王凱軍：我國污泥干化-焚燒市場發(fā)展與問題分析

2月21日，由國家環(huán)境保護(hù)技術(shù)管理與評估工程技術(shù)中心、國家環(huán)境保護(hù)污泥處理處置與資源化利用工程技術(shù)中心和北控水務(wù)集團(tuán)聯(lián)合主辦的2023污泥處置技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇在京舉行，論壇聚焦十四五污泥集中焚燒無害化處理，集聚生態(tài)環(huán)境部等政府部門領(lǐng)導(dǎo)、業(yè)內(nèi)知名專家學(xué)者、國內(nèi)外環(huán)保企業(yè)領(lǐng)軍人物等行業(yè)精英，共同探討我國污泥無害化處理、資源化利用的技術(shù)路線、工程實(shí)踐和發(fā)展前景。

國家環(huán)境保護(hù)技術(shù)管理與評估工程技術(shù)中心主任、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王凱軍以“我國污泥干化—焚燒市場發(fā)展與問題分析”為主題，從國家為什么解決不了污泥問題、關(guān)于污泥干化—焚燒工藝的技術(shù)分析、關(guān)于我國污泥干燥-焚燒的幾個技術(shù)問題三個方面進(jìn)行了分享，從宏觀角度介紹了行業(yè)發(fā)展與未來方向，并指出污泥焚燒是污泥處理處置的主流技術(shù)。以下為根據(jù)其發(fā)言整理。

一、 國家環(huán)境保護(hù)技術(shù)管理與評估工程技術(shù)中心

大家下午好，應(yīng)大會的要求今天我的發(fā)言重點(diǎn)聚焦在宏觀層面，首先我簡單向大家介紹下國家環(huán)保技術(shù)評估與管理工程技術(shù)中心（以下簡稱“工程技術(shù)中心”），2010年3月批準(zhǔn)依托清華建設(shè)。中心工作以環(huán)境技術(shù)評估為基礎(chǔ)工作，以技術(shù)政策、BAT導(dǎo)則和工程規(guī)范等技術(shù)指導(dǎo)體系建設(shè)為核心工作，建立環(huán)境技術(shù)的示范推廣機(jī)制平臺，為環(huán)境技術(shù)管理體系建設(shè)提供技術(shù)支撐。

二、我國污泥干化—焚燒市場發(fā)展與問題分析

1.國家為什么解決不了污泥問題？

目前中國擁有15-16萬噸/日的污泥處理設(shè)施?！笆濉逼陂g，我們就關(guān)注到污泥問題，當(dāng)時每天污泥產(chǎn)生量為8-9萬噸/日?！笆奈濉逼陂g規(guī)劃新增污泥（含水率80%）無害化處置設(shè)施規(guī)模不少于2萬噸/日?；仡櫋笆濉逼陂g，新建污泥處理處置規(guī)模（含水率80%）7萬噸/日?！笆濉逼陂g，新增或改造污泥(含水率80%)無害化設(shè)施處置能力6萬噸/日。如果按照計(jì)劃，污泥問題早就解決了?！笆晃濉敝痢笆濉逼陂g建設(shè)了5500多座污水廠取得了很大的成績，但是污泥無害化處理處置設(shè)施建設(shè)的工作一直沒有完成，污泥處理確實(shí)存在著比較大的問題。

京城環(huán)保趙傳軍總在發(fā)言中提到垃圾焚燒在發(fā)達(dá)沿海地區(qū)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)要重點(diǎn)關(guān)注，我也有同樣的感受，所以提出“歷史的經(jīng)驗(yàn)值得注意”。

是什么歷史經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？最開始搞垃圾焚燒的時候發(fā)生的番禺事件、余杭中泰事件、廣東清遠(yuǎn)事件，當(dāng)?shù)孛癖姸挤磳贌?/p>

最后四部委聯(lián)合發(fā)文，說明焚燒還是很好的無害化處理方法，能夠相對集中解決問題，國家發(fā)聲后來垃圾焚燒的反對聲少了一些。到現(xiàn)在，形成了80萬噸/天的焚燒能力（2.4億噸焚燒能力），實(shí)際清運(yùn)能力為2.1億噸，垃圾焚燒能力已經(jīng)超出了垃圾清運(yùn)能力。

污泥焚燒也遇到同樣的問題。大家看反對杭州七格污水處理廠污泥焚燒項(xiàng)目這條新聞，當(dāng)時調(diào)查98.82%的網(wǎng)友反對焚燒。深圳市“第一座”城市污泥焚燒處理項(xiàng)目引進(jìn)國外現(xiàn)金技術(shù)裝備，總投資約5億元，也是因?yàn)榉磳Φ穆曇籼喽\(yùn)行不起來。對比垃圾焚燒，人們對污泥焚燒實(shí)際上是存在一種誤讀。

誤讀一：污泥焚燒特性與垃圾相同是二噁英排放源。垃圾焚燒確實(shí)會產(chǎn)生大量的二噁英。根據(jù)京都大學(xué)平崗教授調(diào)研比較，垃圾焚燒、污泥燃燒和尾氣排放，污泥的焚燒和垃圾焚燒跟汽車排放產(chǎn)生的二噁英是在同一個數(shù)量級，因?yàn)槔贌写罅康乃芰虾陀袡C(jī)物，所以污泥焚燒和垃圾焚燒本質(zhì)不一樣。

誤讀二：污泥焚燒是一種高碳排放工藝。聯(lián)合國氣候變化專門委員會（IPCC）認(rèn)為污泥生物源產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)焚燒是碳中性的，所以污泥焚燒不是高碳排放。

誤讀三：污泥焚燒是一種高能耗工藝。如果我們認(rèn)真比較大型的污泥處理工藝，通過污泥焚燒廠和一個堆肥廠在裝機(jī)能力上的比較發(fā)現(xiàn)，污泥堆肥廠的裝機(jī)能力是要高于垃圾焚燒廠的。我們通過系統(tǒng)比較一系列的大型污泥堆肥廠，從耗能來講，污泥焚燒不是一種高能耗工藝。

在污泥行業(yè)中，有搞厭氧技術(shù)的，有搞堆肥技術(shù)的，也有搞焚燒的，大家不是一塊兒想把蛋糕做大，而是互相說對方的工藝不行。早在2014年我就呼吁過，為什么污泥焚燒被妖魔化了呢？引用孟子一段話來說，“夫人必自悔，然后人悔之”。在行業(yè)中需要的是共同呼吁解決污泥問題，而不是相互攻擊說別人的工藝不行，說對方工藝不行，實(shí)際上很有可能是因?yàn)槲覀儗夹g(shù)不太了解。做水處理技術(shù)的專家對燃燒工藝了解多少？因?yàn)椴涣私猓瑢I(yè)人士也變成了公眾，公眾發(fā)表專業(yè)意見，這就存在很大的問題。

我們在各種場合呼吁解決污泥問題，也曾以專報(bào)的形式上報(bào)生態(tài)環(huán)境部。發(fā)改委、住建部、生態(tài)環(huán)境部三部委共同印發(fā)《污泥無害化處理和資源化利用實(shí)施方案》，這都是對污泥問題的重視。“十四五”規(guī)劃綱要對污水處理只有一段話，明確提出污泥集中焚燒無害化處理，再就是管網(wǎng)和污水資源化的問題。所以，這三個問題是“十四五”的主要工作。

我國政策法規(guī)也對污泥干化焚燒技術(shù)有一系列的支持?！段勰嗵幚硖幹眉拔廴痉乐渭夹g(shù)政策》、《污泥處理處置污染防治BAT指南》、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南》這三個文件我都參與了制定。住建部、環(huán)保部、科技部發(fā)的污染防治技術(shù)政策、污染防治最佳可行指南以及污泥處理處置技術(shù)指南，都明確了污泥焚燒在其中的位置。

在國際污泥主流處理處置技術(shù)中，干化-焚燒也是主流之一。美國頒布聯(lián)邦法典規(guī)定污泥焚燒應(yīng)該遵循的要求；日本由于地方狹小、人口稠密，污泥焚燒一直是主導(dǎo)工藝；在歐洲，污泥焚燒也是主流工藝之一，其他還有厭氧、堆肥工藝。

二、關(guān)于污泥干化—焚燒工藝的技術(shù)分析

接下來簡單介紹一下污泥干化—焚燒工藝技術(shù)。80%或60%的污泥干化到具有自持燃燒的程度，可分為直接干化技術(shù)和間接干化技術(shù)。

早期認(rèn)為直接干化是不行的，主要原因是煙氣接觸有污染，但是對尾氣治理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后是沒問題的。直接干化技術(shù)，主要是噴霧干燥和帶式干化，還有其他的滾筒干燥等；間接干化分別為槳葉干化、圓盤干化、薄層干化等。這些技術(shù)都有一些適用條件和特點(diǎn)。間接干化技術(shù)的設(shè)備單機(jī)最大處理能力為100噸/天。

單機(jī)處理能力小是間接干化技術(shù)面臨著問題。在國際市場，300噸的焚燒已經(jīng)是大項(xiàng)目了，但是在中國動輒就是500噸、1000噸的項(xiàng)目。如果單機(jī)處理能力小，千噸級項(xiàng)目就要選擇十幾臺處理設(shè)備，這樣使系統(tǒng)復(fù)雜程度非常高。

為什么間接干化處理設(shè)備做不大呢？因?yàn)殚g接干化主要靠桶壁加熱，而槳葉的面積很小，滾筒直徑增大后和加熱面積不成正比，做到一定直徑后就很難再做大，這是間接干化的技術(shù)弱點(diǎn)。

對比直接干燥的的單體設(shè)備可以做到比較大的體量，比如“噴霧干燥技術(shù)“單塔可以做到500噸/個，更適用于大型污泥干燥項(xiàng)目。

作為焚燒工藝設(shè)備主要有三個，分別是鼓泡流化床、循環(huán)流化床和回轉(zhuǎn)窯。其中循環(huán)流化床基本上用于摻燒，單獨(dú)污泥焚燒很少使用，是因?yàn)轱w灰的量比較大，不在今天的討論主題之內(nèi)。鼓泡流化床和回轉(zhuǎn)窯是污泥焚燒主要采用的設(shè)備，在國內(nèi)都有應(yīng)用的案例，這里就不詳細(xì)展開介紹，后面對鼓泡流化床稍微有些深入的探討。

三、關(guān)于我國污泥干燥-焚燒的幾個技術(shù)問題

在焚燒應(yīng)用過程中有幾個問題值得我們注意。從2019年起，清華大學(xué)和清控環(huán)境對國內(nèi)單獨(dú)焚燒項(xiàng)目進(jìn)行了調(diào)查。截至目前調(diào)研了70多個項(xiàng)目，

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)的領(lǐng)軍企業(yè)集中在三家。第一個組合是京城環(huán)保和上海市政院的合作，主要圍繞上海竹園、石洞口等污泥項(xiàng)目，京城環(huán)保還獨(dú)立建設(shè)了一些污泥焚燒項(xiàng)目；第二個組合是同方環(huán)境與西南市政院的合作，比如配合成都興蓉水務(wù)一、二、三期的污泥項(xiàng)目；第三個組合是清華大學(xué)與浙江環(huán)興機(jī)械的合作，到目前為止也做了十幾個項(xiàng)目。我和京城環(huán)保趙總溝通了解到，去年京城又新增了三個項(xiàng)目，可以看到行業(yè)這幾年的迅速發(fā)展。

其他污泥項(xiàng)目主要集中在蘇伊士、威立雅等外資公司。蘇伊士運(yùn)營的污泥項(xiàng)目焚燒的不多，主要采用干化和摻燒。這里沒有提到的一些日本公司，是因?yàn)榫┏呛屯奖澈笾饕脑O(shè)備供應(yīng)廠家是日本公司。

通過北控姜總的介紹，我們看到北控水務(wù)和京城環(huán)保有密切關(guān)系，清華大學(xué)與同方環(huán)境也有緊密合作，所以在污泥焚燒領(lǐng)域各方合作是非常密切的。

通過總結(jié)我們發(fā)現(xiàn)兩個問題。問題一，早期因?yàn)閲膺M(jìn)口設(shè)備價格昂貴，項(xiàng)目的平均投資金額較高，達(dá)到了120萬元/噸。最近有些設(shè)備型號國產(chǎn)化以后，投資金額探底可以到50萬元/噸。投資對運(yùn)行費(fèi)用的影響還是非常大的。如果按照投資100萬元/噸金額計(jì)算，把運(yùn)行費(fèi)用、折舊、BOT利息、收益攤銷以后，運(yùn)營成本很難低于600元/噸，所以上海、成都有的項(xiàng)目收費(fèi)都到800塊錢。

國產(chǎn)化后的污泥噴霧干化焚燒工程投資成本可降低至30萬元/噸，運(yùn)行成本可以降低到300元/噸，這就是為什么清華與環(huán)興團(tuán)隊(duì)在全國做了十幾個噴霧干化的工藝，從成本和科技創(chuàng)新上來說是非常重要的。

第二個問題是深度脫水處理政策“遺產(chǎn)”。2010年環(huán)保部出臺了《關(guān)于加強(qiáng)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥污染防治工作的通知》，提到不以集中處理為目的外運(yùn)污泥要達(dá)到50%含水率。這個通知下發(fā)后，全國各個污水處理廠全部建設(shè)高干脫水設(shè)施。我在“2019年中國給水污泥論壇”上提出，中國污泥處理界面臨重大的歷史選擇，選擇高干脫水工藝將阻礙污泥處理技術(shù)發(fā)展，導(dǎo)致在市場出現(xiàn)劣幣驅(qū)逐良幣現(xiàn)象。有幸的是，2021年生態(tài)環(huán)境部做政策清理廢止了這個文件。全世界污泥處理廠90%都不采用這條技術(shù)路線，我們采用了這條技術(shù)路線，留下得高干脫水污泥技術(shù)怎么辦？這是焚燒時代的機(jī)會，同時也是陷阱。

機(jī)會是深度脫水的污泥(~50%含水率)如果直接焚燒，可避免在干化粘滯區(qū)工作；有機(jī)質(zhì)含量>50% 、深度脫水50%含水率的污泥，可自持燃燒，簡化干化焚燒工藝。同時存在的陷阱是，如果污泥有機(jī)質(zhì)<50%、高干脫水>60%含水率的污泥將面臨非常尷尬的狀況，干化設(shè)備必須上，為了脫出小量水導(dǎo)致投資效率非常低，并且這個系統(tǒng)配置上非常困難，太干了要噴水降溫，含水率高了，燒不起來。所以，這是它的陷阱。

鼓泡流化床對低熱值的解決方法是熱氣回流，回流后干化了污泥，相當(dāng)于提高了熱值，在 500＜污泥熱值＜1000范圍內(nèi)起作用，針對不同情況下數(shù)值范圍是不一樣的，但如果熱值低于500再回流也起不到作用。

熱值高的情況下，流化床就會出現(xiàn)問題。我們從日本引進(jìn)的爐型基本是絕熱的，超過900°以上就需要降溫，否則就會結(jié)焦。對于高熱值的項(xiàng)目，反而需要噴水降溫，這在經(jīng)濟(jì)上是不合理的，從工藝路線上來講也不應(yīng)該這么做。對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的調(diào)研、對工藝的把握是非常重要的。所以說，這對焚燒來說，既是機(jī)會也是陷阱。

針對這種情況，我們這兩年開發(fā)了立式疊層高壓脫水，可迅速將80%含水率的污泥脫水至50%以下，對大部分的城市污泥脫到這個程度后，用很簡單的直接干燥就可以進(jìn)到焚燒，使得工藝流程大為簡化，大規(guī)模降低工程造價，項(xiàng)目投資也大為降低。

我們進(jìn)行了測算，按照80%的含水率來算，以前是正能量的，如果采用這種工藝是負(fù)能量的，能作為熱能或者電能的產(chǎn)出。我們做過400噸/日的可研，驅(qū)動一個一兆瓦的發(fā)電機(jī)以后，對內(nèi)部用電可以基本平衡，符合低碳綠色，這是一個非常好的技術(shù)方向。

由于《關(guān)于加強(qiáng)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥污染防治工作的通知》頒布，導(dǎo)致我國全部上馬污泥高干脫水。高干脫水之后怎么順勢而為，這將是下一步污泥焚燒非常重要的話題。