污泥问题

《污泥问题》李波 山西沃土生物有限公司

污泥问题

人类文明转型与文化经济一体化趋势将深刻影响人们的生活，彻底改变财富的创造和分配方式，影响思维方法和伦理价值。中国面对全球气候问题、节能减排、环境恶化及大量污泥二次污染及再污染等等新的挑战。目前污泥土地利用本质上并不是“利用”，而是“处置”，处置是最终目的，利用不过是附带的结果。污泥处理处置的最终目的不是“减量化”、“稳定化”和按照人的标准的“无害化”，而是通过生物转化，“帮助”其回归自然，维护生态平衡，保持自然和谐。建立生态理性思维，统筹兼顾，系统加以解决。在诸多的污泥处理处置技术中，生物转化按照生态理性思维对污泥的处理处置及和谐利用提出系统解决方案和工程设计。 一、 概论

对于从土地里生长出来的东西，以及生长东西的土地，更及肥沃的土地，人类永远无法穷尽其奥秘。任何一株植物的任何一片叶子，任何一片土地的任何一粒土壤，都毫无理由地完美，一层又一层渐细渐密的脉络中、一种又一种错落有致的结构中似乎蕴藏了宇宙的所有秘密。即便是尚未完全舒展的嫩芽，或是已经濒临凋落的残叶；即便是刚刚开垦的处女地，或是贫瘠嶙峋的荒漠，也都呈现出丰富的个体风貌，即使是最精巧的克隆技术也必定不能复制其独一无二的构造。土壤对于人类赖以生存的意义从来没有如此这样重要和不可替代，土壤安全从未像今天对于五千年农耕文明的中华民族如此具有战略意义。于是，沃土选择了“变污泥为沃土”的事业，追寻“化腐朽为神奇”的崇高。

城市污水污泥是人类文明进步的产物。污泥问题是在工业文明发展和衰落中产生的，是典型的工业文明的产物。工业文明是不计后果的文明。用工业文明的“科学理性思维”及手段处理处置污泥，其后果只能是污染越来越严重。污泥首先是数量庞大而集中的问题，为了及时有效地使污泥得到处理处置，人类采用“火焰”或“掩盖”的方式消灭转移污泥，延缓污泥的“二次污染”。上世纪末，能源、土地与环境的多重约束致使问题升级，人类不得不再次面对比污泥“二次污染”更为严重的由焚烧、填埋等不当处置产生的“再污染”问题。“火焰”的衰弱与“掩盖”的穷尽，迫使人类寻找新的污泥转化途径。拘于完善技术的工匠和象牙塔中的学究缺乏思维高度和理论指导，始终摆脱不了事务主义的羁绊和就事论事的局限。新技术、新工艺、新设备是新思维的结果，而不是相反。污泥问题大部分是由于不当的处理处置方式所产生的，处理处置过程的“再污染”远比污泥本身的“二次污染”严重得多。中国经过十年发展，污水处理事业有了长足的进步。伴随大量污水污泥的产生，也是在上世纪末，中国污泥进入消除或避免污泥“二次污染”的初级阶段。当污泥问题终于列入议程的时候，却发现西方国家已经开始转向。据统计，目前世界水处理年产污泥量已达1亿吨（干污泥）。由于世界各国近十年间才意识到污泥问题的严重性，因而相关的工程信息仍非常缺乏。此时世界发达国家正处于焚烧、填埋过程的“再污染”纵深阶段。

中国的污泥处理处置是转变增长方式新形势和节能减排新要求下的新课题，污泥的无害化处理处置及其工艺路线事关巩固治污减排的成效等环境中心保护工作。国务院2010年5月5日发布的《关于进一步加大工作力度确保实现“十一五”节能减排目标的通知》（国发〔2010〕12号）强调，为应对全球气候变化，我国政府承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放要比2005年下降40%—45%，节能提高能效的贡献率要达到85%以上，这也给节能减排工作带来巨大挑战。各地区、各部门要充分认识加强节能减排工作的重要性和紧迫性，切实增强使命感和责任感，下更大决心，花更大气力，果断采取强有力、见效快的政策措施，打好节能减排攻坚战，确保实现“十一五”节能减排目标。面对国家如此强硬的政策措施，

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我国的污泥处理处置似乎置身度外，热能干化-焚烧等高碳项目依然纷纷上马，并呈扩大之势。在如此巨大的节能减排压力下，可以预见，各地批准建设或正在建设的污泥焚烧、混烧、掺烧项目投运之时也就是下马之日，绝不可能持续。结果充其量是再次为高碳经济付出昂贵的学费，让纳税人为领导的盲目决策和业界的错误认识“埋单”。

借鉴与抉择的矛盾突出地摆在国人面前。住房和城乡建设部副部长仇保兴概括，“十五期间，我们解决了建厂的问题；十一五期间，我们解决了建厂与管网配套的问题；十二五期间，我们编制的重点将以全面的绩效提高，以污泥处理作为主要内容之一。”此时，污泥不仅要“应处尽处”，同时还要符合节能减排的要求。人类无可选择的进入“低碳时代”，共同生活在同一个地球村。低碳的本质是节约。当西方国家即将告别火焰的时候，我们却错以为那是希望的火炬。面对哥本哈根的减排承诺，节能减排的约束性指标，仅仅认识到污泥应当处理处置是远远不够的。全球一体化的发展格局使得气候问题越来越像是发达国家制约发展中国家的战略。我们能够做到的至少是不要增加国家减排履约的负担，承担起我们应尽的责任。按照科学发展观的要求，不折不扣地完成减排约束性指标，为建设环境友好型和资源节约型美丽家园做出贡献，以此作为借鉴与抉择的时代背景和现实标准。面对急剧增长的污泥数量及由此带来的二次污染和节能减排的双重压力，中国污泥问题的破题需要从国家利益和人民群众身体健康的高度与资源节约型和环境友好型社会建设的全局，发挥中国的“后发优势”，避免走西方国家走过的弯路，警惕向中国的高碳输出战略，克服浮躁心态；既不能完全照搬，又不能投机取巧，用生态思维重新审视与观照人类对待污泥的态度及处理处置方式和效果，把污泥作为人类、自然、生态、环境等生物圈中的一个不可缺少的环节，根据中国的特点积极探索适合中国国情，即人口稠密、环境脆弱、资源短缺严酷现实条件下的节省能源、减少排放、循环利用、环境友好的污泥处置的路子。二、“二次污染” 境保护部近期出台的《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南(试行)》（HJ-BAT-002）明确，城镇污水处理厂产生的污泥含水率高（75%—99%），有机物含量高，易腐烂。污泥中含有具潜在利用价值的有机质，氮、磷、钾和各种微量元素，寄生虫卵、病原微生物等致病物质，铜、锌、铬等重金属，以及多氯联苯、二噁英等难降解有毒有害物质，如不妥善处理，易造成二次污染。所谓“二次污染”是相对于污水，由于污泥得不到及时有效地处理和处置所造成的污染。污泥的“二次污染”是指污染物（污泥）由污水处理厂（污染源）浓缩脱水（物理、化学或生物作用）生成新的污染物(二次污染物)而对环境产生的污染。由于污泥浓缩了污水中的污染物，因此，污泥二次污染的危害比污水的污染严重，并由于其形成机理复杂，防治困难。因此，“二次污染”主要是由于污泥自身所包含的各种有毒有害物质对环境造成的污染，一般不包括污泥处理和处置过程中所产生的噪声、臭气、飞灰、有害气体等污染物对环境的再污染。

二〇〇九年二月十八日住房和城乡建设部、环境保护部、科学技术部联合颁布《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）》（以下简称“技术政策”），二〇一〇年三月一日环境保护部颁布《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南(试行)》（以下简称“污泥导则”）环境保护技术文件。“技术政策”明确了污泥应该处理处置，重点解决污泥的二次污染问题；“污泥导则”试图指引污泥应该怎么处理处置，注意防治污泥处理处置的再污染。两个文件从国家层面基本回答了前十年污泥产业的认识问题，明确了污泥处理的责任主体，污泥与污水的产业关系和可供选择的技术路线，第一次明确国家给予污泥的处理处置设施投资的政策支持，并将运营费用纳入污水处理费和财政补贴范围。 《技术政策》和《污泥导则》之间的相互矛盾和不协调多少反映出国家职能部门规划统筹、监督管理系统功能的缺失，导致环境产权维权职能弱化，污泥处理处置基本处于“春秋

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战国”时代：拼投资、比规模的政绩工程倾向已经出现。面对污泥处理处置实际工程需要的冲击和国际诸多技术产品片面促销的局面，管理体系及技术支撑等领域已经呈现出混乱的趋势。管理体系的欠缺、系统研究的缺乏和技术体系的紊乱等，给工程建设和运行管理造成了诸多难以解决的问题。污泥处理处置尚未纳入政绩考核内容，政府缺乏能动因素。污水处理厂污水处理运行与污泥处理处置缺乏联动机制，污泥处理处置滞后：1级A污水处理排放高标准的另一面却是污泥的倾倒弃置。

2010年4月，为配合《循环经济促进法》的贯彻实施，国家发展改革委、中国人民银行、银监会和证监会联合发布《关于支持循环经济发展的投融资政策措施意见的通知》，污泥循环利用明确列入信贷支持的重点循环经济项目。至此，建设投资和运营费用都有了明确的说法和具体政策，必将推动中国污泥产业步入快速发展时期。

2.1“外延性”污染

污泥作为污水处理的伴生物，其产生量与污水处理率成正比例，污泥的处理处置是污水处理工艺的延伸，所以，按照科学理性思维，污泥处理处置的首要目标是减量化和稳定化。由于能源、土地资源和气候等环境问题还不突出，因此，不惜代价重点解决污泥的二次污染问题，解决污泥所产生的社会环境问题，防止大量污泥造成的环境污染。本世纪末之前，人类对污泥污染的认识、防治及处理处置方式，是基于污泥作为人类社会生活的对立物加以认识的，需要作为工程处置的对象快速彻底“处理”掉。因此，以干化-焚烧和消化-填埋为主的技术路线都具有“规模大”、“效率高”和“工程化”、“集约化”等特点。污泥的处理处置工艺技术基本与大规模污水处理厂相适应，具有工业文明的典型特征。中国的污水处理行将结束，污泥处理处置才刚起步，导致污泥“积压”和“欠债”，成为环境领域的重大问题之一。借鉴的轻松与抉择的痛苦相互交织，使我们、尤其是决策者“只见树木不见森林”，忘却举国上下学习实践科学发展观与生产实践相结合的现实意义和时代背景，“一烧了之”的驼鸟政策与观念大有市场，并已经呈现蔓延之势。

2.2中国污泥问题

据环保部门测算，全国每年产生含水率80％的污泥约3,000万吨。这些污泥中除含有大量的有机物，丰富的氮、磷等营养物质外，还存在重金属、致病菌和寄生虫等有害成分。处置不当很可能引发环境的二次污染，在一定程度上抵消污染减排成果，一些地区甚至已经出现过因污泥处理不当引发的环境污染事件。

据“全国城镇污水处理建设与运行工作现场会议”提供的数据，截至2009年底，全国城镇累计建成污水处理厂1993座，总处理能力已超过1亿立方米/日，与“十五”末相比分别增长了1.2倍和75%。这也是到目前为止世界上所有国家污水处理能力增长最快的速度。“十一五”期间我国真正实现了污水处理能力的巨大突破。《中国给水排水》杂志提供的数

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据，2010年，全国城市污水处理总规模将达到1×10m/d，污泥量将达到5×10t/d。近日，中国人大学环境学院副院长王洪臣称，据不完全统计，目前全国城镇污水处理厂污泥只有小部分进行填埋、土地利用、焚烧或建材利用等，总有效处理处置率仅5—10%。

中国污水处理产业经历超常规发展，日益严重的污泥问题和频频发生的环境灾难将污水污泥的处理处置摆上了议事日程。中国进入防治污泥外延型污染时期。陆续发生的“污泥形成的沼泽淹死鸭子”、“王小郢污泥直排”、“浙江省杭州市萧山区围垦七工段的万亩鱼塘由于污泥倾倒造成的大规模死鱼”、“重庆三峡库区污泥污染”事件和京城环保第一案等，使得污水处理厂处于十分尴尬的境地：一边治（理）污，一边制（造）污。对此，环保部和住建部

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充分认识到了问题的严重性——污泥处理处置设施建设缓慢，多数污泥没有得到妥善处置，随意抛弃和倾倒的现象还普遍存在，由此引起的二次污染不容忽视。目前我国城镇污泥处理“形势严峻”。污泥处理技术储备跟不上需求，符合我国国情的成熟技术路线尚未形成。春秋战国，百家争鸣。中国的污泥处理处置没有权威。只有符合中国国情的污泥处理和处置工艺技术及其实践才是真正的赢家。 三、“再污染”

再污染是指①污泥处理和处置过程中所产生的噪声、臭气、有害气体等污染物对环境造成的“过程性污染”和②处理产物的污染，例如飞灰、炉渣、干扰素等有机成分对土地及环境的“产物污染”，以及③“消耗性污染”，例如处理处置设施巨额投资、能源与资源消耗等。污泥处理处置的实践证实，基于西方线性思维的“环境工程”技术——厌氧消化-填埋和热能干化-焚烧所造成的再污染，无论是污染范围还是污染强度都远远超过了二次污染，治理再污染的难度和代价也随之大大提高。

污泥处理与处置相脱节，处理过程不考虑处置结果，处置结果不考虑环境影响，往往“按下葫芦起了瓢”，为了处理而处理，造成处置无效、危害环境。热能干化、厌氧消化处理，焚烧、填埋处置的最终产物与自然都是对立的，相冲突的，仍然没有摆脱污染物的自然属性，或者造成更为严重的环境污染。同时，其处理处置过程的高能耗、臭气等依旧是一个再污染过程。

3.1“内函性”污染

污泥外延型二次污染相比，污泥的再污染具有“质变”的特征。过程性污染产生的二噁英、飞灰、汞等等恶性污染问题随着环境保护意识的提高和检测手段的完善而逐步显现。水俣病事件，使日本政府在14年里花费了485亿日元治理了一处总量仅为70—150吨有机汞的污染源。广东铬德发生的污泥干化制砖臭气污染事件成为我国典型“再污染”案例。由于违背污泥的自然属性，基于社会需要和人类的主观好恶所采用的“粗暴”、“野蛮”的方式，直接导致自然界对人类的报复。能源、自然资源（土地）的限制与约束，传统污泥处理处置技术，特别是热能干化-焚烧工艺所造成的再污染成为发达国家关注的重要问题。

目前人类采用的污泥处理处置方式基本都存在“再污染”问题，陷于污染→治理→再污染的怪圈。热能干化-焚烧工艺的再污染问题最为严重，即有过程性污染（有害气体）和产物污染（飞灰、炉渣危险固废），也包括一次能源消耗和投资高昂的消耗性污染；厌氧消化-填埋基本属于产物污染和消耗性污染（投资巨大、运营费高）；好氧堆肥-土地利用的再污染危害相对低一些，但也存在产物污染的危险。上个世纪末，世界能源价格上涨与土地资源的短缺，以及气候问题对环境的影响，都市居民再次面临城镇污水处理厂污泥处理处置的挑战：热能干化-焚烧、厌氧消化-填埋等传统主导技术无法承受高昂的能源价格和填埋场后续维持治理费用，以及焚烧产生的严重的再污染与更加昂贵的投入，温室气体减排责任最终迫使世界发达国家把污泥的处理处置转向土地利用。

针对环境工程设计的缺陷，防止消耗性污染，国际社会逐步提出“碳足迹”和“全寿命”等低碳概念，试图从更大的范围涵盖人类活动的全过程，包括生产过程二氧化碳的直接排放与经济活动的间接排放，以“碳”为单位数量化。环境友好型社会以节能减排为指标，考核一次能源消耗和二氧化碳直接排放数量；节约型社会将经济投入与成本支出换算为“碳单位”，全程考核碳排放。“碳足迹”按照同一计算口径和考核标准，分类建立生产、生活资源消耗碳排放数学模型，精确计算和控制二氧化碳排放，建立人类社会统一指标考核体系与

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价格补偿机制，共同解决气候问题。把碳排放作为约束性硬性指标列入基本建设审批内容，严格禁止高碳项目或变相高碳项目上马建设，已经建成的要停止运行，妥善处理；同时，制定与落实包括税收、信贷等多项政策措施，鼓励低碳、零碳污泥处理处置项目建设和运行，坚决刹住高碳项目蔓延的趋势。条件具备时，国家应立法禁止焚烧。 3.2“泥泞”中国

国生活污水处理产业的发展大致用了十几年的时间。污水量将随着人口总量的增加而增加。中国人口2020年至2025年间达到顶峰，污水量也将同期2020年左右达到最高峰。随着污水处理厂的大规模建成，污泥处理处置成为庞大的市场。在污水处理运营服务市场完善的同时，我国的污泥处理处置产业将成为“下一个污水处理产业”发展壮大起来。此时的西方发达国家已经进入“后污泥”时代，应对“再污染”的考验。究其原因，一是因为西方强大的技术资金及已经形成的污泥处置设施使本国污泥生态危机暂时得以缓解；二是因为西方工业文明下的污泥处理处置系统的巨大运行惯性还要持续相当一段时间；三是因为西方资本主义不断向不发达地区、发展中国家转移生态成本，包括输出西方国家淘汰的高碳技术设备，转嫁开发成本和气候压力。

中国正在形成的巨大的污泥市场成为转嫁战略的首选目标国。 3.2.1厌氧消化：一个美丽的童话

中国污泥的十年，基本上走的是引进消化的路子。引进污水处理技术的同时，“捎带”把污泥厌氧消化工艺与设备一并引进。但由于其厌氧消化只“处理”不“处置”的“先天”不彻底性，加之监管缺失、经费不足、投资巨大、成本高昂和安全问题，以及土地资源短缺的刚性约束带来的挑战，中国污水处理产业快速发展与污泥处理处置基本停滞的现实形成巨大的反差——大部分已经引进的厌氧消化塔停运而成为“墓碑”。如果仅仅作为污泥稳定化、减量化处理的方式，厌氧消化处理对于大型、特大型污水处理厂可能是不得已而为之的选项；对于中小型污水处理厂，这种投资大、运营成本高的“半拉子”方式显然是不适用、不经济的。

厌氧消化处理的消耗性污染很高，与低碳节约的要求相差甚远。首先，厌氧消化设施投资高昂，运营和管理成本与干化-焚烧不相上下。维持中温或高温厌氧消化的能源消耗，根据《污泥导则》给出的数据，污泥厌氧消化的电耗占城镇污水处理厂全厂用电的15%—25%；污泥加热的能耗占全厂热耗的80%以上。按照《水工业工程设计手册（废水处理及再用）》提供的数据计算，有机物含量50%的污泥产生的污泥气，理论计算产生的热量全部用于加热污泥，且设备的热效率按85%计，基本满足其热耗要求；如果污泥气热量80%用于加热污泥，则不能满足要求。有机物含量高的（65%）污泥厌氧消化产生的热能勉强可以维持自身的热能消耗，能源贡献率基本为零或负值。自顾不暇，遑论输出能源。

即使污泥气全部用于干化污泥，只可以满足污泥干化所需热能的72%，不足部分仍需补充外来能源。中温或高温厌氧消化脱水为75%或70%含水率的泥饼，混合填埋处置还须继续干化。污泥75%到60%以下含水率的脱水干化是最困难的，需要付出高昂的代价。根据《水工业工程设计手册（废水处理及再用）》给出的数据计算，有机物含量50%含水率80%的每立

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方污泥产生36m污泥气（沼气），折合18万千卡热能；污泥热能干化能源消耗为670千卡/kg水。这里不考虑处理的难度系数，按照一般能耗计算，75%含水率的污泥干化到含水率60%需脱水375kg，消耗热能25万千卡，除污泥气提供的18万千卡热能外，还需额外增加7万千卡的热能，折合原煤14kg。如此，也仅仅达到垃圾混合填埋的标准。

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