“我國污水處理已經進入存量的提質增效時代，污泥處理處置仍任重道遠。尤其在‘30·60’背景下，污泥終端處置路徑面臨新的思考?！北本┦惺姓こ淘O計研究總院有限公司原副總工程師杭世珺在2024（第二十二屆）水業戰略論壇上表示。

如哪些才是“低碳”技術？如果不具備協燒條件，以及焚燒爐壽命到期，需更新換代該怎么辦？在水泥窯限產，低碳電廠無需使用煤能源的條件下，如何協同？隨著碳減排碳交易等政策的完善，哪種技術更適合？論壇上，杭世珺老師梳理了國內外污泥處理處置現狀，提出了雙碳背景下，我國污泥處理處置階段性思考。

杭世珺

01國內外污泥處理處置現狀和工藝發展趨勢

住建部2022年統計年鑒和E20數據庫顯示， 2022年，我國城市污水排放量638.9 億m3，處理率為98.11%，市政污泥產生量為5800萬噸，市政污泥無害化處理率66%，市政污泥無害化處置率50-60%。數據表明，我國污水處理已經進入存量的提質增效時代，然而污泥處理處置仍然任重道遠。

從我國污泥處理各種工藝占比中看，2018年以填埋為主，焚燒僅占6.2%。根據E20數據，近6年我國新增污泥處理項目中，71%采用了脫水干化技術，污泥處置項目中，焚燒技術為主占比59%，其中主要為協同焚燒，占比達45%，填埋已經減少到4%左右。

放眼國外的污泥處理工藝，德國以熱法為主，2017年污泥熱法處理占比已達69.5%，其中獨立焚燒占比小于協同焚燒，二者分別占27.93%和37.83%。2017年修訂的德國《污水污泥條例》規模超過5萬人口當量的污水廠污泥都必須進行磷回收，使得德國未來的污泥處理處置工藝將以“獨立焚燒，灰分提磷”為主要路線。但德國現狀污泥獨立焚燒處理能力僅有67萬噸DS/年，規劃產能在《污水污泥條例》所規定的過渡期的后期才會大量投產。德國2015年修訂的《肥料條例》對絮凝劑的生物降解性提出要求，導致近期土地利用將受限。因此在污泥獨立焚燒產能大量落地前，德國需投入“過渡性處理能力”，建設相匹配的干化能力和暫存設施。

2017年德國各種污泥處置工藝占比（德國統計局數據）

日本的污泥處理率在2015年末為68%， 2010年最高為78%，后因2011年地震影響有所下降。日本的污泥處理工藝，建材利用是最主要利用方式，且主要用于混凝土，其次是填埋；能量化利用為16%（其中沼氣生產占13%，固體燃料利用占3%）。

日本重視污泥的能源化利用，其污泥的有機質含量高，達80%（部分地區達90%），非常適合能源化利用。日本第四個《社會基礎設施發展優先計劃》設定了污泥能源化比率目標 ，由2013年的 15%增加至2020 年30%；第五個《社會基礎設施發展優先計劃》設定了污水中生物質能的綜合利用率，由2019年33.8%增加至2025年的45%。

日本在2012年便發布了對污泥發電的政策支持，日本《關于電力公司采購可再生能源電力的特別措施法》規定電力公司有義務按照規定的期限和價格購買可再生能源產生的電力；包括污水污泥在內的生物質能產生的電力也有資格作為可再生能源。

日本目標實現氫能社會，日本環境省重視氫能的碳減排作用，因此氫能利用也將日本污泥能量化利用的一個重要方向。

02我國污泥處理處置存在的關鍵問題

相關政策一直在指引污泥處理處置市場的發展。早在2004年，《固體廢物污染環境防治法(修訂)》便特別強調減量化、無害化和資源化原則。

2020《城鎮生活污水處理設施補短板強弱項實施方案》，鼓勵用地緊張的大中城市采用“生物質利用+焚燒”處置模式。

2022年《污泥無害化處理和資源化利用實施方案》鼓勵采用厭氧消化、好氧發酵、干化焚燒、土地利用、建材利用等多元化組合方式處理污泥。

2024年《國務院辦公廳關于加快構建廢棄物循環利用體系的意見》，提出有序推進生活垃圾焚燒處理設施協同處置部分固體廢棄物。

在國家政策引導下，污泥處理處置市場在持續釋放，然而仍存在三個方面的問題：

在政策上，相關具體指標及鼓勵政策仍有待完善。需“資金來源、環境保障、雙碳要求”相關指標進一步量化，規劃及管理體系進一步完善，以指導技術路線的明確和配套標準的落地。 

在技術上，盡管傳統處理處置技術已經成熟，也積累了一定經驗，然而更符合高質量發展要求的資源化能源化處理處置技術的研究起步較晚，同時研發投入不足。

商業模式上，目前很多水務企業一般將80%的污泥委托其他公司處理，這種泥水分離的商業模式在一定程度上限制了行業的發展。

針對我國的污泥處理處置技術的發展趨勢，杭世珺總結為兩點：一是在雙碳國家戰略的要求下，污泥處理處置不僅要重視 “減量化、穩定化、無害化、資源化”，也要重視 “低碳化”；二是污泥處理既要從源頭減量，也要從末端升維。

03要關注末端升維，更要關注源頭減量

針對我國的污泥處理處置技術的發展趨勢，杭世珺總結為兩點：一是在雙碳國家戰略的要求下，污泥處理處置不僅要重視 “減量化、穩定化、無害化、資源化”，也要重視 “低碳化”；二是污泥處理既要從源頭減量，也要從末端升維。

末端如何升維

資源化依然是污泥處理處置行業應追求的技術方向。比如在目前是的過渡階段，可利用現有社會資源（水泥廠、燃煤電廠、垃圾焚燒廠）進行污泥協同焚燒，以節約建設成本，過程中需充分考慮污泥的儲存特性及相關風險防控措施。

低碳需求下，污泥終端處置路徑有很多問題要關注和思考，如什么才是“低碳”技術，如果不具備協燒條件的地區或焚燒爐壽命到期要怎么辦，隨著碳減排碳交易等政策的完善，哪種技術更適合碳減排和碳交易。

污泥協同焚燒

協同焚燒是近期要重點關注的污泥處理方式。

水泥廠摻燒規模一般為300t/d以下（以含水率80%污泥計），窯型為新型干法水泥窯，單線設計熟料生產規模不小于2000噸/日。要考慮國內水泥市場需求及階段運行的影響。 

火電廠摻燒要根據爐型等確定摻燒比例。要考慮電力調峰對火電廠的影響，也要考慮到火電行業碳減排的相關要求。

在垃圾分類背景下，垃圾協同焚燒的容量明顯增加。垃圾焚燒廠摻燒一般要求污泥含水率降至30%~40%，摻燒比宜小于10%，相關標準仍在探索中。

污泥炭化

污泥炭化是在無氧或缺氧條件下進行熱解處理，獲得含碳固體產物為主要目標的污泥穩定化過程，根據溫度不同分為低溫炭化、中溫炭化、高溫炭化三種類型。

與污泥焚燒相比，炭化技術的優點有：煙氣產生量少、污染物濃度低、碳排放量低、二噁英源頭抑制、環境敏感性、適用規模范圍廣、產物資源化利用途徑多等；但污泥炭化的減量化程度略低于焚燒，運行案例及經驗低于焚燒，標準化規范化有待提高。

日本《下水污泥能源化利用技術指引》（2018）對炭化技術的低碳特點有詳細的案例分析。以5萬噸/日中小污水廠為例，濕污泥（含水率80%）焚燒處理的碳排放量為5290t-CO2/年，炭化處理的碳排放量為1285t-CO2/年，可削減75%；若采用污泥先消化再炭化的處理方式（消化產生的沼氣作為炭化能源），甚至可實現125t-CO2/年的固碳效果。

與焚燒相比，炭化技術的優缺點

餐廚污泥聯合厭氧

污泥餐廚聯合厭氧也是一種不錯的協同方式。既改善了污泥單獨厭氧可生化降解性差、堿度高的問題，又能緩解純污泥有機物含量低，厭氧VS降解率低的問題。餐廚的加入可以提高產氣率，同時污泥中Fe3+對厭氧H2S的產生和釋放有抑制作用。如果進一步與水廠進行縱向協同，經濟效益將更加明顯。

以100t/d餐廚垃圾+20t/dDS污泥（100t/d折算含水率80%污泥）聯合厭氧為例，產生沼渣約55t/d，可進入末端炭化系統生產生物炭，厭氧產生的富余沼氣約8000m3/d，可為炭化系統補充能量；所產生的沼液300t/d可返回污水廠進行處理，實現污水、污泥、餐廚的聯合協同，節約投資及運行成本，提高效益。

源頭如何減量

污泥處理的技術手段以前更關注末端的處理處置，未來源頭減量也十分重要，“源頭減量+梯級利用+末端處理”是污泥處理技術路線的發展方向。

目前污泥減量主要從兩個路線入手。一是采用污泥少量少的新型處理工藝，比如VFL工藝、AOA工藝等。對于存量污水廠，采用改良的工藝一般需進行改造，且不同污水廠的適用性也有差別。一是采用物理方法，如通過細菌破壁或新型脫水藥劑等方式進一步去除污泥中的水份，但該路線嚴格來說并不是真正的污泥源頭減量，而且會增加額外成本。是否有第三條路線，可以適用于大多數存量污水廠，而且可快速應用、成本低，實現生化池端的污泥原位減量。

樂透思BARMS原位污泥減量技術

BARMS可以實現在市政污水廠生化工藝段、工況較為穩定的工業污水廠的生化工藝段等場景應用。

上圖即BARMS產品。barms產品本身是由90%的無機載體+10%的適應性菌種組成，外觀為淺棕色粉末，粒徑大小為10~50μm，適用PH范圍為6~9，適用溫度范圍為10~40℃，密度為1.03~1.05g/cm3，與水相近。

設計理念在生化系統中推流或曝氣時可與水充分混合，在二沉池中可快速沉淀。barms產品可應用在市政污水廠生化工藝段或工況較為穩定的工業污水廠生化段。

實現了活性污泥系統的四大轉變：菌膠團態+游離態>>“BARMS菌膠團”+菌膠團+游離態；高增殖率，短世代期>>低增殖率，長世代期；低菌群數量>>高菌群數量；低生化系統多樣性>>高生化系統多樣性。

核心機理：1.形成不同于傳統菌膠團的BARMS菌膠團

BARMS的微載體為多孔結構，可在表面致密排列細菌，形成生物膜結構；微載體的表面特性使生物膜中球菌的占比更高。通過高通量測序可以發現，活性污泥系統在投加BARMS后，細菌和真菌的種類均有所增加。

核心機理：2.降低增殖率，延長世代周期

從物種豐富來看，投加BARMS后，系統內長世代周期微生物菌群豐度明顯增加，系統內短世代周期菌群結構向長世代周期菌群結構轉變。此變化意味著細胞自身增值速度變慢，而細胞增值是剩余污泥產生的主要原因，細胞增值速度變慢從宏觀的角度看即為污泥減量。

核心機理：3.高菌群（微生物總量增加實現原位擴容）

衍生效果：強化脫氮除磷效果；不影響污泥后續處置

在部分投加BARMS的污水廠，還觀察到了脫氮除磷效果的提升。此外，對污泥熱值進行檢測發現，投加BARMS后，污泥熱值僅略有降低，不會對污泥焚燒處置產生負面影響。

BARMS技術的另一個優勢是應用非常簡便，現場無需設施改造，無需停水，直接投加至好氧池使用。

BARMS技術五個優勢

1、污泥減量，且屬于源頭化污泥減量，可改善污泥沉降性能，外運污泥減量可達30%~50%；

2、處理通量提升，處理負荷可提升30%~50%，減少擴容類、提標類項目建設投資和土地需求。

3、穩定性，適應性好，耐沖擊，可處理現有工藝無法處理的極端污水。

4、兼容性，無需停水及設施改造，使用方便。

5、降本增收，可節約曝氣、污泥脫水干化設備能耗，節約脫水藥劑用量等，實現降本增收。

應用案例1：北控水務某污水廠污泥減量項目

以北控水務某設計規模為3萬 m3/d的污水廠為例，該水廠采用A/A/O+超濾處理工藝。在兩條生產線中的一條（規模為1.5萬 m3/d）投加了BARMS，兩條生產線同期對比。根據應用初期的3個月的數據，實現了平均污泥減量27%，減量效果仍在不斷上升，目標為40-50%。

應用案例2：揚子石化污泥減量項目

該項目于2021年5月實施，設計規模1萬m3/d。日常進水中含有20%的工業污水。該項目實現了氨氮去除效果提高10%以上，平均污泥減量50%以上。投加BARMS后，二沉池的浮泥問題實現了快速改善，獲得了業主的認可。

04污泥處理處置高質量發展的三點思考

低碳需求下，污泥終端處置路徑仍然面臨新的思考，杭世珺總結為三點：

污泥熱處理、能源化利用是污泥處理的發展方向，協同焚燒是短期我國污泥處理的重要手段。

污泥處理在減量化、穩定化、無害化、資源化的同時，還應關注低碳化。炭化技術目前是實現“4+1”化的理想工藝。

污泥處理要末端升維，更重要的是實現污泥源頭減量，BARMS技術通過在生化池直接投加適應性復合生物材料，實現了較高的的原位污泥減量，并具有提高污水處理能力的特點。

編輯： 李丹