據《“十三五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》,截至2015年,我國城鎮污水處理能力已達到2.17億m3/d,城市污水處理率達到92%,縣城污水處理率達到85%。一般情況下,處理1萬(wàn)m3生活污水可產(chǎn)生含水率80%的濕污泥約5~8 t,估算2015年全國生活污泥產(chǎn)量約為10.85萬(wàn)~17.36萬(wàn)t/d(含水率80%,下同),而城市污泥無(wú)害化處置率約53%,縣城約24.3%。這意味著(zhù)每年約2 400萬(wàn)t的城市污泥去向不明,或直接填埋,或丟棄堆積在山溝農田,造成環(huán)境污染,帶來(lái)經(jīng)濟損失。
1 我國污泥處理處置現狀
1.1 總體概況
截至2017年底,全國71個(gè)城市共162個(gè)污泥處理處置項目如圖1所示,涉及26個(gè)省/直轄市,以期最大程度上反映我國污泥處理處置現狀。就地區而言,項目主要分布在經(jīng)濟較為發(fā)達的直轄市及省會(huì )城市,總規模約5.68萬(wàn)t/d。處理能力排名前十的?。ㄖ陛犑校┮来螢檎憬?、北京、江蘇、廣東、上海、遼寧、黑龍江、山東、香港、天津。
圖1 2017年我國城市污泥集中處理項目處理能力統計
1.2 項目分析
目前使用較多的污泥處理技術(shù)包括熱水解、厭氧消化、好氧發(fā)酵、干化焚燒、碳化等,各項目視需求選取不同的技術(shù)組合。如杭州蕭山區污泥處理工程采用深度脫水+焚燒發(fā)電+煙氣處理工藝路線(xiàn),上海嘉定污水處理廠(chǎng)污泥處理處置項目采用低溫真空脫水干化成套設備技術(shù)等。我國污泥集中處理項目處置方式如圖2所示,以土地利用為主的地區最多,主要分布在華北、東北、華中等北方地區,占比約為48.5%;焚燒次之,集中在華東地區,如江蘇、浙江、安徽等地,占比約為32.70%。衛生填埋占比相對較少,除上海外,集中在華南及西南地區,如廣東、重慶等,占比約15.54%。此外,建材利用占比1.91%,其他處理方式,如生物質(zhì)能利用等占1.27%。
圖2 2017年我國城市污泥項目處置出路統計
北方地區污泥處置出路如圖3所示,處置方式較統一,除山西以焚燒為主,其他地區主要以土地利用為主,部分地區以填埋為主。
圖3 2017年我國北方地區污泥項目處置出路統計
南方地區污泥處置出路如圖4所示,不同省市污泥處置路線(xiàn)有較大差異。其中華東地區基本確定以焚燒作為污泥處置的最終出路,以浙江、江蘇為典型代表;浙江省16個(gè)污泥處理項目中,焚燒占比達88.13%,而江蘇省22個(gè)污泥處理處理項目中,焚燒占比達72%。華南地區項目主要分布于廣東、廣西兩??;廣東省建材利用與衛生填埋持平,分別占比達38.55%,其次為土地利用和焚燒;廣西省則以土地利用為主,占比達67.4%;西南地區處理方式因城而異,重慶主城區以衛生填埋為主,建材利用為輔,貴州以填埋為主;成都以焚燒為主。
圖4 2017年我國南方地區污泥項目處置出路統計
2 典型城市污泥處理處置技術(shù)路線(xiàn)
2.1 北京市
北京市污泥處置以土地利用為主,焚燒與衛生填埋為輔見(jiàn)表1。其中,中心城區共有5座污泥處理中心,總規模為6 128 t/d,污泥土地利用占比達100%。通州副中心建有3座集中污泥處理中心,總規模為700 t/d,土地利用占比72%;其余郊區共建6座污泥處理中心,總規模約1 615 t/d,土地利用占比約57%。
表1 北京污泥處理處置項目基本情況
分析中心城區采用土地利用處置方式的原因主要有3點(diǎn):
?、傥勰嗥焚|(zhì)良好,土地利用具有本底優(yōu)勢。隨著(zhù)北京非首都職能疏解,中心城區已基本無(wú)工業(yè)污水接入污水管網(wǎng),污泥有毒有害物質(zhì)含量低;此外,雨污分流體系較為完善,污泥有機質(zhì)含量較高,為土地利用奠定基礎條件;
?、诒本┐髿猸h(huán)境污染控制較為嚴格,對于碳排放管控嚴格,相較焚燒、建材利用等,土地利用更加符合低碳減排理念。在大氣污染防治政策約束條件下,污泥建材利用受限;而與焚燒相比,土地利用在投資與運行方面具有較為明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢;
?、凼茏匀坏乩項l件影響,北京市及周邊地區土地多為沙質(zhì)土壤,存在改良需求,污泥土地利用具備一定的市場(chǎng)空間。目前北京市啟動(dòng)新一輪萬(wàn)畝造林工程,有機肥料缺口較大。污泥產(chǎn)成品作為有機肥料的替代品,具備經(jīng)濟技術(shù)優(yōu)勢。
2.2 上海市
上海市轄區可按主城及新城兩層級分16區,基本形成石洞口、竹園、白龍港、杭州灣沿岸、嘉定及黃浦江上游、崇明三島六大區域分片處理的污水系統格局,污泥處理系統與污水處理系統相協(xié)調見(jiàn)表2。截至2017年底,上海市污泥產(chǎn)生總量約為4 200 t/d(80%含水率計),污泥無(wú)害化處置率達95%。污泥處置出路以填埋為主,占比達57.89%;焚燒占比32.58%,土地利用總量較低,占比6.02%,其他方式占比3.5%。為解決上海填埋庫容嚴重不足的困境,2018年白龍港污水處理廠(chǎng)污泥處理處置二期工程及石洞口污水處理廠(chǎng)污泥處理處置二期工程開(kāi)工建設,均采用焚燒方式處置污泥,總規??蛇_3 070 t/d。
表2 上海污泥處理處置項目基本情況
目前,上海已出臺《上海市污水處理系統及污泥處理處置規劃(2017—2035年)》,該規劃在六大片區處理格局基礎上,新建10座污泥處理廠(chǎng),并確定了“以焚燒處理為主,土地利用為輔,衛生填埋為應急保障”的技術(shù)路線(xiàn)。分析原因主要有4點(diǎn):
①主城區污水來(lái)源混雜,工業(yè)及生活污水未完全分流,污泥重金屬及有毒有害物質(zhì)含量超標,且有機質(zhì)含量低,不利于土地利用;
②主城區用地緊張、污泥填埋庫容極度不足,建設焚燒設施進(jìn)行污泥減量化、無(wú)害化及穩定化處理,可盡快解決主城區污泥處理處置困境;
③上海市社會(huì )經(jīng)濟條件較好,探索發(fā)展靜脈產(chǎn)業(yè)園模式,污泥集中處理項目遠離居住區,可盡量減輕“鄰避效應”;
④在城市開(kāi)發(fā)新區等有條件實(shí)現生活、工業(yè)污水分質(zhì)處理的地區,預留污泥土地利用的可能性,既可響應國家鼓勵污泥土地利用的號召,又可多途徑發(fā)展污泥資源化路徑。
2.3 深圳市
截止2017年底,深圳共建成投入使用的污水處理廠(chǎng)共32座,污水處理總能力約520萬(wàn)t/d,污泥產(chǎn)生總量約為3 300 t/d(以80%含水率計),但市內污泥處理處置能力僅1 850 t/d,約占產(chǎn)生量的56%,其余污泥異地處置見(jiàn)表3。本地污泥處理設施分為廠(chǎng)內設施和廠(chǎng)外設施兩部分,其中大部分污泥在廠(chǎng)內進(jìn)行處理。廠(chǎng)內設施主要包括深圳水務(wù)集團運營(yíng)及北控水務(wù)特許經(jīng)營(yíng)的污水處理廠(chǎng),采用深度脫水技術(shù),將污泥含水率降到60%左右后,運輸至周邊城市進(jìn)行綜合利用。為解決污泥處理能力不足的問(wèn)題,《深圳市水務(wù)發(fā)展“十三五”規劃》提出,采用“廠(chǎng)內深度脫水減量+綜合利用為主”技術(shù)路線(xiàn),鼓勵具備條件的污水處理廠(chǎng)自行處理本廠(chǎng)污泥,并探索與周邊城市聯(lián)合處理處置污泥工作機制。
表3 深圳污泥處理處置項目基本情況
綜合深圳污泥處理現狀及規劃,判斷深圳采用“廠(chǎng)內深度脫水減量+廠(chǎng)外綜合利用+異地協(xié)同處置”的技術(shù)路線(xiàn)。分析原因主要有3點(diǎn):
?、偕钲谕恋亻_(kāi)發(fā)強度較高,已逼近50%,屬于過(guò)度開(kāi)發(fā)狀態(tài),土地資源極其緊張,人均土地面積僅為全國的2.5%;且居民環(huán)境意識較強,設施“鄰避效應”明顯,本地污泥處理設施選址落位困難。
?、谏钲诎l(fā)展初期,基礎設施建設相對滯后,特區內管網(wǎng)基本為雨污合流管網(wǎng),污泥含沙量高,有機質(zhì)含量低;特區外工業(yè)廢水接入市政污水處理廠(chǎng)的比例約為30%,但污染負荷貢獻率高達70%,導致污泥成分復雜,有毒有害物質(zhì)及重金屬含量超標,僅部分污水處理廠(chǎng)污泥可達到土地利用的相關(guān)標準及規范,限制了土地利用在深圳的規模應用。此外,深圳生態(tài)綠地配建規模較大,占深圳總面積的48.8%,綠化殘枝等有機質(zhì)廢棄物數量巨大,進(jìn)一步壓縮城市生活污泥土地利用的空間。目前,深圳僅鹽田、蛇口、深南電等項目通過(guò)選擇泥質(zhì)較好的污泥,才具備污泥土地利用條件。
?、巯嚓P(guān)部門(mén)缺乏相應的污泥處理監管工具及政策支持,尚未對污泥處理處置全過(guò)程進(jìn)行有效管理、監測與信息公布,公眾抗議污泥焚燒項目的事件偶有發(fā)生。2010年老虎坑污泥焚燒廠(chǎng)開(kāi)始建設,遭到居民強烈反對。2015年上洋污泥焚燒項目建成,因居民抗議,運行困難。
3 總結與思考
3.1 規劃引領(lǐng),泥水并重
我國早期在城市污水治理方面普遍存在“重水輕泥”現象,隨國家《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護規劃》、《水污染防治行動(dòng)計劃》中提出要重視污泥處置,各地區結合當前面臨的污泥處理處置困境,逐漸將污泥處置納入城市發(fā)展規劃。以上海白龍港污水處理廠(chǎng)為例,規劃早期污水處理廠(chǎng)預留足夠空間,方使白龍港污水處理廠(chǎng)污泥焚燒項目得以在污水處理廠(chǎng)區內部落地,大幅度降低污泥處置項目面臨的立項,選址、落地、環(huán)評等難度。2018年7月,上海市公示的《上海市污水處理系統及污泥處理處置規劃(2017-2035年)》中,明確提出污泥處理處置技術(shù)路線(xiàn)及項目要求,為日后項目落地提供依據。因此,污泥處理處置作為污水治理的重要組成部分,其發(fā)展路徑、設施規劃、空間布局等應被納入市政基礎設施專(zhuān)項規劃,與污水處理系統協(xié)同考慮,統一規劃,統籌布局,為未來(lái)發(fā)展預留彈性空間。
3.2 多點(diǎn)發(fā)力,消除鄰避
當前諸多城市污泥處理處置項目雖有規劃引領(lǐng),但最終因“鄰避效應”在設施建設、運營(yíng)等各階段遇阻。造成以上現象的原因主要有3個(gè)方面。
?、傥勰嗵幚硖幹庙椖繉χ苓叚h(huán)境影響惡劣。部分城市污泥處理技術(shù)落后,除臭設施不完善;或項目設計要求各項衛生指標符合歐盟及國家相關(guān)標準,但實(shí)際運行過(guò)程中卻臭氣沖天,進(jìn)而引發(fā)“鄰避效應”。對此,相關(guān)部門(mén)應積極學(xué)習并引入安全環(huán)保的污泥處理處置技術(shù),高標準建設、運營(yíng)、管理,源頭減少臭氣外排,實(shí)現低環(huán)境影響,令公眾滿(mǎn)意;
?、谖勰嗵幚硖幹庙椖拷ㄖO計較為直觀(guān),目前多數城市污泥焚燒項目多建設高聳入云的大煙囪,容易給公眾以強烈的視覺(jué)沖擊,引起居民對自身居住環(huán)境的擔憂(yōu)。而香港“T-Park”項目主體建筑則通過(guò)巧妙的建筑設計,將行政樓和隱蔽的煙道構建在一起,外觀(guān)上看不出傳統煙囪的形象;
?、畚勰嗵幚硖幹脤ζ胀癖姸?,其技術(shù)及處理效果屬于相對專(zhuān)業(yè)的領(lǐng)域,居民出于對自身居住環(huán)境的擔憂(yōu),對類(lèi)似項目會(huì )產(chǎn)生本能的排斥反應。因此需要政府及相關(guān)部門(mén)就污泥處理處置項目的重要性及環(huán)境影響進(jìn)行充分的解釋說(shuō)明與宣傳科普,進(jìn)而減輕“鄰避效應”。
3.3 因地制宜,因城施策
不同的污泥處置方式適用于不同的資源環(huán)境條件下,選擇時(shí)需對污泥泥質(zhì)、環(huán)境容量、城市發(fā)展、土地資源及周邊情況等因素進(jìn)行系統性研究后選擇符合政策要求、順應城市發(fā)展趨勢的處置方式。北京市因污泥泥質(zhì)較好,大氣污染排放壓力較大,本地及周邊區域存在土地改良需求等多個(gè)因素,決定了其以土地利用為主的處置方式。上海因其泥質(zhì)復雜、規劃預留彈性用地且社會(huì )經(jīng)濟條件較好等因素,確定以焚燒為主的處置方式。深圳因土地資源極度緊張,本地綠化等有機廢物消納壓力大等因素,采用本地處置+異地協(xié)同的處置方式。各城市應基于當地基礎條件,全方位多角度綜合對比后,選擇適合自身發(fā)展的污泥處理處置方式。
3.4 多方協(xié)作,合作共贏(yíng)
污泥處置出路涉及農林、能源、材料、環(huán)衛等各部門(mén),建立可協(xié)商、共建共享的行業(yè)合作機制,有效協(xié)調水務(wù)、環(huán)衛、電力、燃氣、交通、建材等部門(mén)之間的利益,才能最終實(shí)現污泥資源循環(huán)利用效益最大化。