王凱軍：我國污泥干化-焚燒市場發展與問題分析
2月21日，由國家環境保護技術管理與評估工程技術中心、國家環境保護污泥處理處置與資源化利用工程技術中心和北控水務集團聯合主辦的2023污泥處置技術與應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，集聚生態環境部等政府部門領導、業內知名專家學者、國內外環保企業領軍人物等行業精英，共同探討我國污泥無害化處理、資源化利用的技術路線、工程實踐和發展前景。
國家環境保護技術管理與評估工程技術中心主任、清華大學環境學院教授王凱軍以“我國污泥干化—焚燒市場發展與問題分析”為主題，從國家為什么解決不了污泥問題、關于污泥干化—焚燒工藝的技術分析、關于我國污泥干燥-焚燒的幾個技術問題三個方面進行了分享，從宏觀角度介紹了行業發展與未來方向，并指出污泥焚燒是污泥處理處置的主流技術。以下為根據其發言整理。
一、 國家環境保護技術管理與評估工程技術中心
大家下午好，應大會的要求今天我的發言重點聚焦在宏觀層面，首先我簡單向大家介紹下國家環保技術評估與管理工程技術中心（以下簡稱“工程技術中心”），2010年3月批準依托清華建設。中心工作以環境技術評估為基礎工作，以技術政策、BAT導則和工程規范等技術指導體系建設為核心工作，建立環境技術的示范推廣機制平臺，為環境技術管理體系建設提供技術支撐。
二、我國污泥干化—焚燒市場發展與問題分析
1.國家為什么解決不了污泥問題？
目前中國擁有15-16萬噸/日的污泥處理設施。“十五”期間，我們就關注到污泥問題，當時每天污泥產生量為8-9萬噸/日。“十四五”期間規劃新增污泥（含水率80%）無害化處置設施規模不少于2萬噸/日。回顧“十二五”期間，新建污泥處理處置規模（含水率80%）7萬噸/日。“十三五”期間，新增或改造污泥(含水率80%)無害化設施處置能力6萬噸/日。如果按照計劃，污泥問題早就解決了。“十一五”至“十三五”期間建設了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施建設的工作一直沒有完成，污泥處理確實存在著比較大的問題。
京城環保趙傳軍總在發言中提到垃圾焚燒在發達沿海地區發展經驗教訓要重點關注，我也有同樣的感受，所以提出“歷史的經驗值得注意”。
是什么歷史經驗呢？最開始搞垃圾焚燒的時候發生的番禺事件、余杭中泰事件、廣東清遠事件，當地民眾都反對垃圾焚燒。
最后四部委聯合發文，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，國家發聲后來垃圾焚燒的反對聲少了一些。到現在，形成了80萬噸/天的焚燒能力（2.4億噸焚燒能力），實際清運能力為2.1億噸，垃圾焚燒能力已經超出了垃圾清運能力。
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目這條新聞，當時調查98.82%的網友反對焚燒。深圳市“第一座”城市污泥焚燒處理項目引進國外現金技術裝備，總投資約5億元，也是因為反對的聲音太多而運行不起來。對比垃圾焚燒，人們對污泥焚燒實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。垃圾焚燒確實會產生大量的二噁英。根據京都大學平崗教授調研比較，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生的二噁英是在同一個數量級，因為垃圾焚燒有大量的塑料和有機物，所以污泥焚燒和垃圾焚燒本質不一樣。
誤讀二：污泥焚燒是一種高碳排放工藝。聯合國氣候變化專門委員會（IPCC）認為污泥生物源產生的有機質焚燒是碳中性的，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能力上的比較發現，污泥堆肥廠的裝機能力是要高于垃圾焚燒廠的。我們通過系統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。
在污泥行業中，有搞厭氧技術的，有搞堆肥技術的，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，實際上很有可能是因為我們對技術不太了解。做水處理技術的專家對燃燒工藝了解多少？因為不了解，專業人士也變成了公眾，公眾發表專業意見，這就存在很大的問題。
我們在各種場合呼吁解決污泥問題，也曾以專報的形式上報生態環境部。發改委、住建部、生態環境部三部委共同印發《污泥無害化處理和資源化利用實施方案》，這都是對污泥問題的重視。“十四五”規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。
我國政策法規也對污泥干化焚燒技術有一系列的支持。《污泥處理處置及污染防治技術政策》、《污泥處理處置污染防治BAT指南》、《城鎮污水處理廠污泥處理處置技術指南》這三個文件我都參與了制定。住建部、環保部、科技部發的污染防治技術政策、污染防治最佳可行指南以及污泥處理處置技術指南，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中，干化-焚燒也是主流之一。美國頒布聯邦法典規定污泥焚燒應該遵循的要求；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、關于污泥干化—焚燒工藝的技術分析
接下來簡單介紹一下污泥干化—焚燒工藝技術。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和間接干化技術。
早期認為直接干化是不行的，主要原因是煙氣接觸有污染，但是對尾氣治理達到排放標準后是沒問題的。直接干化技術，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。這些技術都有一些適用條件和特點。間接干化技術的設備單機最大處理能力為100噸/天。
單機處理能力小是間接干化技術面臨著問題。在國際市場，300噸的焚燒已經是大項目了，但是在中國動輒就是500噸、1000噸的項目。如果單機處理能力小，千噸級項目就要選擇十幾臺處理設備，這樣使系統復雜程度非常高。
為什么間接干化處理設備做不大呢？因為間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弱點。
對比直接干燥的的單體設備可以做到比較大的體量，比如“噴霧干燥技術“單塔可以做到500噸/個，更適用于大型污泥干燥項目。
作為焚燒工藝設備主要有三個，分別是鼓泡流化床、循環流化床和回轉窯。其中循環流化床基本上用于摻燒，單獨污泥焚燒很少使用，是因為飛灰的量比較大，不在今天的討論主題之內。鼓泡流化床和回轉窯是污泥焚燒主要采用的設備，在國內都有應用的案例，這里就不詳細展開介紹，后面對鼓泡流化床稍微有些深入的探討。
三、關于我國污泥干燥-焚燒的幾個技術問題
在焚燒應用過程中有幾個問題值得我們注意。從2019年起，清華大學和清控環境對國內單獨焚燒項目進行了調查。截至目前調研了70多個項目，
通過調查發現，國內的領軍企業集中在三家。第一個組合是京城環保和上海市政院的合作，主要圍繞上海竹園、石洞口等污泥項目，京城環保還獨立建設了一些污泥焚燒項目；第二個組合是同方環境與西南市政院的合作，比如配合成都興蓉水務一、二、三期的污泥項目；第三個組合是清華大學與浙江環興機械的合作，到目前為止也做了十幾個項目。我和京城環保趙總溝通了解到，去年京城又新增了三個項目，可以看到行業這幾年的迅速發展。
其他污泥項目主要集中在蘇伊士、威立雅等外資公司。蘇伊士運營的污泥項目焚燒的不多，主要采用干化和摻燒。這里沒有提到的一些日本公司，是因為京城和同方背后主要的設備供應廠家是日本公司。
通過北控姜總的介紹，我們看到北控水務和京城環保有密切關系，清華大學與同方環境也有緊密合作，所以在污泥焚燒領域各方合作是非常密切的。
通過總結我們發現兩個問題。問題一，早期因為國外進口設備價格昂貴，項目的平均投資金額較高，達到了120萬元/噸。最近有些設備型號國產化以后，投資金額探底可以到50萬元/噸。投資對運行費用的影響還是非常大的。如果按照投資100萬元/噸金額計算，把運行費用、折舊、BOT利息、收益攤銷以后，運營成本很難低于600元/噸，所以上海、成都有的項目收費都到800塊錢。
國產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，運行成本可以降低到300元/噸，這就是為什么清華與環興團隊在全國做了十幾個噴霧干化的工藝，從成本和科技創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”。2010年環保部出臺了《關于加強城鎮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污泥要達到50%含水率。這個通知下發后，全國各個污水處理廠全部建設高干脫水設施。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發展，導致在市場出現劣幣驅逐良幣現象。有幸的是，2021年生態環境部做政策清理廢止了這個文件。全世界污泥處理廠90%都不采用這條技術路線，我們采用了這條技術路線，留下得高干脫水污泥技術怎么辦？這是焚燒時代的機會，同時也是陷阱。
機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工作；有機質含量>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，如果污泥有機質<50%、高干脫水>60%含水率的污泥將面臨非常尷尬的狀況，干化設備必須上，為了脫出小量水導致投資效率非常低，并且這個系統配置上非常困難，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，相當于提高了熱值，在 500＜污泥熱值＜1000范圍內起作用，針對不同情況下數值范圍是不一樣的，但如果熱值低于500再回流也起不到作用。
熱值高的情況下，流化床就會出現問題。我們從日本引進的爐型基本是絕熱的，超過900°以上就需要降溫，否則就會結焦。對于高熱值的項目，反而需要噴水降溫，這在經濟上是不合理的，從工藝路線上來講也不應該這么做。對現場數據的調研、對工藝的把握是非常重要的。所以說，這對焚燒來說，既是機會也是陷阱。
針對這種情況，我們這兩年開發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到焚燒，使得工藝流程大為簡化，大規模降低工程造價，項目投資也大為降低。
我們進行了測算，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能量的，能作為熱能或者電能的產出。我們做過400噸/日的可研，驅動一個一兆瓦的發電機以后，對內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方向。
由于《關于加強城鎮污水處理廠污泥污染防治工作的通知》頒布，導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。
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