双碳战略背景下的污泥处理处置技术探究

一、污泥行业现状

随着城镇化进程加快，我国污泥年产量已从2020年的6000万吨增至2025年的9000万吨（干基）。污泥兼具污染物与碳资源双重属性，其处理处置不仅关乎生态环境安全，更是实现碳中和的重要环节。当前，政策层面已明确“减量化、稳定化、无害化、资源化”目标，但污泥含水率高（常规脱水后含水率80%）、有机质利用效率低、碳排放路径复杂等问题仍待突破。

我国污泥处置结构如图所示，土地利用（29.3%）、焚烧（26.7%）、卫生填埋（20.1%）为主要方式，建筑材料利用（15.9%）及其他（8.0%）占比较小。近十年间，土地利用占比从60.9% 降至29.3%，焚烧占比从6.2%跃升至 26.7%，反映出我国从“重水轻泥”向“泥水并重”的转变。

数据来源：《碳中和背景下的污泥处理处置技术》报告

二、国内污泥处理处置现状与政策驱动

2.1 政策体系构建

我国已形成从国家到地方的多层级政策框架（表1），核心目标从早期的无害化处置逐步转向资源化利用与碳中和协同。例如，《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》强调“鼓励‘生物质利用焚烧’模式”，《固体废物污染环境防治法》明确污泥处理设施需与污水处理设施同步建设，推动“泥水统筹”。

2.2 技术路线演变

我国污泥处置从早期以土地利用为主（2009年占比60.9%），逐步向焚烧（2019年占比26.7%）、多元化处置转型。但仍面临三大挑战：

1)泥质复杂：重金属（如Zn平均1367.3mg/kg）、有机污染物（如APEOs平均887000μg/kg）超标限制土地利用；

2)稳定化不足：仅约30%的污泥经过厌氧消化等稳定化处理；

3)碳排放路径不清晰：焚烧、填埋等传统工艺碳排放量高，而资源化技术（如厌氧消化产沼气）尚未大规模应用。

三、碳中和导向下的污泥处理处置技术体系

3.1 深度脱水：污泥减量的核心前提

3.1.1 重要性分析

污泥含水率从80%降至60%，体积可减少50%，显著降低后续焚烧能耗（干化成本下降40%）与运输碳排放。深度脱水是衔接前端减量化与后端资源化的关键环节，尤其对焚烧工艺而言，含水率每降低10%，焚烧所需辅助燃料量减少15%-20%。

3.1.2 高压带式压滤机的应用

高压带机适用于存量项目的污泥脱水间提标改造，通过“预压-高压-剪切”三级脱水，可将污泥含水率降至60%-65%，具有以下优势：

1) 原地减量：集成于污水厂内，减少污泥外运需求，降低运输环节碳排放（约占全流程的10%-15%）；

2) 高效节能：单位能耗≤0.8kWh/kgDS，处理能力达5-8t/h（以80%含水率计）；

3) 适应性强：可处理含砂量高（砂含量≤30%）的市政污泥，避免传统设备的堵塞问题；

4) 案例：某南方污水厂应用高压带机后，污泥外运量从400t/d（80%含水率）降至220t/d（60%含水率），年节省运输成本320万元，减少CO₂排放约 1200吨。

3.2 污泥处理技术对比与碳排放特征

3.2.1 独立焚烧技术

1)工艺特点：通过干化（含水率降至60%-65%）与鼓泡式流化床焚烧，实现彻底减量化（减重70%以上）与能源回收。烟气处理采用“干法+湿法脱酸”，排放指标优于国标（如NOx＜30mg/m³），灰渣可用于建材。

2)碳排放分析：有机质焚烧属碳中性过程，直接排放来自辅助燃料燃烧，间接排放为电耗与药耗；碳补偿途径包括余热发电、灰渣资源化。

3)案例：成都第一城市污水污泥处理厂采用“薄层干化+流化床焚烧”，处置规模1400吨/天（80%含水率），冬季无需辅助燃料，电耗76.67 kWh/t，烟气排放达欧盟标准。

3.2.2 热水解+厌氧消化技术

1)工艺特点：通过热水解预处理（破坏细胞壁，提升有机质利用率），污泥VS降解率达50%，产沼气（CH₄占60%-65%）用于发电，沼渣经堆肥后土地利用。

2)碳排放优势：沼气回收替代化石能源，土地利用减少化肥使用，碳排放强度最低（约100kgCO₂/t 湿泥）。

3)瓶颈：国内污泥有机质含量低（平均VS 428 g/kg）、含砂量高，导致产沼效率仅为欧美1/3-1/2，需配套预处理设备。

4)案例：北京高碑店污泥处置中心采用“热水解+厌氧消化”，处理规模1358 吨/天，沼气发电满足全厂40%用电，沼渣用于土壤改良。

3.2.3 碱性热水解新技术

1)技术原理：在110-130℃碱性条件下破坏污泥菌胶团，实现固液分离（含水率＜40%），滤液提取蛋白液生产有机肥，残渣用于土壤修复或焚烧。

2)碳中和价值：多肽肥替代氮肥，减少化肥生产碳排放；减量化率达75%，降低运输能耗。

3)案例：太原污泥处理处置中心采用该技术，运行成本180元/t湿泥，产物用于海水稻种植与矿山修复。

四、技术选择与实施建议

4.1 因地制宜的技术路线

1)大城市（日处理量＞200t）：优先采用“深度脱水+干化焚烧+灰渣建材化”，配套余热回收系统，降低辅助燃料消耗；

2)中小城市：灵活选择厌氧消化、好氧发酵等技术，结合土地利用（需控制重金属与微塑料风险），结合碱性热水解提升有机质利用率;

3)环境敏感区域：探索热解气化技术，减少邻避效应。

4.2 政策与技术协同

1)完善专项规划：编制城市污泥处理处置专项规划，鼓励有条件的污水厂原地减量；

2)数据支撑：建立污泥泥质动态监测平台（监测周期≥1 年），为工艺选型提供依据；

3)标准体系：补充我国污泥焚烧N₂O排放因子（当前IPCC仅含德日数据），修订《城镇污水处理厂污泥排放标准》，强化深度脱水技术指标；

4)政策协同：完善污水处理费定价机制，覆盖污泥处理成本；探索碳交易市场与污泥资源化补贴政策，激励企业减排。

五、结论

碳中和背景下，污泥处理处置需从“末端治理”转向“全过程碳管理”。污泥深度脱水设备实现污水厂内原地减量，可显著降低后续处理的能耗与碳排放。未来应构建“减量化-资源化-碳循环”技术链，实现污泥从“污染物”到“碳资源”的价值转换。

来源：环保读书匠

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