昆明市政污泥處置運行情況與經(jīng)驗總結(jié)

周 平，周榆程，潘國強

(1.昆明滇池水務股份有限公司，云南 昆明 650224；2.昆明污水處理運營有限責任公司，云南 昆明 650299)

近年以來，伴隨著我國經(jīng)濟社會的迅猛增長，城市化水平取得了長足進步，城鎮(zhèn)生活污水排放量迅速增長，污水處理能力與日俱增，作為城鎮(zhèn)污水處理伴生產(chǎn)物的污泥產(chǎn)量也隨之迅猛增加。隨著國家生態(tài)文明建設的發(fā)展，污水處理行業(yè)監(jiān)管體系日趨完善，城鎮(zhèn)污泥處理處置已成為行業(yè)與社會關注的焦點問題。

城鎮(zhèn)污泥作為一般工業(yè)固體廢物，其處理處置遵循我國固體廢物污染環(huán)境防治的基本原則“減量化”“無害化”和“資源化”。同時，因城市生活污水廠污泥含有大量水分、有機物、無機顆粒與細菌等，極易腐化發(fā)臭的特征，在污泥處理處置行業(yè)領域內(nèi)增加了“穩(wěn)定化”要求。長期以來，污泥處理處置技術(shù)與行業(yè)發(fā)展并沒有像污水處理一樣得到同等地發(fā)展與重視。

據(jù)統(tǒng)計，2020年我國含水率80%的污泥產(chǎn)量已超過6500萬t，預計2025年我國污泥年產(chǎn)量將突破9000萬t。我國污泥處理處置處置面臨巨大的挑戰(zhàn)，中央環(huán)保督察多次反饋污泥處理處置不當?shù)膯栴}。昆明市污水處理廠污泥處理處置問題便是2018年中央環(huán)保督察“回頭看”反饋問題之一，近年以來形成了以政府為主導、地方水務企業(yè)與社會資本共同參與污泥處理處置模式做到了污泥的完全妥善處理處置[1]。本文以近三年昆明市市政污泥處理處置工作情況為研究對象，以污水運營管理企業(yè)角度，對污泥處置利用方向、泥質(zhì)特征分析、處理處置現(xiàn)狀、全流程生產(chǎn)運行管理與風險控制等內(nèi)容，分析總結(jié)近三年來昆明市污泥處理處置工作實踐與經(jīng)驗，探討如何做好下一步污泥處理處置工作。

1 研究對象

昆明市政污泥包括昆明主城與環(huán)湖20座污水廠污泥，表1為近三年(2020至2022年)昆明市政污泥產(chǎn)生量統(tǒng)計情況，日均污泥產(chǎn)量為 964 t。

表1 2020—2022年昆明市政污泥產(chǎn)生量統(tǒng)計表

2 污泥處置利用方向

從國內(nèi)外污泥處置經(jīng)驗來看，土地利用與建材化利用是主要的污泥處置方向。具體采用何種處理技術(shù)，應根據(jù)污泥泥量、泥質(zhì)特征、當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展水平與區(qū)域相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求“因泥制宜、因地制宜”，否則即使建成了處理設施，也難以長效穩(wěn)定運行，不能發(fā)揮污泥處理設施效能，污泥處理處置陷入不可持續(xù)與穩(wěn)定的狀況。

云南是全球主要花卉分布中心之一，全球約1/3的商業(yè)觀賞花卉來源于云南。云南省內(nèi)昆明晉寧區(qū)、嵩明縣、宜良縣與其他地州縣市等“一縣一業(yè)”建設花卉類示范縣和花卉產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)基地。各縣(區(qū))企業(yè)種植面積占比約20%，農(nóng)戶小規(guī)模種植面積占比約80%。鮮切花種植基本屬于地栽，肥力不足時施用適當水溶肥，其換苗周期在3～5年。當土壤板結(jié)需要土壤改良時存在一定的基質(zhì)土需求。到2020年，昆明市花卉園藝生產(chǎn)面積達30萬畝，其中：鮮切花10萬畝，綠化苗木、盆栽觀賞植物、盆景盆花、種球種苗、地方特色花卉等20萬畝，盆栽花卉產(chǎn)量1300萬盆。與此同時，滇池流域內(nèi)存在大量礦山廢棄地，特別是磷礦山，每年有不低于1000畝的礦山廢棄地亟待修復。對磷礦山的復墾的最大難點在于廢棄地有機質(zhì)和營養(yǎng)物含量較低，缺乏植被生長的土壤基質(zhì)，土壤保水能力嚴重不足。結(jié)合昆明市周邊花卉種植與磷礦山生態(tài)修復現(xiàn)狀需求，昆明污泥土地利用具有很大消納處置潛力，能夠?qū)崿F(xiàn)昆明就地消納。

昆明周邊紅獅水泥、海螺水泥等作為國內(nèi)固體廢物水泥窯協(xié)同共處置領先企業(yè)，技術(shù)與管理水平先進，具備大規(guī)模協(xié)同處置污泥的條件和經(jīng)驗。結(jié)合昆明市周邊社會經(jīng)濟發(fā)展實際，污泥土地利用與建材化利用具備良好的市場應用基礎與前景。

3 泥質(zhì)分析

污泥處理處置技術(shù)主要包括好氧堆肥、厭氧消化、焚燒與土地利用、建材利用、填埋等。不同性質(zhì)污泥對于不同技術(shù)路線適用性存在差異，導致出現(xiàn)不同處理效果，直接影響投資、運行成本與處理處置效果。因此，泥質(zhì)特診是處理技術(shù)路線選擇的首要決定因素。將滇池流域內(nèi)昆明主城和環(huán)湖主要的20座污水處理廠近三年來污泥泥質(zhì)做統(tǒng)計分析。

3.1 養(yǎng)分含量

在城市污泥的資源化利用中，尤其是土地利用，污泥中的有機質(zhì)和養(yǎng)分含量是其重要的影響因素。根據(jù)圖1分析，各廠污泥中有機質(zhì)和氮磷鉀含量豐富，其中有機質(zhì)含量均大于20%(23.84～60.52 %)，總養(yǎng)分含量大于3%(4.47%～9.15%)，顯著高于《農(nóng)用污泥污染物控制標準》 (GB 4284-2018)和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質(zhì)》 (GB/T 23486-2009)中的要求。因此，昆明市主城與環(huán)湖各污水廠污泥具備顯著的土地利用的潛力。

圖1 2020—2022年昆明主城與環(huán)湖各污水廠污泥有機質(zhì)與養(yǎng)分含量年度分布圖

3.2 重金屬含量

限制污泥土地利用的主要因素在于污泥中含有的重金屬等污染物可能在土地利用的過程中產(chǎn)生潛在的環(huán)境風險。以年度數(shù)據(jù)出現(xiàn)一次檢測超《農(nóng)用污泥污染物控制標準》(GB 4284-2018)B級污泥(不種植食用農(nóng)作物耕地、園地、牧草地)標準，即為超標的標準評估污泥是否適用土地利用。根據(jù)圖2分析可知，昆明市污水廠污泥只有九廠、十廠和十三廠的污泥存在重金屬Cd和Zn超出農(nóng)用污染物控制標現(xiàn)象，不適宜污泥土地利用，其他污水廠的污泥符合國家標準要求，可以經(jīng)過無害化、穩(wěn)定化處理后用于園林綠化及非種植蔬菜及糧食作物場地的土壤改良。

水泥窯協(xié)同共處置污泥建材化利用技術(shù)的優(yōu)點是減量化和穩(wěn)定化效果顯著，無害化程度高，對重金屬含量高的污泥具有較好的適應性。不具備土地利用條件的九廠、十廠和十三廠污泥(共計163 t/d，近三年最大污泥量)可通過水泥窯協(xié)同共處置對其進行無害化處理。以建設行業(yè)推薦性標準《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 水泥熟料生產(chǎn)用泥質(zhì)》 (CJ/T314-2009)為參考，九廠、十三廠污泥存在重金屬Cd超標現(xiàn)象，需予以重點關注和論證。

國家標準《水泥窯協(xié)同共處置固體廢物污染控制標準》(GB 30485-2013)、《水泥窯協(xié)同共處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》(GB 30760-2014)及相應的《水泥窯協(xié)同共處置固體廢物環(huán)境保護技術(shù)規(guī)范》(HJ662-2013)是我國水泥窯協(xié)同共處置固體廢物環(huán)境管理的主要依據(jù)。根據(jù)上述國家標準和規(guī)范，進入水泥窯物料中重金屬Cd最大允許投加量分別為 40 mg/kg。昆明宜良紅獅環(huán)保科技有限公司、華新水泥(富民)有限公司水泥窯資源化利用干化污泥項目水泥熟料產(chǎn)能為 8000 t/d，污泥處置能力為 548 t/d。按照國家標準和規(guī)范確定的方法測算，重金屬Cd的最大可接受量為 160 kg/d。重金屬元素Cd以近三年九廠和十三廠污泥中最大含量 25.41 mg/kg(2021年十三廠污泥Cd含量)計算，污泥處置能力按照滿負荷運行 548 t/d 計算，由污泥輸入的重金屬Cd量分別為 13.9 kg/d，只占水泥窯處置最大可接受量的8.7%。由此可見，對于九廠和十三廠污泥通過水泥窯協(xié)同共處置進行無害化處理的技術(shù)路線，污泥中的重金屬完全在水泥窯協(xié)同共處置可以接受的安全范圍之內(nèi)，對水泥產(chǎn)品品質(zhì)的影響極為輕微，重金屬的二次環(huán)境風險可控。昆明市政污泥重金屬危害小，現(xiàn)有土地利用與建材化利用處置使用安全可靠。

4 污泥處理處置現(xiàn)狀

2020年以來，昆明市政污泥泥質(zhì)良好，滿足土地利用與建材化利用為處置方向的泥質(zhì)要求。表2為污泥處理處置項目統(tǒng)計情況。截至目前，昆明市污泥處理處置設計處置能力達 2887 t/d，土地利用與建材化利用為處置利用方向，其中好氧發(fā)酵+土地利用處置能力 1450 t/d、水泥窯協(xié)同+建材化利用處置能力 1437 t/d，能夠滿足目前昆明市主城與環(huán)湖20座污水廠約 1000 t/d 污泥處理處置的需求，其中建材化利用處理處置規(guī)模遠遠滿足因污泥部分重金屬超標的第九、第十及第十三廠污泥產(chǎn)量 163 t/d 的規(guī)模需求。

表2 污泥處理處置項目統(tǒng)計表

據(jù)表3所示，2020年以來，昆明市年度日均污泥處理處置量分別為 904 t、1050 t 與 905 t，污泥處置利用方向以土地利用與建材化利用為主，污泥處理處置技術(shù)包括深度脫水、厭氧消化、好氧堆肥、水泥窯協(xié)同焚燒等，污泥無害化處置率達99%以上。

表3 2020年至2022年污泥處置利用方向統(tǒng)計表

昆明市政污泥處理處置中也存在明顯的碳排放與碳匯，其中土地利用處置過程中的堆肥會形成碳排放(碳增)，堆肥產(chǎn)品(林業(yè)基質(zhì)土、土壤改良劑等)土地利用會在短期快速形成生物量和土壤有機質(zhì)的碳匯。另外，土壤改良劑和有機肥替代化肥也會形成一定的碳匯，而水泥窯協(xié)同共處置過程替代部分原煤會貢獻部分碳減排[2-4]。

5 全流程生產(chǎn)運行管理與風險控制

為規(guī)范污泥處理處置管理，配合監(jiān)管部門建立了污泥處理處置全流程監(jiān)督管理的技術(shù)標準和管理機制，包括地方標準制度建設與宣貫、信息化平臺建設與管理、常態(tài)化監(jiān)管與考評制度、污泥處理處置調(diào)度管理與應急保障等措施。

建立污泥處理處置計劃備案制及調(diào)度機制，根據(jù)年度污泥處理處置計劃及實際污泥產(chǎn)生量、各處置點現(xiàn)場生產(chǎn)監(jiān)督檢查情況，適時調(diào)度調(diào)控各污泥處理處置項目接收量，確保污泥安全處置；調(diào)度遵循優(yōu)質(zhì)優(yōu)用的原則，將有機質(zhì)含量較高、重金屬不超標的污泥優(yōu)先選擇土地利用的處置工藝，其他污泥再根據(jù)各處置點運行情況、運距、處理成本等進行合理調(diào)度。

嚴格執(zhí)行污泥運輸轉(zhuǎn)移聯(lián)單制度，實現(xiàn)電子聯(lián)單制度，構(gòu)建了污泥處理處置信息管理平臺，將污泥運送車輛軌跡、各裝卸節(jié)點視頻、污泥過磅信息等信號、視頻等數(shù)據(jù)均做到有據(jù)可查，達到污泥“來源可溯、軌跡可循、去向可查”信息閉環(huán)要求，實現(xiàn)科學、便利、高效的信息化管理。同時，該平臺數(shù)據(jù)直接與本地政府監(jiān)管部門互通互聯(lián)。

規(guī)范和加強污泥處理處置過程中的泥質(zhì)監(jiān)測、環(huán)境影響監(jiān)測和土地利用后的環(huán)境跟蹤監(jiān)測，確保污泥處理處置全過程環(huán)境安全可靠，不造成二次污染。

6 總結(jié)

1)以中央環(huán)保督察污泥處理處置整改工作為契機，建立了污泥生產(chǎn)、運輸、處理與處置的全流程監(jiān)管體系，實現(xiàn)污泥處理處置的規(guī)范化管理、資源化利用、信息化監(jiān)管、市場化運作，以構(gòu)建“生態(tài)產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)生態(tài)化”的綠色循環(huán)發(fā)展新模式為目標，構(gòu)建污泥處理處置產(chǎn)業(yè)模式，做到污泥處理處置的穩(wěn)定可持續(xù)。

2)切實履行企業(yè)污泥處理處置工作的主體責任，做好與各級政府監(jiān)管部門的溝通聯(lián)動，在現(xiàn)場運行、臺賬檢查等基礎上，需強化對污泥產(chǎn)品與產(chǎn)物的質(zhì)量追蹤管理，特別是土地利用類企業(yè)的全流程監(jiān)管與效能評估。對于做得好的土地利用類企業(yè)采用技術(shù)指導、資金扶持乃至投資合作等形式進一步做好污泥處理處置工作。同時，拓展在園林綠化、花卉種植、礦山修復等下游領域產(chǎn)業(yè)，履行主體責任的同時，充分發(fā)揮市場化優(yōu)勢做好污泥處理處置工作。

3)在長期的生產(chǎn)實踐中，以水泥窯協(xié)同處置的建材化利用處置方式受國家產(chǎn)業(yè)政策與行業(yè)市場波動影響較大，土地利用處置方式受產(chǎn)品出路季節(jié)性與市場化程度影響，均存在周期性不能夠接納污泥的現(xiàn)象，對污泥處理處置工作造成影響。對于具備原料庫存?zhèn)}庫的水泥窯協(xié)同處置類企業(yè)與較大成品倉庫的污泥土地利用處置類企業(yè)，對于市場與政策波動的污泥處理處置能力影響更小。同時，存在對污泥土地利用類企業(yè)產(chǎn)品利用追蹤管理難度大。

4)“雙碳”戰(zhàn)略下，以國家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設部、生態(tài)環(huán)境部三部委聯(lián)合發(fā)布《污泥無害化處理和資源化利用實施方案》為契機，進一步加強新技術(shù)與新模式探索與應用，拓展科學處理處置方法與路徑。根據(jù)現(xiàn)有工業(yè)化、集約化污泥處理技術(shù)發(fā)展方向與行業(yè)監(jiān)管趨勢，基于污泥資源化利用目標，結(jié)合昆明與周邊土地利用需求，開展諸如污泥濕式氧化、堿熱水解等現(xiàn)代化集中處置新技術(shù)做積累，完善污泥處理處置體系，確保污泥處理處置工作妥善、科學、可持續(xù)。