一、中國污泥處理市場現(xiàn)狀分析

1、污泥是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌體、無機(jī)顆粒和膠體等組成的非均質(zhì)體。它很難通過沉降進(jìn)行徹底的固液分離。污水處理產(chǎn)生的污泥是典型的有機(jī)污泥，其特性是有機(jī)物含量高(60%~80%)，顆粒細(xì)(0.02~0.2mm)，密度小(1002~1006Kg/m3)，呈膠體結(jié)構(gòu)，是一種親水性污泥，容易管道輸送，但脫水性能差。隨著污泥水分的減少，污泥從純液狀流動(dòng)到粘滯狀、塑性性狀、半干固體狀直到純固體狀這一過程進(jìn)行變化。通常濃縮可將含水率降到85%(含水狀態(tài));含水率在70%~75%時(shí)，污泥呈柔軟狀態(tài)，不易流動(dòng);通常一般脫水下含水率只可降到60%~65%，此時(shí)幾乎成為固體;含水率低到35%~40%時(shí)，成聚散狀態(tài)(以上是半干化狀態(tài));進(jìn)一步低到10%~15%則成粉末狀。

污泥來源匯總

一方面，污泥是污水處理過程中無法避免的副產(chǎn)品。通常含有病源微生物、寄生蟲卵、有害重金屬和大量難降解物質(zhì)。如果處臵不徹底，很容易對(duì)環(huán)境造成二次污染。從污水里轉(zhuǎn)入污泥中的COD(化學(xué)需氧量)比例大概是30%~50%，轉(zhuǎn)入污泥中的氮約為20%~30%，磷約為90%。如果它們得不到有效處理處臵，那么我國的節(jié)能減排目標(biāo)將大打折扣。所以不能繼續(xù)重水輕泥的現(xiàn)狀。另一方面，污泥中也包含氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過適當(dāng)處理可以作為肥料，改良土壤，促進(jìn)植物生長;經(jīng)過處理產(chǎn)生的沼氣，可以作為能源物質(zhì)，解決一定的能源問題。如何妥善處理污泥，使其穩(wěn)定化、無害化、減量化、資源化，環(huán)源化，成為環(huán)境污染治理中亟待解決的問題。

2、由于城鎮(zhèn)化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，我國近年來污水排放量和處理量呈上升趨勢(shì)。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局公布的《2015 年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》可知，截至2015 年年末，我國城市污水處理廠日處理能力達(dá)到13784 萬立方米，比上年末增長5.3%;城市污水處理率達(dá)到91.0%，提高0.8 個(gè)百分點(diǎn)。

隨著“十二五”期間對(duì)污水處理的重視，我國污水處理的主體市場基本完成，在“十三五”規(guī)劃中，將進(jìn)一步推進(jìn)污水處理市場，提高污水處臵效率和行業(yè)平均技術(shù)水平。作為污水的衍生品，近年來污泥產(chǎn)量也在不斷上升2015 年生活污泥產(chǎn)量為3500 萬噸，同比增長16%。據(jù)估計(jì)，市政污泥方面，大約1 萬噸污水產(chǎn)生5-8 萬噸污泥。根據(jù)同濟(jì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院院長戴曉虎測算,我國每年產(chǎn)生3000 萬噸-4000 萬噸含水率在80%左右的市政污泥。隨著“十三五”的到來，污泥量還會(huì)增加。預(yù)計(jì)到2020 年，我國的市政污泥產(chǎn)量將達(dá)到6000萬噸-9000 萬噸。

2011-2015年均污泥產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

3、與污泥產(chǎn)量連年遞增趨勢(shì)相背的是我國污泥有效處理率偏低。大量污水處理企業(yè)采取直接傾倒或者簡單填埋處臵手段處理污泥，不但威脅土壤環(huán)境和居民健康也造成資源的浪費(fèi)。2015年年底，北京人大常委會(huì)法律檢查組表明，北京污泥無害化處理率僅為23%。而全國有效處理率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于30%。

我國污泥處理方式

由于我國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處臵能力不足、手段落后，大量污泥沒有得到規(guī)范化的處理處置，直接給水體、土壤和大氣帶來“二次污染”，對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。此外，污泥直接排放也造成資源的極大浪費(fèi)。近年來全國各地多起違法傾倒污泥事件被曝出。

隨著污水處理量增加，污泥產(chǎn)量在未來幾年仍將保持上升趨勢(shì)。當(dāng)前國內(nèi)污泥市場處于起步階段，大量污水處理廠污泥排放前未達(dá)可排放標(biāo)準(zhǔn)，一旦被司法機(jī)關(guān)查處，將面臨罰款和刑事處罰。不合法的污泥處理存在違法風(fēng)險(xiǎn)。此外，考慮到污泥的二次污染可能性和環(huán)境保護(hù)壓力，中國污泥市場有巨大的發(fā)展空間。

二、污泥處理的技術(shù)手段

污泥處理技術(shù)分為污泥處理和污泥處臵兩個(gè)環(huán)節(jié)。污泥處理包括濃縮(含水率95%-98%)、脫水(80%)、干化(40%)等。在脫水環(huán)節(jié)，可以通過厭氧消化或好氧消化進(jìn)一步提高脫水效率。污泥處臵是污泥處理的后續(xù)環(huán)節(jié)，有填埋、焚燒、堆肥、資源化等多種手段。當(dāng)前國際上最常使用的是焚燒處臵方法。在2014 年活性污泥一百周年時(shí)，全世界科家都一致認(rèn)為：資源化是污水處理未來發(fā)展的方向，污泥的資源化利用是未來需要突破的重要環(huán)節(jié)。

污泥處理全流程

1、厭氧消化技術(shù)——污泥處理的高效手段

厭氧消化是指污泥在無氧環(huán)境下，通過兼性菌和厭氧細(xì)菌將污泥中的可生物降解的有機(jī)物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使污泥得到穩(wěn)定的過程。當(dāng)前行業(yè)普遍認(rèn)為厭氧消化是污泥減量化、穩(wěn)定化的常用手段之一。與好氧消化相比具有成本低(不需要鼓風(fēng)設(shè)備、除臭設(shè)備)、不良?xì)怏w排放少、氣體回收利用等優(yōu)勢(shì)。

按照處理溫度不同，厭氧消化可以分為中溫消化和高溫消化兩種。高溫厭氧消化相對(duì)于中溫消化具有產(chǎn)氣率高、消化池體積小的優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)耗能要求較高。我國當(dāng)前普遍使用中溫消化。目前認(rèn)為厭氧消化需要經(jīng)歷四個(gè)階段：分別是水解、酸化(發(fā)酵)階段，乙酸化階段，甲烷化階段。各階段之間既相互聯(lián)系又相互影響，各個(gè)階段都有各自特色微生物群體。

厭氧反應(yīng)流程圖

厭氧消化具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)提高后續(xù)處理的效率并減少后續(xù)處理能耗。通常認(rèn)為厭氧反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化。通過厭氧反應(yīng)，污泥中有機(jī)物去除40%-60%，有害病菌減少。此外，厭氧消化提高污泥脫水穩(wěn)定性，讓焚燒等后續(xù)處理減少35%以上的能耗。2)厭氧消化成本較低。根據(jù)《中國環(huán)境報(bào)》統(tǒng)計(jì)，單純厭氧消化投資成本約為20-40 萬元/(噸/日)，由于不用鼓風(fēng)曝氣等，節(jié)約了成本，單純厭氧消化運(yùn)行費(fèi)用約為60-120 元/噸(含水率80%，不包括濃縮和脫水)，而好氧發(fā)酵運(yùn)行費(fèi)用為120-160 元/噸。

2、污泥干燥(化)技術(shù)

按照處理工藝的不同有直接干燥和間接干燥兩種。直接干燥是將高溫?zé)煔庵苯右敫稍锲?，通過氣體與濕物料的接觸對(duì)流進(jìn)行換熱。由于直接干燥會(huì)增加污染性氣體，污泥處理量小且存在一定的安全隱患，歐洲各國已逐漸放棄直接干燥法，多采用間接干燥。

間接干燥是將高溫?zé)煔獾臒崃客ㄟ^熱交換器，傳給蒸汽，蒸汽在一個(gè)封閉的回路中循環(huán)，與污泥沒有接觸。間接干燥存在一定的熱損失，但需要處理的煙氣量小，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。

污泥間接干燥流程圖

目前，國內(nèi)外的污泥干燥設(shè)備主要有：三通式回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)(轉(zhuǎn)鼓干燥機(jī))、流化床干燥機(jī)、槳葉式干燥機(jī)、盤式干燥機(jī)、帶式干燥機(jī)等。

污泥干燥技術(shù)的比較

3、衛(wèi)生填埋技術(shù)——我國最普遍使用的污泥處理技術(shù)

衛(wèi)生填埋是當(dāng)前最“便利”的污泥處臵方案，在我國污水處理廠中普遍采用。衛(wèi)生填埋具有操作相對(duì)簡單，投資費(fèi)用小、處理成本低、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。然而，衛(wèi)生填埋存在以下不可避免的環(huán)境隱患和問題。一方面填埋需要配合必要的防滲技術(shù)，否則可能導(dǎo)致污泥中重金屬和病原體下滲，污染土壤和地下水。此外，污泥產(chǎn)生的甲烷等溫室氣體和有害氣體也會(huì)危害居民健康。另一方面，實(shí)踐中填埋污泥多為脫水污泥，呈半粘稠特性，難以堆積易粘粘，降低了填埋效率和填埋場使用壽命。

由于填埋技術(shù)存在眾多安全隱患，多數(shù)歐洲國家已經(jīng)放棄或減少污泥填埋比例，轉(zhuǎn)為焚燒等技術(shù)。反觀我國，大量污泥仍通過填埋方式處理，且國內(nèi)多個(gè)城市填埋場存在超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。

多個(gè)城市填埋場超負(fù)荷運(yùn)行

4、污泥焚燒技術(shù)

焚燒法是一種高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)，即以一定的過?？諝馀c被處理的有機(jī)廢物在焚燒爐內(nèi)進(jìn)行氧化分解反應(yīng)，廢物中的有毒有害物質(zhì)在高溫中氧化熱解而被破壞。焚燒處臵的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)污泥的無害化、減量化(減容70%，最大可到90%)和資源化。焚燒的主要目的是盡可能地焚燒廢物，并將被焚燒的物質(zhì)變成無害和最大限度的減容，盡量減少新的污染物產(chǎn)生，以避免二次污染。近年來由于采用了合適的預(yù)處理工藝和焚燒手段，達(dá)到了污泥熱能的自足，并能滿足越來越嚴(yán)格的環(huán)境要求。以焚燒為核心的處理方法是被認(rèn)為是污泥處臵最徹底、快捷和經(jīng)濟(jì)的方法。

按照焚燒方式不同分為直接焚燒和干燥焚燒兩種。其中直接焚燒是指將高溫污泥(含水率85%以上)在輔助燃料的作為熱源的情況下直接在焚燒爐內(nèi)焚燒。由于污泥含水量大、熱值低，需要消耗大量的輔助燃料。直接焚燒下，污泥含水量大，焚燒后的尾氣量較大，后續(xù)尾氣處理需要龐大的設(shè)備，操作控制難度大。無論從運(yùn)行成本和設(shè)備投資等方面，污泥的直接焚燒正逐漸被干燥焚燒所代替。干燥焚燒是指將污泥通過干化處理后再進(jìn)行焚燒的技術(shù)手段。當(dāng)前焚燒工藝包括單獨(dú)焚燒、熱點(diǎn)廠協(xié)同處臵、水泥窯協(xié)同處臵。

污泥焚燒指標(biāo)要求

5、好氧堆肥(發(fā)酵)——形成生物肥料

好氧堆肥是在有氧情況下，通過微生物的發(fā)酵作用，將污泥轉(zhuǎn)變?yōu)榉柿系倪^程。其中有機(jī)物料代謝為二氧化碳、水和熱。

好氧堆肥的優(yōu)點(diǎn)包括：1)發(fā)酵效率高，穩(wěn)定化時(shí)間相對(duì)短;2)臭味少，實(shí)現(xiàn)滅菌;3)含水率可降到40%;4)污泥成品主要用于修復(fù)鹽堿地、城市綠化、垃圾場覆蓋以及建筑等方面用土;5)并衍生出蚯蚓生物堆肥等來強(qiáng)化堆肥效果，比如興蓉環(huán)境和綠山的合作。堆肥的難點(diǎn)主要包括：1)能量凈支出，通風(fēng)能耗費(fèi)用占比80%;2)需對(duì)好氧堆肥運(yùn)行的不同階段的合理通風(fēng)量加強(qiáng)研究;3)缺少C/N 等控制因素的理論研究，致使存在調(diào)理添加劑使用過多的情況。

堆肥工藝流程圖

6、碳化技術(shù)

“碳化”處臵技術(shù)是通過給污泥加溫，使污泥中的微生物細(xì)胞裂解，將其中的水分釋放出來，同時(shí)又最大限度地保留污泥中碳質(zhì)的過程。碳化工藝特點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)。1)高溫。在高溫作用下，部分有機(jī)質(zhì)發(fā)生解聚，形成可燃?xì)怏w;2)低氧。在高溫處理過程中，通過限制供氧量，實(shí)現(xiàn)有限燃燒;3)低水分。廢棄物(如污泥)應(yīng)首先降低水分(前臵干燥)，才能進(jìn)行熱解處理。

相對(duì)于熱力干化和焚燒，碳化技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于：能源消耗低，剩余產(chǎn)物中碳含量高，發(fā)熱量大，炭質(zhì)利用價(jià)值大。這類工藝可能有不同的名稱，如碳化、炭化、熱解、裂解、干餾、焦化、氣化、熱裂、熱裂解、高溫裂解等。

碳化技術(shù)原理圖

7、建材和土地利用

污泥建材利用是指將污泥作為制作建筑材料的部分原料的處臵方式，應(yīng)用于制磚、水泥、陶粒、活性炭、熔融輕質(zhì)材料以及生化纖維板的制作。

污泥的土地利用是將經(jīng)過妥善處理至符合一定標(biāo)準(zhǔn)的污泥或其產(chǎn)品作為肥料或土壤改良材料，用于農(nóng)田利用、園林綠化利用或土地改良等場合，是一種積極、可持續(xù)的污泥最終處臵模式。土地利用在發(fā)達(dá)國家取得了良好的效果，主要是與農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)了緊密聯(lián)系。反觀國內(nèi)，污泥土地利用的道路走得異常艱難，由于以前工業(yè)污水和生活污水長期混同處理，出于對(duì)污泥中重金屬風(fēng)險(xiǎn)的考慮，污泥制成的“有機(jī)肥”被農(nóng)業(yè)部禁止進(jìn)入農(nóng)田，只能用作綠化土、填埋土、路基土等。

四種污泥處臵方法的優(yōu)缺點(diǎn)

三、中國污泥處理行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測

今年“十三五”規(guī)劃出臺(tái)，指出2016 年目標(biāo)仍以大氣、水污染防治為主?！笆濉蹦繕?biāo)將更重視建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)以及生態(tài)環(huán)境總體質(zhì)量改善。大氣、污水、污泥的治理是今后國內(nèi)環(huán)保處理的三個(gè)主攻方向。2015 年，在環(huán)保產(chǎn)業(yè)的“新常態(tài)”下， 我國相繼頒布了一系列國家政策和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其中《水十條》明確了現(xiàn)有污泥處理處臵設(shè)施應(yīng)于2017 年底前基本完成達(dá)標(biāo)改造，地級(jí)及以上城市污泥無害化處理處臵率應(yīng)于2020 年底前達(dá)到90%以上。隨著政策利好和高成長性因素驅(qū)動(dòng)下，污泥處理處臵行業(yè)有望突破瓶頸期，駛?cè)肟燔嚨馈?/span>

1、原料供給穩(wěn)定?！笆濉杯h(huán)境工程將是按環(huán)境質(zhì)量改善的情況來考核，不單純從項(xiàng)目數(shù)量考核。這就避免了部分企業(yè)的“面子工程”。隨著污水處理進(jìn)入運(yùn)營市場，讓項(xiàng)目切實(shí)運(yùn)行，污水處理的運(yùn)營量將得到提升。由此產(chǎn)生的大量污泥，為污泥行業(yè)提供豐富原料，為污泥處理處臵行業(yè)保證了原料供給。

2、收費(fèi)渠道已較為完善。污泥處理費(fèi)作為污水處理費(fèi)中的項(xiàng)目進(jìn)行征收，由于污水收費(fèi)體系已較為完善，污泥收費(fèi)也有了保障。此外，連同污水處理費(fèi)一同收取也減少了收費(fèi)成本、提高收費(fèi)效率。

3、收費(fèi)權(quán)的確定。行業(yè)能否盈利，是其能否持續(xù)發(fā)展和招商引資的重要因素。住建部在《全國城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)運(yùn)行情況通報(bào)》中指出加大污泥處臵資金投入力度，完善價(jià)費(fèi)政策與激勵(lì)機(jī)制。給予污泥處理處臵行業(yè)合理的收費(fèi)權(quán)可以保障行業(yè)基本發(fā)展，激勵(lì)資金流入。

4、監(jiān)管加強(qiáng)、信息公開、公眾監(jiān)督等主力污泥行業(yè)。法律法規(guī)的明確、監(jiān)管力度的加強(qiáng)都說明政府在不斷地規(guī)范和促進(jìn)污泥行業(yè)的發(fā)展。而污泥處理信息公開也將借助群眾的力量，加強(qiáng)對(duì)污水處理廠污泥處理的監(jiān)管，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)力度。對(duì)于不依法處臵污泥的企業(yè)加大懲處力度，是在努力堵住污水、污泥偷排渠道的同時(shí)，間接保證了污泥行業(yè)的處理量。隨著宣傳和教育的跟進(jìn)、群眾的認(rèn)知和自我保護(hù)意識(shí)提升，將有越來越多的人進(jìn)一步了解到污泥的危害，主動(dòng)參與到污泥的監(jiān)督工作中。

5、生活水平帶動(dòng)污泥資源化發(fā)展。隨著生活水平提升，污泥中氮、磷等有機(jī)物質(zhì)含量將上升，這將利于污泥行業(yè)的資源化發(fā)展。

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