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专家观点 | 戴晓虎教授:“五大举措”补齐污泥短板

   日期:2022-10-13     来源:国家发展改革    

推动污泥无害化处理和资源化利用,是深入打好污染防治攻坚战,实现减污降碳协同增效,建设美丽中国的重要举措。结合《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》《关于推进污水资源化利用的指导意见》,国家发展改革委、住房城乡建设部、生态环境部联合印发《污泥无害化处理和资源化利用实施方案》(发改环资〔2022〕1453号,对于加快补齐污泥处理短板,提高污泥无害化处理和资源化利用水平,具有重要指导作用。

 

01 我国污泥无害化处理和资源化利用存在的主要问题

 

污泥作为污水处理的过程产物,富集了污水中30%-50%有机物和污染物质,具有“污染”和“资源”双重属性,如果没有得到有效的处理,将造成严重的环境污染与资源浪费,污水处理设施的减排效益将大打折扣。

 

近年来,随着全社会对污泥问题的关注,国家制定了一系列标准规范,发布了有关规划和政策,加大了科技研发的持续投入,驱动了污泥管理逐步从“重水轻泥”向“泥水并重”转变,建设了一批示范工程,污泥技术和装备能力得到了大幅提升,有效支撑了我国污泥处理行业发展。但由于我国污泥处理处置起步较晚,污泥产量逐年增加,减污降碳协同增效的要求不断提升,污泥难题还未得到彻底解决,对标水务行业整体发展水平差距较大,其主要存在以下问题。

 

(一)污泥泥质差,污泥处理处置难度大。我国污泥存在有机质含量低、含砂量高的泥质特点,直接影响了厌氧消化生物处理效率和热化学处理的能耗水平,进而增加了我国污泥处理处置的难度。此外,我国部分城市污水厂进水中含有工业废水,导致污泥中重金属含量偏高,增加了污泥土地利用的风险。

(二)工作起步晚,资金投入不到位,处理处置能力不足。我国对污水处理制定了严格的排放标准,但对污泥处理重视不够,起步较晚,投资和运行资金严重不足,没有做到污水污泥处理设施的同步规划、同步建设,造成现有污泥设施处理能力缺乏。大部分污水厂污泥仅在厂区内实现了浓缩脱水,脱水污泥采用填埋或简单处置的方式,无害化处理和资源化利用水平低,与行业高质量发展目标差距较大。

(三)土地利用受限,污泥出路尚未完全打通。解决污泥出路问题是打通污泥处理处置全链条的关键。污泥处置的方式主要有填埋、建材利用和土地利用。目前,脱水填埋依然是我国污泥的主要处置方式,但污泥填埋会占用大量土地资源,造成二次污染和资源浪费,并释放大量温室气体,部分经济发达城市面临无地可埋的困局。建材利用需要对污泥进行干化焚烧或协同焚烧处理,以实现污泥的矿化和无害化。由于污泥含水率较高、有机质含量低、热值不高,导致焚烧存在投资运行成本高、尾气排放要求严格、邻避效应突出等问题。土地利用是污泥生态化处置的重要消纳路径,是美国、英国等国家及欧盟大部分地区最重要的处置方式,但由于意识、标准衔接、处理水平等原因,我国污泥土地利用比例还较低。

 

02 推进污泥无害化处理和资源化利用的主要措施

 

针对我国污泥处理处置的难题,《实施方案》提出,到2025年,城市污泥无害化处置率达到90%以上,地级及以上城市达到95%以上,基本形成设施完备、运行安全、绿色低碳、监管有效的污泥无害化资源化处理体系,明确要优化污泥处理结构,提升现有设施效能,补齐设施缺口,强化过程监督管理,完善多方保障机制,为推动解决当前污泥处理处置相关问题提出了系列措施。

一是因地制宜选择处理方式。《实施方案》明确了污泥处理处置技术路线选择的基本原则。污泥处理处置应遵循“绿色、循环、低碳、生态”理念,结合各地污泥总体规划、自然地理条件、环境承载能力和经济发展水平等实际情况,根据处置的方式来确定污泥处理单元的组合,因地制宜合理选择污泥处理处置全链条技术路线。

 

二是积极推广污泥土地利用。《实施方案》提出,要鼓励将城镇生活污水处理厂产生的污泥经厌氧消化或好氧发酵处理后,作为肥料或土壤改良剂,用于国土绿化、园林建设、废弃矿场以及非农用的盐碱地和沙化地。这一措施对污泥出路的瓶颈问题解决至关重要,符合减污降碳及资源循环的发展方向。污泥含有丰富的有机质和氮磷营养物质,我国土壤矿化有机质缺乏,污泥规范处理后是一种很好的营养土或土壤改良剂,对具备土地消纳条件的地区,特别是对于经济欠发达、土地资源丰富的地区,应鼓励土地利用。考虑到污泥含有大量易腐败物质和病原菌,在进行土地利用之前,必须进行厌氧或好氧生物稳定化处理,实现污泥易腐有机物和病原菌的削减,以提升污泥稳定化、卫生化水平。此外,应在源头上确保污泥品质,对于有毒有害工业废水混入产生的污泥,应杜绝进行土地利用,以保障土地利用的安全性。

 

三是合理压减填埋规模。污泥填埋占用土地,浪费资源,存在二次污染风险,并产生大量温室气体,因此发达国家已禁止脱水污泥进入填埋场。我国污泥处理处置起步较晚,部分地区仍以填埋为主要处置方式。考虑到我国不同地区自然地理条件、环境承载能力和经济发展水平差异,《实施方案》提出,东部地区城市、中西部地区大中型城市以及其他地区有条件的城市,积极采用资源化利用等替代处理方案,逐步限制污泥填埋处理;暂不具备土地利用、焚烧处理和建材利用条件的地区,在污泥满足含水率小于60%的前提下,可采用卫生填埋处置。这一措施明确了污泥填埋是一种过渡性或应急性的处置方式,符合我国现阶段的实际情况。

 

四是有序推进污泥单独焚烧或协同焚烧。污泥焚烧可实现有机物的矿化、污染物的去除、深度减量和热能回收利用,焚烧灰渣可作为建材利用,污泥焚烧是一种有效的末端处理处置方式,特别是对于人口密集、土地资源紧缺、土地利用泥质受限,且经济条件较好的城市。由于污泥焚烧投资运行成本较高,尾气排放要求严格,存在一定的邻避效应,因此污泥焚烧要因地制宜考虑采用单独焚烧或协同焚烧。对于污泥产生量大、土地资源紧缺、经济条件较好的地区,应鼓励建设污泥单独焚烧设施,污泥单独焚烧要考虑系统能量的优化,以提高污泥热能利用效率。对于具备协同焚烧条件的地区,可采用协同焚烧的方式,发挥协同效益。但要关注添加污泥后对焚烧系统烟气污染控制及产品质量,以及垃圾焚烧厂、火力发电厂、水泥窑设施的产能、添加比例要求、检修或停产等因素对污泥处理处置的影响,做好预案,保障污泥出路畅通和污水厂的稳定运行。

 

五是加大推广污泥能量和物质回收利用。污泥中的能源和物质的回收利用是实现污水厂减污降碳协同增效的重要途径。从能量回收的角度,积极推广污泥(协同)厌氧消化回收生物质能、沼气热电联产或提纯并网,并推广污水源热泵、光伏发电等技术,实现污水污泥能量协同利用。从物质循环的角度,应积极推广污泥稳定化产物土地利用、焚烧灰渣建材利用、氮磷营养物质的回收利用,特别要关注不可再生的战略性磷资源的回收。积极鼓励污泥绿色固液分离、高效厌氧/好氧、高参数焚烧、热解碳化、水热转化等资源化新技术的开发。

 

03 统筹污泥处理设施存量提升和增量建设

 

一是提升现有设施效能。近年来,我国建设了一批污泥处理工程,但是对于现有工程设施的运行状况缺乏评估,部分污泥处理设施的运行效能有待提升。因此,《实施方案》提出建立健全污泥处理设施普查建档制度,摸清现有污泥设施综合效能,对不满足要求的处理设施进行升级改造。污水处理设施改扩建时,如厂区空间布局允许,应同步建设污泥减量化、稳定化处理设施,以实现污泥与污水处理设施的同步提质增效。

 

二是补齐设施缺口。《实施方案》充分考虑我国的实际情况,提出了具体举措。首先,污水管网建设会直接影响污水处理厂进水水质,进而影响污泥泥质。因此,加快补齐管网短板,解决部分污水处理厂进水生化需氧量浓度偏低的问题,以提升污泥有机质含量和污泥品质,对污泥处理处置至关重要。其次,我国污泥处理处置起步较晚,没有做到污水和污泥处理设施的统筹规划。对于新建污水厂,应按照泥水同步的要求,同步配建污泥减量化稳定化无害化处理设施,也可考虑作为集中式污泥处理设施,协同处理周边地区已建污水厂的污泥,补齐我国污泥稳定化无害化处理的短板。此外,由于我国污泥有机质含量较低,应积极鼓励推广污泥与城乡有机质(餐厨垃圾、家庭厨余等)协同厌氧消化处理-生物质能回收-沼渣土地利用方式,提高处理设施的综合效益。

 

04 强化过程管理,完善保障措施

 

为保障污泥无害化处理和资源化利用工作的顺利推进,《实施方案》提出了多项管理和保障措施,如强化有毒有害物质的源头管控,确保污泥泥质符合要求;强化产生、运输、处理全流程信息化管理,实现精细化监管,严禁偷排、随意倾倒;压实城镇污水、污泥处理企业的直接责任,确保污泥依法合规处理;重点突破共性和关键技术装备,健全污泥无害化处理及资源化利用标准体系;推动建立与污泥无害化稳定化处理效果挂钩的按效付费机制,完善污泥资源化产品市场化定价机制;各级政府建立完善多元化的资金投入保障机制,引导社会资金参与污泥处理设施建设和运营,推动符合条件的规模化污泥集中处理设施项目发行基础设施领域不动产投资信托基金(REITs)。相关措施从组织、财政、管理等方面为《实施方案》的落地实施提供了有力保障。

 

(戴晓虎 同济大学环境科学与工程学院教授,城市污染控制国家工程研究中心主任)

 


 
 
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