污泥作为污水处理的衍生品,受近年来污水排放量的增长而逐年提升,面临着巨大的处理压力。污泥主要来自污水处理过程中初次沉淀池、二次沉淀池等工艺环节。伴随我国日益增长的污水排放量,我国污泥产量不断提升。而我国污泥无害化处置率仍处于较低水平,据悉2015 年初仅达到56%,临时处置手段的污泥占总量1/3,距离15 年要求达到的70%还相距甚远。污水排放量的增长和污泥无害化处置进展的滞后使得污泥面临巨大处置压力。下面对我国污泥处理行业政策及环境分析:
一、我国污泥处理产业技术环境分析
1、基本路线:预处理+脱水浓缩+后端处置
2009 年2 月18 日建设部、环保部和科技部联合发布了《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)》,该政策不仅明确了污泥处理处置的技术路线,而且规定在安全、环保和经济的前提下实现污泥的处理处置和综合利用。在该技术政策中,明确了污泥处理处置的保障措施,给我国城市污水处理厂污泥处理处置指明了方向。
出于污泥属性不同、政府财力约束、污水处理技术限制等多方面原因,目前国内污泥处理处置技术方案呈现多样化特征。总体上看,污泥处理处置方案法需要经过预处理、污泥浓缩脱水、后端处置三个主要环节。其中,污泥预处理和脱水是可以说是各类最终处置方案都必须经过的处理过程,而最终处置方案则需要根据多方面因素进行综合考量。
污泥预处理工艺主要有收集、调理、浓缩、脱水及相关辅助设施管理。污泥处理技术主要有消化、发酵。
污泥预处理工艺示意图
污泥经过污泥收集池或污泥浓缩池后,上清液溢出,初步脱水处理,然后进行污泥脱水,也称作污泥的干化过程。污泥脱水是降低污泥含水率、减少污泥体积的重要环节。
污泥经过预处理和脱水后,要进行最终处置,常见污泥的处置方法包括卫生填埋、污泥好养堆、土地利用、污泥焚烧及用于建筑物材料等。
污泥处理处置主要工艺路线比较
2、因地制宜选择最优处置方案
改革开放以来,通过以市场换技术的方式,从污水治理乃至通信、高铁、核电等技术引进方面百试不爽的成功模式,在污泥治理方面,虽已经过近十年的摸索,却不能得到很好的复制。简单引进国外的方式,不论是技术、造价还是管理等各方面,都存在与中国国情适用性不足的明显问题。不同的国家和地区因为各自不同的地理条件和经济状况,所以对污泥进行处理、处置的政策管理各不相同,即使地理环境相近的国家,其采用的策略亦有很大差异。对于中国的污泥处理处置技术路线选择,至少有以下几个重要的因素需要考量。
污泥处理处置主要工艺路线投资对比
稳定化、减量化、无害化优先,重视资源化可能。中国先后颁布了城镇污水处理厂污泥处置的一系列国家和行业标准,明确了“减量化、稳定化、无害化、资源化”的原则,也推广了一批污泥处理处置项目。面对不容乐观的污染现状,率先解决安全稳定化和减量化是当前之急需,实现资源化任重道远。在资金仍不富裕的背景条件下,把稳定化、减量化作为当前最紧迫的任务首先完成,并保证其安全、稳定,是现阶段理性和现实的选择。在这方面主要的难题是如何在低成本前提下完成,将湿污泥脱水至含水率60%甚至50%以下,并保证处理后污泥的安全稳定。
成本和管理能力制约。现阶段,在地方政府债务压力日益加重、税源收入不足、融资模式尚未突破并反而受限的前提下,虽然对环保的重视和政策性资金的支持,但不可否认污泥处理处置将带来额外的投资压力。即使在一些投入较高的项目,如上海石洞口焚烧、上海白龙港消化、高碑店污泥消化、重庆唐家坨消化及热干化项目等,由于国内泥质特殊、高额运行成本和运营管理能力等因素的限制,很多后期运行并不顺利。未来,当面对更多的中小污水厂、县,镇级政府和中西部地区的需求和实际条件,成本管理能力都将成为重大制约因素。
运输条件、项目用地等限制。项目占地,尤其是扰民问题,随着城市化和公民维权意识的提高,变得越来越棘手。在污泥处理环节的技术路线选择中,污水处理厂规模、设施占地会直接限制配套污泥设施的技术路线选择,而从一个城市统筹考虑,污水处理厂的分布情况、运输条件等方面都成为选择污泥处置路线必须要考虑在内的因素。在小型污水厂建设消化设施无法实现规模经济,在城市内的污水处理厂建设堆肥项目则会在场地和扰民方面受到限制。如果要建立集中的大型热解碳化、污泥焚烧、热干化或者混烧设施,那么将其他污水处理厂的污泥,事先做初步干化再运输会节省运费。再比如,西部土地资源广阔应妥善利用以降低成本,污泥堆肥的破题在于后端产业链的一体化;而在土地相对紧缺的东部城市,技术路线选择要倾向于减量化更明显、项目占地更少的技术路线,同时还需考虑臭味扰民等问题。
3、“干化+焚烧”或成为现阶段理想方案
2011 年3 月,住建部和国家发改委发布《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行)》,介绍了4 种污泥处置方式及相关技术,分别是污泥土地利用、填埋、建材利用、焚烧。
1)土地利用
是指将经处理后的污泥或污泥产品用于土地作为肥料或土壤改良材料。土地利用在发达国家取得了良好的效果,主要是与农业实现了紧密联系。反观国内,污泥土地利用的道路走得异常艰难,由于以前工业污水和生活污水长期混同处理,出于对污泥中重金属风险的考虑,污泥制成的“有机肥”被农业部禁止进入农田,只能用作绿化土、填埋土、路基土等。
多个城市填埋场超负荷运行
2)填埋
作为最“便利”的污泥处置方案,目前面临的阻力愈发增大。脱水后的污泥较为黏稠,无法堆积,会影响垃圾填埋场的机械作业,导致缩短垃圾填埋场的使用寿命。其次,污泥很容易堵塞垃圾填埋场的渗沥管道,影响其排水系统的正常运行。再次,有机物含量高的污泥散发恶臭,还会产生甲烷等温室气体,影响垃圾填埋场的稳定性,延长封场的时间。近年来国内垃圾处理能力不足的矛盾愈发突出,多个城市的垃圾填埋场面临提前满填封场,因此填埋场拒绝接收污泥的案例屡见不鲜,而这些污泥往往被不当弃置,带来巨大的二次污染风险。
3)建材利用
是指通过将污泥固化,制作特殊用途的材料,包括煅烧陶粒或砖、水泥基交通降噪材料、垃圾填埋场覆土材料、吸附材料和建筑材料等。建材化曾经以低成本方式在国内出现,但由于在实际应用中发生普遍的品质低劣和二次污染现象,也已不被行业所普遍认可。从发达国家的成功案例可以发现,建材化如果想做到足够的安全,成本并不具备优势。
4)焚烧
是使污泥中的可燃成分在高温下充分燃烧,最终成为稳定的灰渣。焚烧法具有减容、减重率高,处理速度快,无害化较彻底,余热可用于发电或供热等优点。近年来,焚烧法采用了合适的预处理工艺和先进的焚烧方法,满足了越来越严格的环境要求。欧美国家进入八十年代末期,由于污泥在农用、填埋、投海方面的各种限制条件和不利因素日益突出,污泥热干化及焚烧技术在欧美国家得到了成功应用,使得污泥干化和焚烧技术在国外发达国家广泛推广开来,目前已经成为最主要的处置方式。在国内,虽然污泥处理处置普遍程度低,焚烧处置案例也相对较少,但最近几年明显迎来了较快发展。
住建部、发改委提出的4种污泥处置方式比较
至少在以下几个方面具备大力发展污泥焚烧处置的先决条件:1、国内固废处理能力面临较大缺口,对污泥的减量化提出更高要求;2、国内热电厂、水泥窑、砖窑数量众多,污泥经过预处理和初步的脱水浓缩后可运送至上述各类设施进行焚烧,只需要进行一定的工艺和设备改造,无需重建焚烧设施,减少了投资规模和资金压力;3、近年来国内垃圾焚烧行业快速发展,在二噁英、飞灰控制等方面积累了大量经验可供污泥焚烧借鉴,处理效果在重要指标上基本达到欧盟标准,二次污染风险大幅降低;4、现有和预期的补贴政策可显著改善项目盈利能力。结合国内污泥处理处置行业面临的各类条件可以判断:填埋的处置方式将逐渐被摒弃;土地利用、建材利用等可能在部分地区的个别项目上取得良好的效果,但大范围推广阻力较大;从总体上衡量,“干化+焚烧”是现阶段国内污泥处理处置的理想方案。
二、我国污泥处理行业政策环境分析
1、现有补贴不足
2009 年,由住房和城乡建设部、环保部和科技部联合发布的《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)》明确了污水处理费应包括污泥处理处置运营成本,相关规定包括:“地方人民政府应进一步提高污水处理费的征收力度和管理水平,污水处理费应包括污泥处理处置运营成本;通过污水处理费、财政补贴等途径落实污泥处理处置费用,确保污泥处理处置设施正常稳定运营”;“各级政府应加大对污泥处理处置设施建设的资金投入,对于列入国家鼓励发展的污泥处理处置技术和设备,按规定给予财政和税收优惠;建立多元化投资和运营机制,鼓励通过特许经营等多种方式,引导社会资金参与污泥处理处置设施建设和运营”。
但从过去几年的实际情况来看,上述规定的落实还需要一套有效的手段和方式。由于污泥处理处置设施所需费用昂贵及市场机制的不成熟,依靠企、事业单位投资存在较大难度。目前,更多的是政府参与污泥处理处置的市场,对污泥处理处置加以引导,对采用国家鼓励和推荐的污泥处理处置最佳可行技术和设备,给予政策上的倾斜以及财政和税收优惠。
长期来看,在污水处理费用中征收污泥处理费用是大势所趋,但从当前情况来看,处置费用的征收需要存在较大阻力。我国现行收取的污水处理费用较低,尚无法保证污水厂的正常运行,而推行在污水处理费中加入污泥处理、处置费,又将在一定程度上加重被征收者的经济负担。因此,在未来较长一段时间内,补贴将是污泥处理处置资金的主要来源。
部分国内城市污泥处理补贴情况
目前国内已经有部分城市对污泥处理处置给予补贴,由于处理方案不同等因素造成标准不一,污泥处理产业很难自己盈利,运转严重依靠政府补贴。同时,补贴覆盖范围明显不足。
2、监管加强,引导投资纠偏
自“九五”期间首次公布环境保护规划至今,国内已经在环保领域进行了积极的投入,但效果不达预期。一方面,粗放式发展导致各类污染集中爆发,现有投入水平不足以减缓环境恶化;另一方面,环保投入主要集中于“后端”的污染物治理环节,导致投入效率不高。雾霾污染去年在全国范围的大爆发,引发了对于环保行业投入效率的思考。要保证有限的环保投入实现效用的最大化,一方面环保工作的重心需要前移,从后端的污染物治理向前端的减排倾斜;另一方面,环境监管工作力度必须大幅加强,避免污染物转移,导致环保工作治标不治本。
2014年4 月24 日,十二届全国人大八次会议表决通过了新修订的环境保护法,于2015 年1 月1 日起施行。作为环境保护领域的基础性、综合性法律,新《环境保护法》在法律责任、公众参与、政府监管等方面实现了诸多突破,为进一步保护和改善环境、推进生态文明建设提供了有力的法制保障。
除了大幅提高企业违法成本、扩大环境诉讼主体提高民众参与度等方面,新环保法在环境监管方面提出了诸多规定,以完善环境监测制度。新修改的环保法确立了多重的监督机制,明确了政府的保护监督管理职责。新法通过规范制度来保障监测数据和环境质量评价的统一,规定国家建立、健全环境监测制度。国务院环境保护主管部门制定监测规范,会同有关部门组织监测网络,统一规划设置监测网络,建立监测数据共享机制;监测机构应当遵守监测规范,监测机构及其负责人对监测数据的真实性和准确性负责。环境监管力度加强可有限引导投资方向,过往“巨量污泥去向不明”的情况将出现根本性变化。
三、我国污泥处理行业市场环境分析
水处理倒逼污泥处理提速。近年来,在水处理领域,国内环保工作取得了显著的成效,污水处理的总量和处理率都实现了快速的提升。与此同时,工艺路线决定了大部分污染物质被转移到污泥当中,如果不严控污泥处理环节,那么我国千亿元污水处理的投资换来的就只是“污染转移”。目前,国内超过80%的污泥没有得到安全处置而流入环境,污泥问题已经成为制约污水行业发展的瓶颈。
我国污泥处理行业主要企业简介
截止到2014 年底,全国设市城市、县累计建成污水处理厂3362座,污水处理能力达到1.59亿立方米/日。按照含水率80%计算,2015 年,全国污泥产量将超过3500 万吨,并保持约8%左右的年化增速。
《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》中,全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划投资近4300 亿元,其中污泥处理处置设施建设投资347 亿元,仅占8%。考虑到未来中小城市和乡镇一级污水处理率将继续提升、处理标准可能有所提高,监管力度大幅加强,以及居民和工业用水量持续增长,污泥处理投资依然面临较大缺口。以“十二五”规划投资水平作为参照,预计污泥处理的潜在市场空间至少将达到500 亿元。
分析我国污泥处理行业政策及环境,“重水轻泥”问题有望得到缓解。近年来,污泥处理行业正逐渐受到相关政策的重视。2015年1月,发改委、财政部及住建部联合发布《关于制定和调整污水处理收费标准等有关问题的通知》,明确指出到2016 年底,城市污水处理收费标准原则上每吨应调整至居民不低于0.95 元,非居民不低于1.4 元;县城、重点建制镇原则上每吨应调整至居民不低于0.85 元,非居民不低于1.2 元。2015 年10 月36 城平均污水处理费仅0.87 元/吨,贵州、黑龙江、辽宁等多个地区污水处理费更低,距标准有较大上升空间。污水处理费的提升,将使得污泥处置市场迎来快速发展阶段。
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