給水排水 |昆明市污泥處理處置現狀及對策
導讀
城鎮生活污水處理廠在削減水污染負荷的同時也會產生大量污泥，如果不能妥善處理處置，會造成二次污染和資源浪費。目前，昆明市共有38座城鎮生活污水處理廠，日產污泥1 059 t，其中主城區污泥產生量占全市的77.8%。昆明市污泥處理處置經歷了從簡易堆存到資源化利用的規范化過程。以昆明市為例，分析當代城市污泥處理處置技術路徑的選擇，并進行污泥管理現狀分析和處理處置成本測算，提出進一步完善污泥處理處置工作的建議。
污泥是城市污水處理的副產物，隨著污水處理規模的提升，污泥產生量也逐步增長，截至2019年，我國污泥產生量已經超過6 000萬 t，預計到“十四五”末期將超過9 000萬 t。污泥既含有有機質和氮磷鉀等植物營養成分，又含有重金屬和有毒有害物質，如果不能妥善處理處置，將會造成二次污染和資源浪費。然而，長期以來我國在污泥處理處置方面存在設施建設滯后、監管體系不完善、資金投入不足等問題。昆明市是云南省省會，肩負著打造生態文明建設排頭兵和“美麗中國”典范城市的重任。然而，昆明市生態環境保護工作還面臨不少困難和挑戰，短板之一就是污泥尚未全部妥善處理處置。以往對昆明市污泥處理處置的研究主要集中在泥質分析和處理處置技術方案的可行性方面，鮮有從技術可行性、環境友好性、經濟合理性、管理有效性等方面對污泥處理處置全過程開展的綜合分析研究。本文從多個維度分析昆明市污泥處理處置現狀和存在問題，提出具有針對性和可行性的對策建議。
01 昆明市城鎮污水處理廠污泥泥量泥質分析
1.1 泥量現狀及預測
截至2020年末，昆明市共有38座城鎮生活污水處理廠，日產污泥1 059 t，其中昆明市主城區已建成投產13座城鎮生活污水處理廠，污泥產生量824 t/d，約占全市的77.8%。
2011至2020年昆明主城城鎮生活污水處理廠污水處理量呈上升趨勢，2015年起污水處理廠處于超負荷運行狀態，污泥產生量隨著污水處理量波動上升。2011至2020年污泥產生量增加了25.6%；主城各廠平均產泥系數為1.08~1.47 t DS/萬m³，呈下降的趨勢，2017至2019年平均產泥系數為1.20 tDS/萬m³。
2020年第一、三、六、七八、九、十三等水質凈化廠完成了尾水提標改造，以昆明市第一水質凈化廠為例，提標改造后產泥系數較原產泥系數增加了11.6%，結合昆明市近期對污水處理廠的提標改造計劃，預測主城實施提標改造的污水處理廠產泥系數為1.34 tDS/萬m³，同時考慮“十四五”期間污水處理廠的規模、源頭減量工程實施等情況，預測2025年昆明市主城城鎮污水處理廠污泥產生量約1 208 t/d。
1.2 泥質現狀及適宜的處置方式
昆明市污泥泥質檢測指標主要為重金屬和營養指標兩類，包括含水率、pH、總鎳、總鋅、總銅、總砷、總汞、總鉛、總鉻、總鎘、有機質、總養分等。2017至2019年昆明主城水質凈化廠的泥質特征見表1。
表1 昆明市主城水質凈化廠的污泥特征
昆明市各污水處理廠出廠污泥的pH、有機質、氮磷鉀含量等指標基本都能滿足污泥資源化利用要求，主要超標因子為重金屬鎘、砷、汞、鋅。其中鎘超標較為常見，與孫建升等（2020）的研究結果一致。與南昌市相比，昆明市污泥有機質含量和總養分較高，但重金屬中的鎘、砷、汞、鋅也較高。
2017至2019年10次檢測（2017年2次，2018年4次、2019年4次）昆明主城各城鎮污水處理廠鎘、鋅、汞、砷泥質特征見圖1，不同污水處理廠泥質有顯著區別，宜進行分質處理處置。其中第一、二、五、六、七（八）、十水質凈化廠污泥泥質最好，除農用A級泥質不滿足以外，其余處置途徑均適用；第四、十一水質凈化廠污泥泥質較好，除農用A級、園林綠化（酸性土壤）、土地改良（酸性土壤）泥質不滿足以外，其余處置途徑均適用；第三水質凈化廠污泥除農用A級、農用B級、園林綠化（酸性土壤）、土地改良（酸性土壤）泥質不滿足以外，其余處置途徑均適用；第九水質凈化廠污泥可通過焚燒處置，或進一步處理后水泥窯協同處置。
圖1 近3年昆明市主城各城鎮污水處理廠鎘、鋅、汞、砷泥質特征
02 昆明市城鎮污水處理廠污泥泥量泥質分析
2.1 昆明市污泥處理處置歷程
昆明市污泥處理處置經歷了逐步規范化的過程。2015年以前，昆明主城污水處理廠產生的污泥主要依托昆明市東郊、西郊兩個生活垃圾填埋場混合填埋。2017年“昆明主城污水處理廠污泥處理處置工程搬遷項目”完工。該項目屬于昆明市第一座無害化污泥處理處置項目，項目采用“厭氧消化+脫水熱干化”工藝，設計處理規模500 t/d。
由于污泥處理能力不足，《滇池流域水環境保護治理“十三五”規劃（2016-2020）》中規劃建設昆明市污水處理廠污泥處理處置工程，設計規模為700 t/d，規劃投資5億元，選址位于富民工業園區現有搬遷項目旁。
2018年，因污泥處理項目推進不力被責令整改以后，昆明市編制了《昆明市污泥處理處置專項規劃》，同時對擬建的“十三五”規劃項目重新研究，對技術路線進行了反復論證，最終本著“生態優先、保護環境、資源利用、因地制宜”的原則，提出了“1+N方案”。其中，“1”代表新建200 t/d昆明市城鎮污水處理廠污泥林業基質土資源化利用示范工程，該項目采用好氧發酵工藝，選址位于昆明市晉寧區昆陽磷礦1號采區，產品擬用于磷礦山生態修復、林業、園林綠化種植及有機肥生產；“N”代表社會化采購的污泥處理處置項目，優先選擇資源化利用的技術路線，兼顧價優者得的市場競爭機制，達到昆明市污泥處理處置管理要求的，經昆明市行政主管部門審批備案，符合一個納入一個。目前可納入的“N”包括：①華新水泥（富民）有限公司水泥窯資源化利用干化污泥項目（干化+建材利用，240 t/d）；②昆明旭學建筑勞務有限公司利用城市脫水污泥進行林業土壤改良項目（好氧發酵+土地利用，100 t/d）；③云南龍氏肥業有限公司有機固廢無害化及資源化利用項目（好氧發酵+土地利用，236 t/d）。
目前，昆明市已經形成了一種政府主導、社會參與的污泥處理處置模式。昆明市污泥處理處置設施規模為1 276 t/d，其中建材利用740 t/d（占58%），土地利用536 t/d（占42%），已經具備了污水處理廠污泥全部妥善處理處置的能力。
2.2 昆明市污泥處理處置路徑分析
污泥處理處置應符合“安全環保、循環利用、節能降耗、因地制宜、穩妥可靠”的原則。污泥處置路徑的選擇應綜合考慮泥質特征及當地的自然環境狀況、社會經濟情況、可利用的社會資源等方面。目前國內各主要城市對污泥處理處置技術路線的選擇都是因地制宜，采取多元化處置方式，其中北京、南寧等以土地利用為主，武漢、重慶等以建材利用為主，上海、廣州等以焚燒為主。
結合昆明實際，利用SWOT分析方法，綜合分析四類污泥處置路徑的優勢（S）、劣勢（W）、機遇（O）和挑戰（T）。各種污泥處置路徑各有利弊，但污泥焚燒選址困難，目前在昆明市沒有可行性，同時考慮到昆明市高標準保護生態環境的要求，昆明市污泥處置應以資源化利用為原則，采用土地利用和建材利用并行的處置路徑，填埋處置為應急措施。同時，應通過污水處理廠源頭減量提質、全市域全過程優化調控、上下游產業生態鏈接模式構建等保障措施，實現污泥的“減量化、穩定化、無害化、資源化”。
2.3 昆明市污泥處理處置現狀及趨勢
“水十條”提出“地級及以上城市污泥無害化處理處置率要求于2020年底前達到90%以上”的要求。參考《城鎮污水處理工作考核暫行辦法》附件中污泥處置的評分細則計算無害化率，即資源化利用（土地利用、建材利用）按100%、焚燒90%、達衛生填埋標準填埋70%、其他處置（含應急處置）30%。近年來（見圖2），昆明市污泥處理處置方式逐漸從填埋和應急處置為主轉變為土地利用和建材利用為主，污泥無害化處理處置率逐年提高，2020年無害處置率達95.94%，達到“水十條”目標要求。
表2 各種處理處置技術方案的SWOT分析
圖2 2017至2020年昆明市污泥處理處置情況
03 昆明市污泥管理現狀和處理處置成本分析
3.1 昆明市污泥管理現狀
目前昆明市污泥處理處置的行政主管部門在滇池流域內為昆明市滇管局，在滇池流域外為昆明市住建局，其他部門在各自職責范圍內配合做好污泥處理處置相關工作。城鎮生活污水處理廠運營單位應對污水處理過程產生的污泥承擔處理處置主體責任，對污泥出廠、運輸、貯存、計量、處理、處置實施全過程管理。污泥處理處置設施運營單位負責污泥的安全處理處置。
為規范污泥處理處置管理，昆明市建立了一套污泥處理處置地方標準體系，包括《城鎮污泥處理廠污泥處理處置規范》《城鎮污水處理廠污泥處理處置項目環保驗收技術指南》《城鎮污水處理廠污泥處理處置企業環保檢查技術指南》《城鎮污水處理廠污泥處理處置環境監測技術規范》《城鎮污水處理廠污泥處置 土地利用技術規范》等，分別從污染源頭、過程、末端明確污泥處理處置環境監管要求，有助于規范污泥的處理處置工作。目前昆明市已按照地方標準要求，污泥產生、運輸、處理和處置實行同樣式三聯單管理，同時建設了污泥運輸調度管理平臺，通過信息化手段，實現污泥產生、過磅、運輸、處置的全過程信息化管理，基本做到了污泥“來源可溯、軌跡可循、去向可查”。
3.2 昆明市污泥處理處置成本分析
據統計，昆明市目前共有宜良紅獅環保科技有限公司水泥窯協同處置項目、華新水泥（富民）有限公司水泥窯資源化利用項目兩個建材利用處置點，昆明市城鎮污水處理廠污泥林業基質土資源化利用示范工程、昆明旭學建筑勞務有限公司利用城市脫水污泥進行林業土壤改良項目、云南龍氏有機固廢無害化及資源化利用項目三個土地利用處置點。各處置點的運行成本也高低不一，建材利用運行成本為388~680元/t濕污泥，土地利用運行成本為320~490元/t濕污泥，與國內其他城市相比處于中間水平（見表3）。
表3 昆明市與國內其他城市處理處置成本對比分析
根據目前昆明市各處置點的運行成本，并結合其前端處理項目的運行成本、運輸成本等，測算得出建材利用處理處置成本約為561元/t濕污泥，土地利用處理處置成本約為575元/t濕污泥。按產泥系數將污泥處理處置成本折算到噸污水處理費中，則建材利用處理處置成本為0.33 元/m³污水，土地利用處理處置成本為0.34元/m³污水。
04 昆明市污泥處理處置存在問題及對策建議
4.1 存在問題
（1）污泥處理處置路徑還需進一步優化。一是污泥應急處置場地難以落實。污泥填埋項目“鄰避效應”突出，縣（市）區政府出于自身環境監管和社會經濟發展考慮多持反對意見，應急填埋處置場地難以落實，將導致昆明市污泥處理處置沒有應急場所，抵御風險的能力較弱。二是處理處置路徑的選擇尚未考慮碳中和的新要求和新趨勢。污泥處理處置路徑的選擇是多目標決策的問題，然而目前昆明市污泥處理處置路徑選擇是主要考慮環境污染風險管控和處理處置成本控制，未能充分銜接國家提出的碳中和戰略。
（2）部分污水處理廠的泥質還存在重金屬較高的問題。昆明市第三、九水質凈化廠污泥長期以來鎘、汞、砷等重金屬含量較高，不能滿足農業、園林綠化及土地改良等土地利用泥質標準，其中近三年九廠鎘含量可高達72.6 mg/kg，不滿足任何資源化利用泥質標準要求，重金屬超標是制約其污泥后續處置的主要因子。
（3）污泥管理水平有待進一步提高。一是污泥處理處置主體責任及相關方職責尚未明確。昆明市雖發布了一系列污泥處理處置的地方標準，但主體責任及相關方職責尚未明確，不利于污泥處理處置各項工作規范化進行。二是尚未實施信息公開。昆明市正在推進污泥處理處置信息化管理，但尚未實施信息公開，社會公眾參與度不高。
（4）社會化污泥處理處置監管有待加強。針對社會化污泥處理處置服務供應商的長效管理機制不健全，管理手段缺乏，應急處置能力不足，仍然存在污泥不能全部妥善處理處置的風險。污泥處理處置的地方標準體系仍需完善，缺乏土地利用污泥產品的質量標準，盡管地方標準《城鎮污水處理廠污泥處理處置環境監測技術規范》明確提出污泥土地利用項目應開展環境本底監測、地下水和土壤環境跟蹤監測，但對于分散的污泥產品使用活動還缺少監管。
（5）污泥處理處置資金缺口大，急需建立完善污泥處理處置費的收費及支付機制。2020年12月，昆明市發展和改革委員會發布了《關于調整主城區供水價格的通知》，居民生活水價由原來的3.45元/m³調整為4.2元/m³，但其中污水處理費用未進行調整，仍為1元/m³。經測算，目前昆明市污泥處理處置費用約為0.33元/m³污水，合2.2 億元/年。昆明市暫未建立污泥處理處置價格補償機制，隨著國家生態文明建設、污染防治攻堅戰等一系列政策的出臺，污泥處理處置的要求將越來越高，急需建立污泥處理處置綠色價格機制。
4.2 對策建議
（1）進一步優化污泥處理處置路徑，加快建設污泥應急處置點。考慮不同處理處置路徑的碳排放差異，在碳中和的背景下進一步優化昆明市污泥處理處置路徑。考慮泥質特征和處置能力，建立分質分配的污泥處理處置方案。市級統籌污泥處理處置設施建設，充分考慮污泥處置點所在轄區環境管理成本的增加和發展機會成本的損失，建立生態補償制度，平衡各相關方利益。加快推進污泥應急處置點建設，結合五采區修復工程，選址建設一處污泥應急填埋場，采取防滲措施，按照Ⅱ類一般工業固廢填埋場標準建設。鼓勵通過技術改造，使污泥含水率滿足后續處理處置的需求，新建城鎮污水處理廠應當在廠內同步建設污泥處理設施，有條件的改擴建污水處理廠宜同步建設污泥處理設施，使出廠污泥含水率不大于60%。
（2）加強源頭監管，確保污水處理廠進水重金屬不超標。針對第三、九等的污水處理廠開展重金屬污染溯源，對服務范圍內的河流、管網、企業開展排查；加強源頭監管、杜絕私接偷排、確保企業廢水達到《污水排入城鎮下水道水質標準》（GB/T 31962-2015）后方可排入城市污水管網，確保污水處理廠進水重金屬不超標；污水處理廠運營單位加強污水進出水和污泥的重金屬污染監測，確保污水處理廠正常運行，確保水質達標安全排放。
（3）制定昆明市污泥處理處置管理辦法，提高管理水平。為加強昆明市污泥處理處置工作規范化管理，建議制定昆明市污泥處理處置管理辦法，明確污水處理廠運營單位對污泥處理處置的主體責任和市級相關部門的監督、指導責任；實施信息公開，強化社會監督，定期向社會公開發布污水處理廠污泥產生、處理處置信息，保障公眾知情權。
（4）建立社會化污泥處理處置長效監管機制，出臺污泥產品質量標準。建立社會化污泥處理處置長效管理機制，保障企業的權利和義務對等，首先給予合理利潤的價格，利用稅收等優惠政策提高企業的積極性，其次對企業進行培訓和普法，完善生態環境污染損害賠償制度，促進行業良性發展。出臺污泥產品質量標準，對污泥產品分散式利用提出監督管理的要求；加強環境風險防范，污泥填埋、土地利用處置的，應嚴格按照相關標準和技術規范進行跟蹤監測。
（5）加大資金投入，完善價格機制。加大對污泥處理處置設施建設的資金投入力度，建立創新投融資和運營機制，鼓勵社會資本參與污泥處理處置設施的投資、建設和運營；適當提高污水處理收費標準，將污泥處置費納入城鎮污水處理成本和處理費征收標準核定，污泥處理處置費用不低于0.33 元/m³污水；開展資源綜合利用認定，確保符合條件的污泥處置單位享受國家有關稅收和上網電價等方面的優惠政策。
原文有修改。原文標題：昆明市污泥處理處置現狀及對策研究；作者：朱啟鳳、吳雪、張英、何佳、賈付權；作者單位：昆明市生態環境科學研究院、昆明理工大學環境科學與工程學院。刊登在《給水排水》2021年第12期。
