为何“城市污水污泥干化焚烧”会被妖魔化

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从国外发达国家来看，日本、美国和一些欧盟国家都将固体废物焚烧作为废物处理的主流技术之一，并得到了广泛的应用。在中国，为什么固体废物焚烧被“妖魔化”？当我们在世界上有了清晰的科学认识和成熟的技术，为什么在中国会面临这样一个尴尬的局面？这使我想起孟子的一段话:“妻子侮辱自己，别人也侮辱她家会自我毁灭，然后人们会毁灭它；这个国家会自我毁灭，以后人们也会毁灭它。与此同时，它也解释了这样一个真理:“人们必须尊重自己，然后别人应该注意他们，而行业必须首先注意自己，然后中国人应该注意他们。”

污泥干化焚烧热处理技术作为污泥减量化、稳定化和无害化的最快、最彻底的最终处置技术，已经发展成为国外主流成熟技术之一。在我国，雾霾问题越来越严重，已经成为对污泥干化焚烧热处理技术的挑战。舆论将生活垃圾焚烧妖魔化，污泥干化焚烧热处理技术处于“去”与“留”的境地。为什么国外的成熟技术在中国面临妖魔化？这是一个非常令人担忧的问题。根据污泥处理处置“十二五”规划，污泥焚烧平台的建立可以及时澄清一些概念。在此，我想从污泥焚烧的国内外发展趋势、误读分析和清洁焚烧技术发展等方面，与大家分享我对污泥焚烧处理的一些想法。

国内外污泥干化焚烧热处理技术的定位

随着科学技术的发展，污泥处理处置技术不断突破，从最原始的海洋倾倒到自然干燥，再到稳定的厌氧消化和机械脱水堆肥，最后到减量干法焚烧。目前，燃料碳化等技术被提出。从发展过程来看，填埋、焚烧和堆肥已成为污泥最终处置的主要基石。因此，完全否定污泥干化焚烧技术显然是有偏见的。正确定位污泥焚烧是高污染技术还是解决污染的关键技术是首要问题。

干法焚烧被认为是污泥处置污染防治的最佳可行技术之一

自2009年以来，中国环境保护部、住房和城乡建设部、科技部等部委发布了一系列与污泥处理和处置相关的政策、规范和标准，如《污泥处理和污染防治技术政策》、《污泥处理和污染防治最佳可行技术指南》、《城市污水厂污泥处理和处置技术规范》。这些文件阐明了污泥干化焚烧技术在中国的定位和应用条件。其中，《污泥处理与污染防治技术政策》(2009年)明确提出，经济相对发达的大中城市可以采用污泥焚烧技术。鼓励联合建设污泥焚烧厂和垃圾焚烧厂；在条件允许的地区，鼓励将污泥作为低质量燃料在焚烧炉、水泥窑或火电厂的砖窑中混合和燃烧。这项技术政策的颁布促进了污泥干化和焚烧项目的建设。据不完全统计，已完成项目近40个，主要在建项目30个。环境保护部发布的《城市污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可得技术指南》(2010年)确定了污泥处理的两种最佳可得技术:厌氧消化和污泥堆肥；确定了两种最佳可行的污泥处置技术:土地利用和污泥干燥焚烧。文件详细说明了单一焚烧、混合焚烧和混合焚烧的排放限值，以及相关环节的污染控制策略和技术经济适用性。后来发布的《城市污水处理厂污泥处理和处置技术导则》(2011年)给出了不同技术的优先顺序。例如，厌氧消化后的污泥优先使用土地；当土地利用条件不具备时，将采用焚烧和建筑材料利用。综上所述，干法焚烧技术是政策标准中规定的最佳可行技术之一，也是我国污泥处理处置的主流技术之一。

污泥干化焚烧在发达国家的定位和发展

在美国，土地利用、焚烧和堆肥是美国三大污泥处置技术，分别占61%、22%和17%。1973年，美国联邦法案40 cfr第60部分对污泥混合比和污染物排放限值提出了具体要求。1993年，美国政府颁布了“40 cfr part503”，提出了土地利用、焚烧和填埋的优先顺序，并对焚烧提出了具体要求。此后，该法案在2011年进行了修订，并对流化床和多炉膛焚烧炉提出了更严格和具体的指标要求。

自20世纪60年代以来，日本就开始使用污泥焚烧。80年代前后，流化床焚烧炉成为主流设备，90年代后，日本开始采用污泥熔融炉实现污泥燃料化。据统计，日本有700多个污泥焚烧设施，污泥焚烧比例超过68%，融化量超过10%，堆肥达到11%，填埋量逐年减少。

在欧盟国家，德国于1962年率先建造并运营了欧洲第一座污泥焚烧厂。此后，污泥焚烧被广泛应用于英国、法国、卢森堡、丹麦、德国、奥地利、荷兰等国家。每个国家的污泥处理比例从20%到40%不等，而荷兰和德国超过40%。

综上所述，我们可以看到污泥焚烧是美国鼓励的主流技术之一，也是日本使用最广泛的处理和处置技术。从欧盟国家整体来看，污泥焚烧也是主流技术之一。

对污泥干燥和焚烧技术的误读

回顾中国和发达国家污泥处理技术和政策的发展，不难发现污泥干化焚烧在所有国家都有合适的地位。然而，近年来，反对污泥焚烧的声音在中国一直在上升。主要原因是对污泥焚烧技术路线和技术本身的误读没有得到很好的回答。综上所述，对污泥焚烧技术的误读主要包括以下几点:

首先，干燥焚烧通常被误认为是高能耗过程。

根据实际调查，国外很多案例都可以实现能源自给，即自持焚烧。同样，中国也在研究自持焚烧，即当污泥的含水量和有机物含量达到一定的区域范围时，污泥焚烧不需要额外的能源。此外，还发现动态好氧堆肥和污泥焚烧的能耗在同一数量级。然而，污泥焚烧是一个可以完全处置的过程，而堆肥技术仍然需要考虑辅助材料的消耗和后续储存和运输消耗的能量。

其次，主观上认为干燥焚烧是一个高碳排放的过程。

从污泥处理到污泥处置全过程的碳排放对比结果表明，污泥脱水干燥后(含水率为5%)制水泥熟料过程的碳排放为负值；然而，污泥脱水(含水率为75%)后焚烧工艺的碳排放远低于脱水石灰干燥(含水率为70%)后填埋/土地利用工艺的碳排放。因此，从碳生命周期的客观评价来看，可以说污泥焚烧不能被定性为高碳排放过程。

第三，污泥焚烧是否会像垃圾一样成为二恶英的主要污染源。

污泥焚烧确实会产生二恶英是不争的事实，但它不会像垃圾一样产生含有大量二恶英的含氯化合物。因此，是否排放大量二恶英需要通过数据来解释。对日本各种二恶英排放源的对比分析表明，污泥焚烧产生的二恶英年排放量远低于城市垃圾和医疗垃圾，相当于汽车尾气。在中国，清华大学在环保公益项目的支持下，对600吨/日污泥直接焚烧示范工程进行了监测，二恶英排放总量达到了最新的国际标准(0.1纳克/立方米)，并与日本的数据进行了一定程度的验证。因此，我们不能一方面呼吁消除垃圾焚烧的妖魔化，另一方面又制造污泥的妖魔化。

最后，从国情发展的角度来看，污泥焚烧利用较多的日本、台湾和韩国首尔经济高度发达。然而，由于人口密度高、土地面积小等因素导致污泥土地利用受到限制，大部分污泥土地采用建筑材料焚烧综合利用技术。与珠江三角洲、长江三角洲、京津等中国特大城市相比，城市人口密度要高得多，一些城市不得选择污泥焚烧作为主要的污泥处理技术。

基于以上分析和实例，证明正确理解污泥焚烧技术对于消除其误解是非常重要的。调查表明，影响污泥焚烧的因素有两个，一个是城市发展，另一个是污泥性质。建议污泥干化焚烧技术路线优先考虑珠江三角洲、长江三角洲、京津以及一些经济发达、人口密集、现代农业发达的特大城市。

污泥焚烧在我国的应用及标准问题分析

污泥焚烧工艺主要有三种类型:单一焚烧、污泥与垃圾和水泥窑混合焚烧、污泥与燃煤锅炉混合焚烧。这三种工艺在中国有许多工程实践。例如，采用流化床干燥和流化床焚烧的石洞口项目是中国建立的第一个污泥焚烧项目；浙江绍兴采用喷雾干燥和回转窑焚烧，是目前国内处理量最大的直接焚烧项目，也是绍兴污泥与垃圾混烧、常州污泥与煤混烧等发电项目。污泥干化焚烧过程中污染物的产生是这一过程受到质疑的关键。通过对比分析以喷雾干燥为核心的直接干燥焚烧和以流化床干燥为核心的间接干燥焚烧两种工艺(如下图所示)，我们将详细分析各环节的污染产生和污染防治策略。

在转盘干燥等间接干燥焚烧过程中，预处理和间接干燥成为第一个臭气排放单元；主流干气进入焚烧单元处理，最终烟气经除尘、脱硫脱硝、二噁英去除等净化处理后排放，成为第二排放单元；除尘产生大量富含重金属和二恶英的飞灰，成为第三大排放单元。目前的示范项目除了采用国外系统外，基本上都采用这种技术路线。直接干燥的第二个过程——焚烧，如喷雾干燥，略有不同。主要区别在于干尾气不经过焚烧炉，而是直接经过二噁英去除、除尘、脱硫脱硝以及后续的酸洗或碱洗处理；气味和挥发性有机化合物可能在直接干燥过程中释放出来，这些污染物可以通过随后的氧化作用去除。事实上，直接干燥和间接干燥都是成熟的工艺，但对污染物的控制是重点和不同的。在整个污泥干化焚烧过程中，污染物主要包括四种类型，即传统污染物:粉尘、二氧化硫和氮氧化物；二、二恶英/呋喃等物质；这两种污染物的处理方法基本相同。第三类气味和第四类重金属有区别。如上所述，间接干燥焚烧臭气除焚烧处理外，预处理和干燥单元无组织来源，重金属基本上未经处理，残留在飞灰/炉渣和气体中；然而，直接干燥焚烧产生的无组织气味源很少，干燥后的气体通过尾气净化工艺处理，而重金属和汞基本上未处理，残留在炉渣和气体中。

针对污泥干化焚烧产生的四种污染物，虽然我国没有污泥焚烧污染物排放标准，但2014年新颁布的《垃圾焚烧标准》(gb18485-2014)提出，生活垃圾质量超过入炉(窑)物料总质量30%的工业窑炉、生活污水处理设施产生的污泥和一般工业固体废物专用焚烧炉的污染控制应参照生活垃圾焚烧炉的排放标准。本标准根据处理能力对传统污染物、重金属、二恶英等污染物的排放限值提出了更高的要求，尤其是对二恶英的排放限值，但对臭气和挥发性有机化合物的控制要求不够。因此，在三种类型的污泥焚烧中，有两种类型得到了控制，即污泥和垃圾的单一焚烧和混合焚烧。关于污泥与煤的混合技术，虽然在技术政策、技术指南和最佳可得技术中有一些规定，但没有统一的混合要求，混合标准也存在一些问题。首先，燃煤锅炉的混烧导致锅炉热效率下降；二是混合燃烧应执行燃煤控制标准，但该标准对重金属和二恶英特征污染物没有控制要求。即使参照垃圾焚烧提出相应的要求，由于混合焚烧的比例很小，干物质一般在5%至10%之间，也存在污染物稀释和排放的问题。因此，下一步应该是深入探讨和控制污泥与煤的混烧，并尽快制定这方面的标准。

污泥焚烧的发展趋势:清洁焚烧技术

污泥焚烧产生二恶英是不可避免的问题，发展清洁焚烧技术是污泥焚烧的未来发展趋势。美国能源部和环境保护局宣布，第三代生物质能利用热解气化被列为第三代生物质能利用的关键技术，即清洁燃烧。热解气化的关键技术根据工艺温度的不同可分为碳化、热解和气化。这三个概念略有不同，但原则是相互涵盖的。碳化或热解过程的产物主要是可燃气体、油和碳。日本、美国、澳大利亚、德国等国家开发了热解处理装置，日本东京建成了最大的300吨/日污泥碳化工程，中国也树立了工程典范。因此，污泥焚烧的发展趋势将是以热解和气化为核心技术的清洁燃烧过程。之所以称之为清洁燃烧技术，主要是从以下几个方面考虑的:一是产生的粉尘量小，污泥流化床燃烧或其他燃烧技术的燃烧介质是污泥固体物质；然而，热解气化燃烧的燃烧介质是气态可燃气体，燃烧尾气中的粉尘含量较低。其次，热解气化气燃烧效率高，有害成分(如sox、nox、重金属等)少。)，烟气的排放量和污染物含量都处于较低水平，从而大大降低了烟气净化设备的规模和运行成本。这又是一个二恶英问题，二恶英的产生需要四个条件:氧气；氯化物；金属催化剂物质；合适的温度。无氧环境和低氯含量的污泥热解过程抑制了二噁英的生成，因此热解过程可以避免或减少二噁英的生成。最后，污泥与煤的共热解解决了城市污泥焚烧面临的总量控制障碍。对于脱水不完全的污泥，燃烧过程中需要添加燃煤辅助燃料。由于环境影响评价的总量控制要求，城市地区禁止新建燃煤设施，燃烧前污泥与煤共热解产生清洁气体，避免了煤的直接燃烧问题。综上所述，热解气化技术有效减少了粉尘、氮氧化物、二氧化硫、恶臭气体和二恶英等污染物的排放，属于清洁燃烧技术的未来发展。

项目组还从小规模试验到中试再到示范项目进行了相应的研究。不同污泥的热解趋势基本相同。产物的产率可以通过碳、油和热解气体的温度来控制。污泥和煤以不同的比例共热解。实验发现它们有很好的积累。最后，将清洁焚烧技术嵌入污水处理中，发现热解后的固体产物具有良好的生物炭特性、良好的空间隙结构、丰富的营养元素和较高的热值，可用作吸附剂、土壤改良剂或污水处理燃料。