污泥处理行业新三板公司更具优势：
污泥处理本身是一个新崛起的行业，环保企业中主板相关公司因业务规模大在营运能力方面占有一定优势，但新三板企业污泥处理公司技术上更先进、在业务处理量上更大。特别是一批专注于污泥处理公司在未来的主要技术路线上，如厌氧消化+土地利用、好氧堆肥、协同焚烧、自持焚烧等方面更具备比较优势。
污泥市场存量大，发展潜力巨大。
近年来居民生活用水量和工业用水量不断增加，污水处理量也随之上升。作为污水处理的“衍生品”，我国污泥产量年年攀升。据了解2015年市政污泥产量达3500万吨。而当前污泥处理处置市场发育缓慢。巨大的污泥处理处置需求和初期的市场供应不足带来的供需矛盾将带动污泥行业发展。
污泥市场获得“十三五”政策春风助力。
“十三五”规划出台，将更重视建设资源节约型社会以及生态环境总体质量改善。环保问题将会更加严肃。规模化，透明化将是环保产业发展的主趋势。而废气、污水、污泥的治理是今后国内环保处理的三个主攻方向。预计污泥市场在未来将获得政府更多政策和资金支持。
污泥市场成型时机成熟。
我国污水产量增加，污泥原料也与日俱增。此外，污泥处理处置收费制度的成型给予行业一定收费权保障基本发展。而居民生活质量提高，污泥泥质丰富也为污泥资源化利用拓宽道路。
1.污泥市场发展状况
1.1.污泥及污泥处理处置的必要性污泥是一种由有机残片、细菌体、无机颗粒和胶体等组成的非均质体。它很难通过沉降进行彻底的固液分离。
污水处理产生的污泥是典型的有机污泥，其特性是有机物含量高(60%~80%)，颗粒细(0.02~0.2mm)，密度小(1002~1006Kg/m³)，呈胶体结构，是一种亲水性污泥，容易管道输送，但脱水性能差。随着污泥水分的减少，污泥从纯液状流动到粘滞状、塑性性状、半干固体状直到纯固体状这一过程进行变化。
通常浓缩可将含水率降到85%(含水状态);含水率在70%~75%时，污泥呈柔软状态，不易流动;通常一般脱水下含水率只可降到60%~65%，此时几乎成为固体;含水率低到35%~40%时，成聚散状态(以上是半干化状态);进一步低到10%~15%则成粉末状。
图1：污泥来源汇总
一方面，污泥是污水处理过程中无法避免的副产品。通常含有病源微生物、寄生虫卵、有害重金属和大量难降解物质。如果处置不彻底，很容易对环境造成二次污染。
从污水里转入污泥中的COD(化学需氧量)比例大概是30%~50%，转入污泥中的氮约为20%~30%，磷约为90%。如果它们得不到有效处理处臵，那么我国的节能减排目标将大打折扣。
所以不能继续重水轻泥的现状。另一方面，污泥中也包含氮、磷等营养物质，经过适当处理可以作为肥料，改良土壤，促进植物生长;经过处理产生的沼气，可以作为能源物质，解决一定的能源问题。如何妥善处理污泥，使其稳定化、无害化、减量化、资源化，环源化，成为环境污染治理中亟待解决的问题。
污泥产生于污水处理的各环节指标与说明
含水率：污泥中所含水分的质量占污泥试样总量的百分比。
相对密度：污泥质量与同体积的水质量之比。
肥分：污泥中通常含有氮、磷、钾等营养物以及植物生长必须的其他微量元素，也含有腐殖质(土壤改良剂)，这些都是污泥肥分的组成成分。
燃烧热值：污泥的主要成分是有机物质，燃烧后可回收热值。
低位热值：单位质量污泥完全焚烧时，当燃烧产物回复反应前污泥所在温度、压力状态，并扣除其中水分汽化吸热量后，放出的热量。
资料来源：智研数据中心，安信证券研究中心
1.2.污泥每年产量呈上升趋势
由于城镇化和经济发展需求，我国近年来污水排放量和处理量呈上升趋势。根据国家统计局公布的《2015年国民经济和社会发展统计公报》可知，截至2015年年末，我国城市污水处理厂日处理能力达到13784万立方米，比上年末增长5.3%;城市污水处理率达到91.0%，提高0.8个百分点。
随着“十二五”期间对污水处理的重视，我国污水处理的主体市场基本完成，在“十三五”规划中，将进一步推进污水处理市场，提高污水处置效率和行业平均技术水平。
作为污水的衍生品，近年来污泥产量也在不断上升。2015年生活污泥产量为3500万吨，同比增长16%。据估计，市政污泥方面，大约1万吨污水产生5-8万吨污泥。
根据同济大学环境学院院长戴晓虎测算,我国每年产生3000万吨-4000万吨含水率在80%左右的市政污泥。随着“十三五”的到来，污泥量还会增加。预计到2020年，我国的市政污泥产量将达到6000万吨-9000万吨。
图2：年均污泥产量统计
资料来源：智研数据中心，安信证券研究中心
1.3.污泥每年有效处理量不足
与污泥产量连年递增趋势相背的是我国污泥有效处理率偏低。大量污水处理企业采取直接倾倒或者简单填埋处置手段处理污泥，不但威胁土壤环境和居民健康也造成资源的浪费。2015年年底，北京人大常委会法律检查组表明，北京污泥无害化处理率仅为23%。而全国有效处理率也远远低于30%。
图3我国污泥处理方式——填埋为主
资料来源：E20研究所，安信证券研究中心
由于我国城镇污水处理厂污泥处理处置能力不足、手段落后，大量污泥没有得到规范化的处理处置，直接给水体、土壤和大气带来“二次污染”，对生态环境构成严重威胁。此外，污泥直接排放也造成资源的极大浪费。近年来全国各地多起违法倾倒污泥事件被曝出。
污泥乱排事件盘点
2007年北京“污泥第一案”：
北京商人何涛经营的公司承包了北京排水集团几家污水处理厂的污泥处置业务，2006年10月至2007年7月在永定镇上岸村等地的砂石坑内倾倒污泥，总量约6000吨,造成空气、土壤污染，地下水受到严重威胁，污染损失达上亿元。主犯何涛以重大环境污染事故罪被判处有期徒刑三年六个月，并处罚金人民币3万元。
2010年6月29日至7月2日2700吨污泥被倾倒至长江：
岳文艺等人将从无锡市芦村污水处理厂运来的约2700吨污泥倾倒至长江中，造成了长江泰兴市滨江镇段团结闸水域水质污染，引发灌溉团结河水的滨江镇过船桥的大量水稻受灾、受损。涉案5名向长江倾倒污泥者因构成重大环境污染罪，已被该院分别判处有期徒刑3年、缓刑3至5年，共处罚金9万元、没收赃款1.9万元。
2013年3月19日至20日，污泥填埋约3万吨直排近一年：
南京昶华再生资源回收利用有限公司两次将约120吨污泥倾倒在南京江宁区风坡茶场附近荒山上，引发投诉。后经官方调查，南京江心洲污水厂进行污泥直排已近一年，累计违规填埋污泥达33583.44吨。事件发生后，江宁区环保局赴现场检查发现，污泥已基本清除，并对昶华公司倾倒污泥事件已做出立案处理，事件7名相关责任人分别被依纪问责。
2012年4月至6月，两三千吨化工污泥非法堆积：
嘉兴大桥镇化工园区内的2家制革厂和4家印染企业违法处置污泥，这6家企业委托一家名叫嘉兴鑫程再生资源有限公司的皮包公司，将污泥运送到东方码头。两三千吨化工废料非法堆积在大桥镇平湖塘东方码头整整两个月，渗漏到平湖塘内的污泥已经污染了河水。2012年8月5日晚非法堆积污泥的肇事者杨旻被公安机关刑事拘留。
2011年11月，重达6万多吨印染污泥违法倾倒。
佛山市高明荷城富湾杜村江寨村的一片空地上发现退满了10多亩的黑色污泥，周围的河涌受到污染。经有关机构监测分析，该污泥确定为印染污泥，倾倒面积约9200平方米，重达6万多吨。
资料来源：网络公开信息整理，安信证券研究中心
随着污水处理量增加，污泥产量在未来几年仍将保持上升趋势。当前国内污泥市场处于起步阶段，大量污水处理厂污泥排放前未达可排放标准，一旦被司法机关查处，将面临罚款和刑事处罚。不合法的污泥处理存在违法风险。此外，考虑到污泥的二次污染可能性和环境保护压力，中国污泥市场有巨大的发展空间。
2.污泥处理的技术手段
2.1.污泥处理基本流程
通常认为，污泥处理技术分为污泥处理和污泥处置两个环节。污泥处理包括浓缩(含水率95%-98%)、脱水(80%)、干化(40%)等。在脱水环节，可以通过厌氧消化或好氧消化进一步提高脱水效率。
污泥处置是污泥处理的后续环节，有填埋、焚烧、堆肥、资源化等多种手段。当前国际上最常使用的是焚烧处置方法。在2014年活性污泥一百周年时，全世界科家都一致认为：资源化是污水处理未来发展的方向，污泥的资源化利用是未来需要突破的重要环节。
图4：污泥处理全流程
资料来源：网络公开信息整理，安信证券研究中心
2.2.当前污泥处理处置的主要技术
2.2.1.厌氧消化技术——污泥处理的高效手段
厌氧消化是指污泥在无氧环境下，通过兼性菌和厌氧细菌将污泥中的可生物降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使污泥得到稳定的过程。当前行业普遍认为厌氧消化是污泥减量化、稳定化的常用手段之一。与好氧消化相比具有成本低(不需要鼓风设备、除臭设备)、不良气体排放少、气体回收利用等优势。
按照处理温度不同，厌氧消化可以分为中温消化和高温消化两种。高温厌氧消化相对于中温消化具有产气率高、消化池体积小的优势，但是对耗能要求较高。我国当前普遍使用中温消化。目前认为厌氧消化需要经历四个阶段：分别是水解、酸化(发酵)阶段，乙酸化阶段，甲烷化阶段。各阶段之间既相互联系又相互影响，各个阶段都有各自特色微生物群体。
图5：厌氧反应流程图
厌氧消化具有以下优点：
1)提高后续处理的效率并减少后续处理能耗。通常认为厌氧反应可以实现污泥减量化、稳定化。通过厌氧反应，污泥中有机物去除40%-60%，有害病菌减少。此外，厌氧消化提高污泥脱水稳定性，让焚烧等后续处理减少35%以上的能耗。
2)厌氧消化成本较低。根据《中国环境报》统计，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。
图6：美国的污泥处理技术——厌氧消化为主
资料来源：E20研究所，安信证券研究中心
2.2.2.污泥干燥(化)技术
按照处理工艺的不同有直接干燥和间接干燥两种。
直接干燥是将高温烟气直接引入干燥器，通过气体与湿物料的接触对流进行换热。由于直接干燥会增加污染性气体，污泥处理量小且存在一定的安全隐患，欧洲各国已逐渐放弃直接干燥法，多采用间接干燥。
间接干燥是将高温烟气的热量通过热交换器，传给蒸汽，蒸汽在一个封闭的回路中循环，与污泥没有接触。间接干燥存在一定的热损失，但需要处理的烟气量小，不会产生二次污染。
图7：污泥间接干燥流程图
资料来源：网络公开信息整理，安信证券研究中心
目前，国内外的污泥干燥设备主要有：三通式回转圆筒干燥机(转鼓干燥机)、流化床干燥机、桨叶式干燥机、盘式干燥机、带式干燥机等。
污泥干燥技术的比较
资料来源：E20研究所，安信证券研究中心
从上表中可以看出来，盘式干燥机具有独特的优点：
1)干燥机圆筒体是夹套型构造，另外搅拌轴、圆盘内中空，有蒸汽流通，受热面积非常大。
2)蒸汽与污泥不接触，不溶性气体量少，可以入炉焚烧，二次污染小。
3)污泥经破碎和搅动后，成均匀颗粒状，利于进一步处置(焚烧、土地利用、建材等)且设备结构紧凑，装置占地面积小。
4)干燥所需热量主要是有盘片和筒体壁面提供，所以单位体积设备的传热面大，可节省设备占地面积，减少基建投资。
5)热量利用率高。污泥干燥机采用传导加热方式进行加热，干燥所需热量不是靠热气提供，减少了热气体带走的热量损失。由于设备结构紧凑，且辅助装置少，散热损失也减少，热量利用率可达80%-90%。
6)盘式干燥机受热面大转速只有5-8r/min，因此整个系统磨损大大降低。在日本该产品达到10多年不检修。而且实现了噪音小，电耗低。
7)更为重要的是盘式干燥机对污泥有破碎和搅拌作用，污泥在干燥后可以自然形成颗粒，有助于送入锅炉进一步燃烧。综上，盘式干燥机技术具有可靠性强、运行稳定、设备的低耗和低磨损的特点，更适合中国污泥含沙率较高的现实情况。
2.2.3.卫生填埋技术——我国最普遍使用的污泥处理技术
卫生填埋是当前最“便利”的污泥处置方案，在我国污水处理厂中普遍采用。卫生填埋
具有操作相对简单，投资费用小、处理成本低、适应性强等优点。然而，卫生填埋存在以下不可避免的环境隐患和问题。一方面填埋需要配合必要的防渗技术，否则可能导致污泥中重金属和病原体下渗，污染土壤和地下水。此外，污泥产生的甲烷等温室气体和有害气体也会危害居民健康。另一方面，实践中填埋污泥多为脱水污泥，呈半粘稠特性，难以堆积易粘粘，降低了填埋效率和填埋场使用寿命。
由于填埋技术存在众多安全隐患，多数欧洲国家已经放弃或减少污泥填埋比例，转为焚烧等技术。反观我国，大量污泥仍通过填埋方式处理，且国内多个城市填埋场存在超负荷运转的情况。
多个城市填埋场超负荷运行
资料来源：中国环境报，安信证券研究中心
2.2.4.污泥焚烧技术
焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化分解反应，废物中的有毒有害物质在高温中氧化热解而被破坏。焚烧处置的特点是可以实现污泥的无害化、减量化(减容70%，最大可到90%)和资源化。焚烧的主要目的是尽可能地焚烧废物，并将被焚烧的物质变成无害和最大限度的减容，尽量减少新的污染物产生，以避免二次污染。
近年来由于采用了合适的预处理工艺和焚烧手段，达到了污泥热能的自足，并能满足越来越严格的环境要求。以焚烧为核心的处理方法是被认为是污泥处置最彻底、快捷和经济的方法。
按照焚烧方式不同分为直接焚烧和干燥焚烧两种。其中直接焚烧是指将高温污泥(含水率85%以上)在辅助燃料的作为热源的情况下直接在焚烧炉内焚烧。由于污泥含水量大、热值低，需要消耗大量的辅助燃料。直接焚烧下，污泥含水量大，焚烧后的尾气量较大，后续尾气处理需要庞大的设备，操作控制难度大。
无论从运行成本和设备投资等方面，污泥的直接焚烧正逐渐被干燥焚烧所代替。干燥焚烧是指将污泥通过干化处理后再进行焚烧的技术手段。
当前焚烧工艺包括单独焚烧、热点厂协同处置、水泥窑协同处臵。根据住房和建设部在2009年11月15日颁布的《城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质》的要求，单独焚烧包括污泥单一的自持焚烧、助燃焚烧和干化焚烧。前两者根据是否需要辅助燃料区分，后者指需要进行干化处理的焚烧。单独焚烧用泥质外观需呈泥饼状。
污泥焚烧指标要求
资料来源：住建部，安信证券研究中心
单独焚烧处理方式相对简单，成本较低。但是焚烧过程中会产生飞灰、炉渣和部分难以消除的有害重金属。对于飞灰、炉渣等需要分别收集、贮存、运输和处臵，这进一步加大焚烧成本。
热电厂协同处置污泥，将干化后的污泥输送到煤场与煤均匀混合后，通过电厂输煤系统进入锅炉焚烧。根据要求，在具备条件的情况下，污泥在热电厂锅炉中与煤混合后焚烧，入炉污泥的掺入量不宜超过燃煤量的8%;而对于考虑污泥掺烧的新建锅炉，污泥掺烧量不受限制。
热电厂协同处置污泥，既可以利用热电厂发电做功后的蒸汽作为干化热源，又借助已有的焚烧设备和尾气处理设备焚烧污泥，达到提高利用率、节省投资和运行成本的目的。
水泥协同焚烧，是指是利用水泥窑的余热，对污泥进行干化，然后将干化后的污泥作为生料加入到水泥的生产过程中，最终制得产品，完成处置。
协同焚烧是替代污泥自持焚烧的一种路径，具有：1)处理速度最快;2)减量最彻底，使有机物全部碳化;3)杀死病原体;4)还能发电、供热;5)提供生料也是资源化的优点。
同时，协同焚烧存在处理设施投资大，处理费用高等缺点。水泥协同焚烧提供的污泥生料的质量也备受争议。但是考虑到焚烧具有处置效率高、运输成本低、回收能量多和技术成熟等优点，且目前国际焚烧技术成熟，我国污泥处理缺口大，焚烧技术是一项可以大力推广的处置手段。
图14：日本的污泥处置技术——焚烧为主
资料来源：E20研究所，安信证券研究中心
2.2.5.好氧堆肥(发酵)——形成生物肥料
好氧堆肥是在有氧情况下，通过微生物的发酵作用，将污泥转变为肥料的过程。其中有机物料代谢为二氧化碳、水和热。
好氧堆肥的优点包括：1)发酵效率高，稳定化时间相对短;2)臭味少，实现灭菌;3)含水率可降到40%;4)污泥成品主要用于修复盐碱地、城市绿化、垃圾场覆盖以及建筑等方面用土;5)并衍生出蚯蚓生物堆肥等来强化堆肥效果，比如兴蓉环境和绿山的合作。
堆肥的难点主要包括：1)能量净支出，通风能耗费用占比80%;2)需对好氧堆肥运行的不同阶段的合理通风量加强研究;3)缺少C/N等控制因素的理论研究，致使存在调理添加剂使用过多的情况。
图15：堆肥工艺流程图
资料来源：网络公开资料整理，安信证券研究中心
2.2.6.碳化技术
“碳化”处置技术是通过给污泥加温，使污泥中的微生物细胞裂解，将其中的水分释放出来，同时又最大限度地保留污泥中碳质的过程。碳化工艺特点包括以下几点。1)高温。在高温作用下，部分有机质发生解聚，形成可燃气体;2)低氧。在高温处理过程中，通过限制供氧量，实现有限燃烧;3)低水分。废弃物(如污泥)应首先降低水分(前置干燥)，才能进行热解处理。相对于热力干化和焚烧，碳化技术优势在于：能源消耗低，剩余产物中碳含量高，发热量大，炭质利用价值大。这类工艺可能有不同的名称，如碳化、炭化、热解、裂解、干馏、焦化、气化、热裂、热裂解、高温裂解等。
碳化技术原理相对而言更为复杂，包括四个热工装置(预热炉、再燃炉、备用炉、脱臭炉)，一个以污泥为燃料的热工装置(碳化炉)，一个干化装置(干燥器)，两个间接气-气换热器(空预器和臭气预热器)，一个冷凝器。
图16：碳化技术原理图
资料来源：网络公开信息整理，安信证券研究中心
2.2.7.建材和土地利用
污泥建材利用是指将污泥作为制作建筑材料的部分原料的处置方式，应用于制砖、水泥、
陶粒、活性炭、熔融轻质材料以及生化纤维板的制作。污泥的土地利用是将经过妥善处理至符合一定标准的污泥或其产品作为肥料或土壤改良材料，用于农田利用、园林绿化利用或土地改良等场合，是一种积极、可持续的污泥最终处置模式。土地利用在发达国家取得了良好的效果，主要是与农业实现了紧密联系。
反观国内，污泥土地利用的道路走得异常艰难，由于以前工业污水和生活污水长期混同处理，出于对污泥中重金属风险的考虑，污泥制成的“有机肥”被农业部禁止进入农田，只能用作绿化土、填埋土、路基土等。
2011年3月，住建部和国家发改委发布《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行)》，介绍了土地利用、填埋、建材利用、焚烧四种污泥处置方法。
四种污泥处置方法的优缺点
资料来源：住建部，安信证券研究中心
3.污泥处理的政策支持和市场成熟
3.1.“十三五”规划助力污泥行业
今年“十三五”规划出台，指出2016年目标仍以大气、水污染防治为主。“十三五”目标将更重视建设资源节约型社会以及生态环境总体质量改善。大气、污水、污泥的治理是今后国内环保处理的三个主攻方向。2015年，在环保产业的“新常态”下，我国相继颁布了一系列国家政策和行业标准，其中《水十条》明确了现有污泥处理处置设施应于2017年底前基本完成达标改造，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。随着政策利好和高成长性因素驱动下，污泥处理处置行业有望突破瓶颈期，驶入快车道。
3.2.污泥处理成本的讨论
污泥处理处置的技术各有优劣，其成本也不尽相同。各种处理处置方法中，投入的成本由低到高排列，分别是填埋、厌氧消化+土地利用、好氧堆肥、协同焚烧、自持焚烧。其规律为投入的成本越高，越能节省占地面积或处理处置的时间成本，且处理得越彻底，比如填埋利用的是自然降解，其建设成本和运营成本都最低，但其占地最大、处理时间最长、处理得最不彻底;相反焚烧的建设成本和运营成本最高，其占地面积最小、处理时间最短、处理得最彻底。
厌氧消化+土地利用较堆肥好氧发酵节省成本，主要是建设成本节省在曝气设备，运营成本节省在曝气所需的电耗等。
协同焚烧和污泥的自持焚烧相比，建设成本节省的原因在于，协同焚烧可利用水泥窑、电厂、垃圾焚烧厂的相关设备对污泥进行焚烧处理，仅用增加污泥预处理、烟气治理、进料装置等配套设备即可;运营成本相对较低，也是由于协同焚烧都是掺烧，过程和尾气中污染物的浓度没有纯污泥焚烧的浓度大，预处理和后处理环节所需投入相对较少。
不同污泥处理处置技术的成本对比
资料来源：启迪桑德，安信证券研究中心
3.3.污泥处理处置行业形成市场的时机已成熟
1)原料供给稳定。“十三五”环境工程将是按环境质量改善的情况来考核，不单纯从项目数量考核。这就避免了部分企业的“面子工程”。随着污水处理进入运营市场，让项目切实运行，污水处理的运营量将得到提升。由此产生的大量污泥，为污泥行业提供丰富原料，为污泥处理处置行业保证了原料供给。
2)收费权的确定。行业能否盈利，是其能否持续发展和招商引资的重要因素。住建部在《全国城镇污水处理设施建设运行情况通报》中指出加大污泥处置资金投入力度，完善价费政策与激励机制。给予污泥处理处置行业合理的收费权可以保障行业基本发展，激励资金流入。
3)收费渠道已较为完善。污泥处理费作为污水处理费中的项目进行征收，由于污水收费体系已较为完善，污泥收费也有了保障。此外，连同污水处理费一同收取也减少了收费成本、提高收费效率。
4)监管加强、信息公开、公众监督等主力污泥行业。法律法规的明确、监管力度的加强都说明政府在不断地规范和促进污泥行业的发展。而污泥处理信息公开也将借助群众的力量，加强对污水处理厂污泥处理的监管，加强环境保护力度。对于不依法处置污泥的企业加大惩处力度，是在努力堵住污水、污泥偷排渠道的同时，间接保证了污泥行业的处理量。随着宣传和教育的跟进、群众的认知和自我保护意识提升，将有越来越多的人进一步了解到污泥的危害，主动参与到污泥的监督工作中。
5)生活水平带动污泥资源化发展。随着生活水平提升，污泥中氮、磷等有机物质含量将上升，这将利于污泥行业的资源化发展。
