染物，包括病毒微生物、寄生蟲、重金屬等有害物質(zhì)。防范疫情的特殊時(shí)期，針對(duì)富集病毒的市政污泥，最科學(xué)、安全、合理的處理方式就是采用焚燒方式，徹底殺滅病毒，阻斷進(jìn)一步傳播的可能性。
國(guó)內(nèi)外污泥處置情況概覽，污泥焚燒或迎來跨越式發(fā)展
污泥焚燒在世界上已有70多年的發(fā)展歷史。1934年，美國(guó)密西根Dearborn 安裝有記錄的第一臺(tái)污泥焚燒爐，1962年，德國(guó)率先建設(shè)并開始運(yùn)行歐洲第一座污泥焚燒廠。目前，污泥焚燒在國(guó)外已有較多工程應(yīng)用，為了適應(yīng)污泥焚燒特性和控制環(huán)境污染，國(guó)外多傾向于單獨(dú)建設(shè)污泥焚燒廠，采用適合污泥焚燒的工藝和爐型。尤其在日本，污泥焚燒技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)普及，其設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)已成為標(biāo)準(zhǔn)化模式，十分成熟，其污泥焚燒處理已經(jīng)占污泥處理總量的60%以上，歐盟也在10%以上。
在美國(guó)，每年產(chǎn)生的干污泥總量約700萬t，其中15%～22%進(jìn)入同步焚燒系統(tǒng)進(jìn)行無害化處理。值得一提的是，美國(guó)幾乎所有的污泥焚燒系統(tǒng)都建在污水廠內(nèi)，污泥無需轉(zhuǎn)運(yùn)。
在歐洲，由于污泥填埋標(biāo)準(zhǔn)提高，部分國(guó)家已禁止填埋或用于農(nóng)業(yè)，污泥焚燒比例較高。其中2010年～2011年污泥焚燒比例超過50% 的國(guó)家有荷蘭(99%)、比利時(shí)(86%)、瑞士(59%)、斯洛文尼亞(58%)、德國(guó)(55%)。歐洲焚燒工藝路線與國(guó)內(nèi)相同，均采用干化后焚燒，2010年污泥干化廠已超過450座。
在日本，焚燒法處置污泥發(fā)展迅速，規(guī)模較大的污水處理廠大都采用焚燒法處理污泥，截止至2009年焚燒爐使用臺(tái)數(shù)已達(dá)707臺(tái)，以回轉(zhuǎn)式(408臺(tái)) 及流化床(253臺(tái)) 為主。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年日本全國(guó)污水處理廠污泥產(chǎn)生量為222 萬t(以干固計(jì)算)，其中污泥焚燒比例高達(dá)66.9%。
上海城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司唐建國(guó)總工在近日的文章中提到，過去十年，德國(guó)的污泥產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)，從2008年的205萬t下降到2017年為171萬t，但污泥焚燒處理率卻從2008年的52.6%（108萬t）上升到2017年的69.5%（119萬t）。
目前德國(guó)現(xiàn)有獨(dú)立焚燒設(shè)施年處理規(guī)模為66.8萬t，受各種因素影響，實(shí)際能夠發(fā)揮的年處理能力約50萬t。通過技術(shù)改造和擴(kuò)容等，至2021年可以再增加14.3萬t。
而在中國(guó)，雖然污泥焚燒所占比例尚低，但越來越多的專家傾向于將污泥焚燒作為污泥處置的最終出路。
另外， 從政策層面，我國(guó)對(duì)污泥進(jìn)行焚燒處理是持支持態(tài)度的。自2009年以來，我國(guó)環(huán)保部、住建部、科技部等國(guó)家部委紛紛頒布了《污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策》、《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》等多項(xiàng)與污泥處理處置相關(guān)的政策、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，明確了污泥干化焚燒技術(shù)在我國(guó)的定位及應(yīng)用條件。其中，《污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策》（2009年）明確提出：經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的大中城市，可采用污泥焚燒工藝，鼓勵(lì)污泥焚燒廠與垃圾焚燒廠合建。該技術(shù)政策的頒布，促進(jìn)了污泥干化焚燒項(xiàng)目的建設(shè)。
污泥焚燒成功案例不斷涌現(xiàn)，單獨(dú)焚燒or摻燒，誰能C位出道？
污泥焚燒作為實(shí)現(xiàn)污泥最大減量化的一種手段，可根據(jù)污泥熱值情況，進(jìn)行單獨(dú)焚燒或者混合摻燒，方式相對(duì)比較靈活。例如上海石洞口污水處理廠就采用了獨(dú)立污泥焚燒處置系統(tǒng)焚燒污泥。上海石洞口污泥干化焚燒項(xiàng)目是我國(guó)運(yùn)行較早的工程，該項(xiàng)目處理量為180t/d，采用流化床干化系統(tǒng)和流化床焚燒系統(tǒng)相結(jié)合的工藝流程。隨后浙江部分地區(qū)陸續(xù)新建污泥單獨(dú)焚燒工程，主要采用霧化干燥聯(lián)合回轉(zhuǎn)式焚燒爐的方法，其處理量在300～600t/d 不等。
2019年12月16日22時(shí)，白龍港污泥二期工程焚燒爐成功點(diǎn)火并進(jìn)泥，這宣告了世界上一次性建成的最大規(guī)模污泥單獨(dú)干化焚燒項(xiàng)目第三單元成功完成焚燒爐進(jìn)泥系統(tǒng)測(cè)試。其他地域焚燒污泥所采用的方式有：壓濾污泥后直接焚燒，污泥干化后焚燒，將污泥與生活垃圾、工業(yè)垃圾、煤一同燃燒等，如浙江長(zhǎng)興電廠燃煤耦合污泥發(fā)電工程、蕭山4000噸/日市政污泥處理項(xiàng)目等。
為實(shí)現(xiàn)減量化、無害化、資源化的污泥處理處置目標(biāo)，近年來我國(guó)加緊了污泥處置技術(shù)的研究和探索，特別是在污泥焚燒發(fā)電方面。
作為目前全球最大的污泥焚燒廠T?PARK，如今已經(jīng)同步實(shí)現(xiàn)了污泥處理、發(fā)電、海水淡化、污水處理等要求，污泥減量率可以達(dá)到9成以上，在能源方面可以做到自給自足，并輸出能源。
T·Park項(xiàng)目采用先進(jìn)的流化床焚燒技術(shù)，共4個(gè)焚燒爐一同作業(yè)。污泥經(jīng)過高溫焚燒后，剩余的底灰和殘?jiān)挥性瓉淼?0%，從而大大減少了填埋區(qū)的負(fù)荷。污泥焚燒過程可將熱能轉(zhuǎn)化為電力，并入公共電網(wǎng)后可供給4000戶居民，實(shí)現(xiàn)資源化能量利用。
據(jù)了解，國(guó)內(nèi)現(xiàn)已運(yùn)行的污泥焚燒爐多為流化床焚燒爐，其工作原理是燃料和物料在爐膛內(nèi)流化空氣的作用下呈流化狀態(tài)，燃料在流化狀態(tài)下燃燒。流化床焚燒爐具有很大的熱容量和良好的物料混合，對(duì)燃料的適應(yīng)性強(qiáng)，床內(nèi)強(qiáng)烈的湍流和物料循環(huán)，可增加燃燒的停留時(shí)間，因此燃料燃燒充分、徹底，燃燒效率高，更適合我國(guó)污泥高水分低熱值的特性。
如果說T·PARK項(xiàng)目開創(chuàng)了純污泥焚燒發(fā)電項(xiàng)目的先河，那么已穩(wěn)定運(yùn)行一年有余，年處理污泥27.5萬噸（按含水率80%計(jì)），年發(fā)電量3325萬千瓦時(shí)的辛集污泥焚燒發(fā)電項(xiàng)目同樣備受關(guān)注。
2018年10月，河北辛集污泥集中焚燒發(fā)電處置中心一期項(xiàng)目正式并網(wǎng)發(fā)電，成為全球兩大純污泥焚燒發(fā)電項(xiàng)目之一，作為河北省重點(diǎn)建設(shè)的環(huán)保示范項(xiàng)目及內(nèi)地首例純污泥焚燒發(fā)電項(xiàng)目比肩T·PARK項(xiàng)目。辛集污泥集中焚燒發(fā)電處置中心的投運(yùn)，使辛集這座曾經(jīng)深受“污泥圍城“困擾的皮革城實(shí)現(xiàn)“華麗轉(zhuǎn)身”，成為污泥資源化領(lǐng)域的典范，并形成了污泥處理處置的“辛集模式“。那么，“辛集模式”何以領(lǐng)先？
與T·PARK項(xiàng)目同樣，辛集污泥集中焚燒發(fā)電處置中心一期項(xiàng)目在焚燒設(shè)備上同樣采用了流化床焚燒爐，保證了燃料燃燒充分、徹底。技術(shù)上，項(xiàng)目采用了上海國(guó)惠集團(tuán)的SL-STPTM污泥資源化處理技術(shù)，對(duì)辛集市制革工業(yè)區(qū)、城市污水處理廠產(chǎn)生的工業(yè)污泥和市政污泥進(jìn)行改性脫水、燃料制作、氧化焚燒處理，不添加生石灰、鐵鹽、鋁鹽，不利用外部熱源進(jìn)行熱干化，最大程度地保留了污泥所含的熱值。
污泥資源化利用、煙氣及成本問題
那么，對(duì)于大家最為關(guān)注的污泥資源化利用、煙氣及成本問題，項(xiàng)目又是怎樣的呢？
據(jù)了解，在氧化焚燒環(huán)節(jié)，項(xiàng)目采用“三 T”控制技術(shù)，確保污泥燃燒充分、徹底，飛灰產(chǎn)生量小，煙氣在焚燒爐中停留時(shí)間為 4-6 秒，焚燒溫度為 1100℃以上,從源頭上有效控制二噁英的產(chǎn)生。污泥焚燒后剩下的灰渣，體積只剩原污泥量的 5%左右，可制作成生態(tài)磚等建材，從而形成了良性的污泥閉環(huán)處理處置。廠區(qū)所產(chǎn)生的所有污水經(jīng)處理后可用作灌溉、沖廁及清潔，實(shí)現(xiàn)充分回用，不外排到河湖，達(dá)到“零排放”的目標(biāo)。每年可為國(guó)家節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤2.84萬噸，減少二氧化碳排放7.89萬噸，減少二氧化硫排放573噸，減少氮氧化物排放229噸。而污泥真的變廢為“寶”，被用來焚燒、發(fā)電、供汽，徹底解決了“污泥圍城”的行業(yè)亂象。
綜觀現(xiàn)有污泥處理處置技術(shù)，多為只解決局部問題的單元技術(shù)，著眼全鏈條的成熟可行技術(shù)少之又少。同濟(jì)大學(xué)教授戴曉虎曾指出，單元技術(shù)的銜接及全鏈條解決方案是未來發(fā)展的重點(diǎn)。
可以說，在污泥混燒受焚燒鍋爐的熱效率、尾氣排放、水泥產(chǎn)品質(zhì)量等較大影響而應(yīng)用范圍受限的形勢(shì)下，污泥獨(dú)立焚燒發(fā)電作為聚焦污泥處置全鏈條的技術(shù)，或?qū)槲磥砦勰嗵幹锰峁┮环N新的思路和合適的出路。
也正是鑒于技術(shù)的成熟性與先進(jìn)性，日前，SL-STPTM污泥資源化處理技術(shù)已成功入選生態(tài)環(huán)境部環(huán)境發(fā)展中心發(fā)布的《“無廢城市”建設(shè)試點(diǎn)先進(jìn)適用技術(shù)（第一批）》及中國(guó)首部《生態(tài)治理藍(lán)皮書：中國(guó)生態(tài)治理發(fā)展報(bào)告（2019-2020）》。
河北環(huán)保聯(lián)合會(huì)副會(huì)長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng)王路光表示，辛集污泥集中焚燒發(fā)電處置中心項(xiàng)目成功并網(wǎng)發(fā)電，不僅可以有效處理辛集市工業(yè)、生活污泥，還將解決周邊縣市的污泥處置難題。同時(shí)，該項(xiàng)目還為破解困擾城市可持續(xù)發(fā)展的“污泥圍城”難題提供了可借鑒的生動(dòng)實(shí)踐。
SL-STPTM污泥資源化處理技術(shù)由國(guó)惠集團(tuán)自主研發(fā)，此污泥生態(tài)治理新模式對(duì)整個(gè)污泥處理處置行業(yè)具有重要示范推廣意義。如今，國(guó)惠集團(tuán)打造的“辛集模式”正在全國(guó)范圍內(nèi)復(fù)制推廣，更多污泥焚燒發(fā)電廠正在緊鑼密鼓籌建中，國(guó)惠集團(tuán)攜SL-STPTM污泥資源化處理技術(shù)布局全國(guó)的藍(lán)圖正徐徐展開。
綜上所述，總體上，我國(guó)污泥處理處置整體發(fā)展還存在著處理率低、技術(shù)路線生搬硬套、監(jiān)管難等各種問題。在污泥處置市場(chǎng)將全面爆發(fā)的現(xiàn)在及未來，污泥焚燒能否成為污泥處置的最終出路，污泥單獨(dú)焚燒能否C位出道，需要市場(chǎng)反復(fù)的驗(yàn)證，需要時(shí)間的長(zhǎng)時(shí)間洗滌，我們拭目以待。
