一、中国污泥处理市场现状分析
1、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。
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。如果处臵不彻底，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。
2、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，提高污水处臵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。
2011-2015年均污泥产量统计
3、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臵手段处理污泥，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%。
我国污泥处理方式
由于我国城镇污水处理厂污泥处理处臵能力不足、手段落后，大量污泥没有得到规范化的处理处臵，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。
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。
二、污泥处理的技术手段
污泥处理技术分为污泥处理和污泥处臵两个环节。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。污泥处臵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臵方法。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。
污泥处理全流程
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。
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。
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。
污泥间接干燥流程图
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
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”的污泥处臵方案，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
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。焚烧处臵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臵最彻底、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、热点厂协同处臵、水泥窑协同处臵。
污泥焚烧指标要求
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。
堆肥工艺流程图
6、碳化技术
“碳化”处臵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(前臵干燥)，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。
碳化技术原理图
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臵方式，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臵模式。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。
四种污泥处臵方法的优缺点
三、中国污泥处理行业发展趋势预测
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臵设施应于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臵率应于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，污泥处理处臵行业有望突破瓶颈期，驶入快车道。
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，为污泥处理处臵行业保证了原料供给。
2、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。
3、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》中指出加大污泥处臵资金投入力度，完善价费政策与激励机制。给予污泥处理处臵行业合理的收费权可以保障行业基本发展，激励资金流入。
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。对于不依法处臵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。
