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污水处理的副产物也价值千亿,却陷入“不卖座”的困境,如何破解?
阅读量:121 发表时间:2022-12-05

污泥的处理处置问题是我国目前生态环境治理领域的一块“硬骨头”。但在众多业界人士看来,在政策的监管下,对污泥的处理更加严格,中国对污泥治理行业的需求将不断增加,会为污泥行业提供源源不断的新动能。

我国每年到底会产生多少污泥?污泥作为污水处理的副产品,其产生量也不断增加。另据公开资料,污水中约30-50%的COD,30%-45%的氮和90%左右的磷转移到了污泥中。从节能减排来看,如若不对污泥进行及时处理,污水处理相当于只完成了三分之一的工序。

专家研究预判,每年未妥善处置的污泥数量已经超过3000万吨,造成二次污染问题已有所显现。污泥堆放在露天散发出臭气和异味,污染物颗粒会造成大气污染;经水浸泡溶解,污染物伴随污水流入河道污染地表水和地下水。污泥后处理市场因需求不足难以为继。而要想实现减量化、无害化、资源化的污泥处理处置目标,就要全力推广污泥减量的相关新型技术,因此掌握核心技术才是硬道理。据了解国内海琦环保据此研发出了一种污泥热解熔融气化处理工艺。

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该技术也是一种燃烧技术,但是是区别与焚烧不同的是,该技术采用的是缺氧燃烧,也称作是热解气化的原理,此举不仅解决了常规模式投资大,尾气排放量大且有毒有害气体含量高的难题,还解决了传统处理成本高的问题。该技术一般两年就可收回投资。

污泥处理也是一个千亿市场

随着污水处理的蓬勃发展,污泥产量也在大幅增长,污泥处理是从污水处理环节分离出来的一个细分领域,未来市场规模将达千亿。虽然我国在污泥处理处置方面的政策越加趋严,但行业发展始终没有取得重大突破,技术的缺失成为大短板。

事实上,针对污泥处理处置,国家相关部门出台了一系列的政策措施。例如,之前发布的“水十条”就曾强调,地级及以上城市污泥无害化处理处置率应于2020年底前达到90%以上。为加速污泥治理速度,“十三五”期间,中央财政将投入2000亿元用于污水厂的污泥处理,在污泥处置技术的不断突破与政策的推动下,污泥处理处置行业即将迎来蓝海市场。

随着政策引导,我国污泥处理产业市场需求得到释放。据预测,按照污水有效处理率来推算,2020年的污泥产量将达到8000多万吨。就目前我国污泥处理的现状来看,从规划到处罚标准,再到收费政策和市场盈利模式,污泥处理得“十三五”黄金期已至。据前瞻产业研究院《中国污泥处理处置深度调研与投资分析报告》整理预计,污泥处理工程市场将达到600亿左右,运营市场规模约在300亿到400亿上下,整体规模将再创造一个千亿环保细分市场。

由于我国污泥处理处置起步较晚,自主研发的污泥处理处置技术还在不断完善,污泥处理需要无害化、稳定化、减量化、卫生化及资源化处理处置,这五化都需要先进的技术来支撑。如今污泥处置越来越受到重视,污泥处置的技术、政策及运作方式在不久的未来将有所突破,污泥处理处置行业在政策推动下有望进入快速增长阶段。从曾经的无人问津到现在的炙手可热,污泥处理市场吸引着越来越多的企业前来掘金,千亿市场红利静待释放。

污泥处理叫好却不卖座

数据显示,我国城镇污水处理厂处理规模已位居世界第一。目前,全国共建成并投入运营4000多座城镇污水处理厂,日总污水处理规模超过两亿立方米,约占全球总污水处理规模的1/5。作为污水处理重要副产物,污泥也伴随污水处理规模的扩大而大量产生。据统计,2019年我国污泥产量已超过6000万吨(以含水率80%计),预计2025年我国污泥年产量将突破9000万吨,污泥处理市场规模或超千亿。

千亿市场版图,对业界众多企业来说无疑是一大利好,市场空间这么大,污泥处理处置项目岂不成为被哄抢的香饽饽?然而,污泥这只“风口猪”的梦想并没有实现,很多污泥项目甚至面临无人问津的尴尬局面。

为何看似火热的市场却一供应商难求呢?

以最近刚刚经历第四次废标的安徽省宣城市城区污水处理厂污泥处置服务采购项目为例。

招标的内容包括宣城市市区污水处理厂污泥处置服务采购项目2021年7月至2022年6月年污泥处置(其中敬亭圩污水处理厂预计年处置量约为12000吨,双桥污水处理厂预计年处置量约为2000吨)。敬亭圩污水处理厂、双桥污水处理厂污泥含水率为60%,本次采购1家具有污泥固废处置资质的公司处置市区污水处理厂污泥,污泥固废处置公司应能处置宣城市市区范围内污泥。

供应商须保证对宣城市市区污水处理厂污泥的收集、运输、贮存、利用、处理等符合国家现行的法律法规要求;污泥在运输过程中严禁散落、丢弃,并符合交通管理部门的相关规定;须按污泥特性进行无害化处理,确保不产生二次污染,并接受采购人的监督。若违反约定,中标人须承担相关的法律责任,并赔偿由此造成的相关经济及环境损失费用。

项目预算金额为500万元,因本项目招标时无法确定需处置的污泥总重量,故采用单价报价方式进行报价,结算时采购人按照中标人的中标污泥处置费每吨单价×处置污泥吨数结算合同价款。污泥处置(含运输等费用)单吨服务费综合单价不得超过350元/吨。

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其他要求包括投标人必须能处置含水率60%的污泥。

同样是安徽地区,2021-2023年泾县象山污水处理有限公司污泥处置服务采购项目也于近日启动了二次招标。

泾县污水处理厂污泥处置工程于2019年12月通过工程竣工验收和环保竣工验收,自运行以来泾县污水处理厂按照《泾县污水处理厂污泥处置工程环境影响评价》要求将处理后含水率低于60%的污泥运输至泾县垃圾填埋场进行卫生填埋,应环保督察泾县垃圾填埋场停运。本次招标的内容包括县城区污水处理厂2021年至2023年二年污泥处置,污泥每年的处置量约为4000吨。

污泥处置单吨服务费综合单价不得超过270元/吨(其中污泥运输费100公里范围内由采购人承担,超出100公里范围外由中标人承担)。须采用水泥窑协同焚烧工艺处理。

从以上两个项目来看,都要求含水率达60%,并对污泥进行无害化处理,泾县项目明确要求用水泥窑协同焚烧工艺处理,而270元/吨的费用为人民币含税全包价。包括:污泥处置、清运、装卸污泥、过磅计量、设备作业工具、员工着装,员工的工资、加班工资、工伤、养老、失业、医疗保险,水电、垃圾清运,企业管理,各类税金以及企业利润等相关费用。

资源化利用成本过高或是主要制约因素

经过多年探索,我国污泥处理处置行业主要形成了稳定化处理与安全处置的四条主流技术路线:“厌氧消化+土地利用”、“好氧发酵+土地利用”、“干化焚烧+灰渣填埋或建材利用”,以及“深度脱水+应急填埋”,有效支撑了我国污泥处理处置问题的解决。随着污水处理厂的提标改造,污泥处置延伸出了耦合垃圾焚烧、水泥窑协同处置、参与土壤修复等路径,技术工艺突破瓶颈。

有调研显示,就目前的水平来看,300元/吨以下的污泥干化焚烧成本在发达地区基本是无法完成全过程商业运行的。协同处理的成本往往会稍低些,比如说垃圾焚烧厂协同,一般包括利润的全成本在400元/吨左右。由此可见,以上这两个项目的废标或许跟成本投资等有关。

钱不到位或许是污泥处理处置行业叫好不叫座的一个主因。

在地域分布上,污泥焚烧和干化是华东地区应用最为广泛的污泥处理技术;东北地区、华东地区和华中地区则为污泥好氧堆肥技术;此外,厌氧消化设施在华东、华北和华中地区亦广泛建设。

调查数据显示,目前国内污泥处理处置项目主要投资运行成本如下:

单纯厌氧消化投资成本约为20-40 万元/(吨/日),由于不用鼓风曝气等,节约了成本,单纯厌氧消化运行费用约为60-120 元/吨(含水率80%,不包括浓缩和脱水),而好氧发酵运行费用为120-160 元/吨。

污泥干化焚烧的投资成本为50-100万/吨,运行成本为270-550元/吨;

污泥建材利用的投资成本为30-50万/吨,运行成本为50-200元/吨。

业内人士表示,污泥处理产业很难自己盈利,其运转主要靠政府补贴。而从政府会议支付意愿来看,希望能在100-300元/吨把污泥问题解决掉。

资源化利用成本较高,企业难以承受。曾经有企业算了这样一笔账,处理一吨污泥成本320元,政府补贴污泥处置费218元一吨,10吨污泥产生一吨肥料,一吨有机肥可卖220元,处理一吨污泥企业亏100多元。

业内人士认为,污泥处理的资源化利用成本过高是行业主要制约因素。污泥含水量大、运输和处理成本高,乡镇污水处理费难收取,一些欠发达地区靠公共财政承担的确有难度。

污泥处理行业发展趋势

(1)适应“碳减排”与“碳中和”需求的低耗高效污泥处理技术将加速推广

2020 年 9 月,我国提出:“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值,努力争取 2060 年前实现碳中和”。

我国《十四五规划和 2035 年远景目标纲要》指出要深入打好污染防治攻坚战,建立健全环境治理体系,推进精准、科学、依法、系统治污,协同推进减污降碳,不断改善空气、水环境质量,有效管控土壤污染风险。

“碳减排”与“碳中和”背景下,污泥处理处置过程中的碳减排有着很大的必要性。我国污水行业碳排放量占全社会总排放量的 1~2%,污水甲烷排放量排名第一,虽然碳排放量整体占比不大,但结合行业自身的发展需求,污水处理需要节能降耗和碳减排。污水资源化,一方面是水的综合利用,另一方面是污染物的综合利用。污泥作为污水处理的副产物,富集了污水中带入和污水处理过程产生的难降解的有机物、重金属和病原体等有毒有害物质,同时含有 N、P、K 等营养物质,源头上具有“污染”和“资源”的双重属性。因此,污泥处理处置过程碳减排对污水处理行业的“减污降碳”具有重要意义。

在此背景下,碳排放量有望成为未来污泥处理处置工艺路线选择的重要指标之一,低碳工艺和高效节能设备等符合绿色节能导向的技术与装备有望加速推广。

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(2)污泥焚烧在国家相关规划中的重要性持续提升,焚烧处置有望成为经济发达地区污泥处置主流方式

国内常用的污泥处置手段包括卫生填埋、焚烧、土地利用和建材利用。其中,卫生填埋由于没有实现完整处置且浪费土地资源,难以适应我国当前和未来的环保发展要求,且《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》明确指出要加快压减污泥填埋规模,积极推进污泥资源化利用,因而卫生填埋的处置方式将逐步被淘汰。土地利用能够充分利用污泥中的有机物和氮、磷、钾等营养元素以及多种植物生长所需的微量元素,但对污泥的来源和泥质有较为严格的要求,且政策限制较大、消纳能力有限。建材利用实现了污泥资源化,但在利用的过程中容易出现二次污染难以避免、建材产品质量受到影响等问题,且建材生产企业通常对污泥成分有特定的要求,消纳能力受建材生产企业的影响。

污泥焚烧处置能够将污泥中有机物在高温条件下氧化分解为二氧化碳和水,同时释放热量,实现最大限度的污泥减量化与无害化,可大幅减小污泥的体积,彻底杀灭其中的病原微生物,阻断污泥中病毒的传播,解决污泥的恶臭问题,且焚烧产物为稳定的惰性灰渣,可进行建材利用资源化,实现了真正意义上的稳定化和无害化。同时,焚烧污泥产生的热量还可用于进行湿污泥的干化、副产蒸汽、发电等,是国际上大型城市的主流污泥处置方式。

随着我国污泥处理技术发展与污泥处理处置工作的不断推进,焚烧能够实现污泥彻底的稳定化和无害化处置的优势得到广泛的认可并在越来越多的城市应用实施,上海、深圳、杭州等多个经济发达城市均已将焚烧作为主要的污泥处置路径。

我国《十四五规划和 2035 年远景目标纲要》明确指出要推广污泥集中焚烧无害化处理。因此,污泥焚烧未来将逐步成为土地资源紧缺的大中型城市污泥处置的主流方向,与焚烧处置相适应的污泥处理技术的应用也将进一步增加。

由于焚烧项目容易引起较为敏感的“邻避效应”,经济发达地区对这一问题通常更为重视,因而对污泥焚烧项目的审批更为谨慎,对其节能性、污染物排放、运行管理等要求更为严格,对污泥清洁焚烧技术的需求更为迫切。在此背景下,在污泥处理环节提高脱水减量效果,降低污泥含水率、提高脱水干泥热值,并能够减少需进行焚烧处置的干泥量,还能够节约单位污泥焚烧过程中的能耗和燃料,具有重要的节能减排意义。

(3)国家政策规划将推动污泥处理行业发展

我国城市污水处理能力不断提升,污水收集处理率逐步提高,到 2019 年我国城市污水处理能力已达到 20,405 万立方米/日。

与此同时,污水处理要求也不断严格,自 2002 年《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)发布至今,我国污水处理排放标准经历了由部分一级 B 标准,到全面实施一级 B 标准,再全面提升至一级 A 标准的过程。为了提升处理后水体的水质,污水处理过程需要添加的药剂量也会增加。而污泥就是由原废水中的固体物质和在废水处理过程中所产生的固体物质组成,所以在污水处理过程中添加更多的药剂会使得污泥产生量进一步扩大,将对污泥处理处置能力和技术水平提出更高的要求。

当前国内污泥处理市场仍处于起步发展阶段,部分污水处理厂仍存在违规排放污泥的情况,污泥问题也是当前我国环保督察重点关注的环保问题之一。自2016 年以来,我国生态环境保护督察围绕污泥处理处置政策要求对多地违法违规处理处置污泥的情况进行了督察与问责,并要求地方政府制定整改方案,抓好整改落实工作。

《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》指出到 2023 年城市污泥无害化处置率和资源化利用率要进一步提高。《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》指出“十四五”期间新增污泥(含水量 80%的湿污泥)无害化处置设施规模不少于 2 万吨/日,到 2035 年要全面实现污泥无害化处置,污水污泥资源化利用水平显著提升,城镇污水得到安全高效处理,全民共享绿色、生态、安全的城镇水生态环境。

因此,在污泥产生量上升和环保督察趋严、政府对污泥处理处置要求逐渐增加的多重压力下,市场对污泥处理的需求将会进一步提升。