雙碳戰略背景下的汙泥處理處置技術探究
一、汙泥行業現狀剖析
在城鎮化進程迅猛推進的當下，我國汙泥産量呈現出急劇增長的態勢。據相關數據顯示，我國汙泥年産量已從 2020 年的 6000 萬噸（幹基）攀升至 2025 年的 9000 萬噸（幹基）。汙泥這一物質具有獨特的雙重屬性，它既是汙染物的集合體，又蘊含著豐富的碳資源。其處理處置狀況不僅與生態環境安全緊密相連，更是實現碳中和目標進程中不可或缺的關鍵環節。
當前，政策層面已爲汙泥處理處置明確了“減量化、穩定化、無害化、資源化”的總體目標。然而，在實踐過程中，仍面臨諸多亟待突破的難題。汙泥含水率居高不下，即便經過常規脫水處理，含水率仍高達 80%，這極大地增加了後續處理的難度與成本。同時，有機質利用效率低下，大量的有機質未能得到有效轉化與利用，造成了資源的嚴重浪費。此外，汙泥碳排放路徑錯綜複雜，不同處理處置方式産生的碳排放差異較大，給碳排放的精准核算與有效控制帶來了巨大挑戰。
從我國汙泥處置結構來看，土地利用、焚燒、衛生填埋是主要的處置方式，分別占比 29.3%、26.7%、20.1%，而建築材料利用及其他方式占比較小，分別爲 15.9%和 8.0%。回顧近十年間汙泥處置方式的變化，土地利用占比從 60.9%大幅降至 29.3%，焚燒占比則從 6.2%迅猛躍升至 26.7%。這一顯著變化充分反映出我國在汙泥處理處置理念上的重大轉變，即從過去“重水輕泥”逐步向“泥水並重”的方向邁進。
二、國內汙泥處理處置現狀與政策驅動
（一）政策體系構建
我國已構建起一套從國家到地方的多層級政策框架，爲汙泥處理處置行業提供了全面而系統的政策指引。其核心目標也經曆了從早期單純強調無害化處置，逐步向資源化利用與碳中和協同發展轉變的深刻過程。例如，《“十四五”城鎮汙水處理及資源化利用發展規劃》明確提出“鼓勵‘生物質利用 + 焚燒’模式”，旨在充分发挥生物质利用与焚燒技术的优势互补，实现污泥的高效处理与资源回收。《固体废物污染环境防治法》则进一步明确规定，污泥处理设施必须与污水处理设施同步建设，从法律层面推动“泥水統籌”理念的落地實施，確保汙水處理與汙泥處理同步規劃、同步建設、同步運行。
（二）技術路線演變
我國汙泥處置技術路線在過去幾十年間發生了顯著變化。早期，土地利用是主要的處置方式，2009 年其占比高達 60.9%。然而，随着对污泥特性及环境影响认识的不断深入，以及环保要求的日益严格，污泥处置逐渐向焚燒、多元化处置方向转型，2019 年焚燒占比已提升至 26.7%。盡管如此，我國汙泥處理處置行業仍面臨諸多嚴峻挑戰。
泥質複雜是制約汙泥土地利用的關鍵因素之一。汙泥中重金屬（如 Zn 平均含量高達 1367.3mg/kg）、有機汙染物（如 APEOs 平均含量達 887000μg/kg）等超標現象較爲普遍，這些有害物質若進入土壤，將對生態環境和人體健康造成潛在威脅，從而嚴重限制了汙泥的土地利用範圍與規模。穩定化不足也是當前汙泥處理處置行業存在的突出問題。據統計，僅有約 30%的污泥经过了厭氧消化等稳定化处理，大部分污泥未经充分稳定化处理就直接进行处置，这不仅容易导致二次污染，还影响了污泥的资源化利用效率。此外，碳排放路径不清晰同样不容忽视。传统工艺如焚燒、填埋等在处理污泥过程中会产生大量的碳排放，而资源化技术（如厭氧消化产沼气）虽然具有显著的减排潜力，但尚未得到大规模应用，导致污泥处理处置行业的碳排放居高不下。
三、碳中和導向下的汙泥處理處置技術體系
（一）深度脫水：汙泥減量的核心前提
1. 重要性分析
汙泥深度脫水在汙泥處理處置全流程中占據著至關重要的地位。當汙泥含水率從 80%降至 60%時，其體積可大幅減少 50%，这一显著变化为后续处理环节带来了诸多积极影响。在焚燒工艺中，污泥含水率的降低能够显著降低焚燒能耗，干化成本可下降 40%。同时，含水率的降低还能减少运输过程中的碳排放，因为含水率越低，污泥的重量越轻，运输所需的能源也就越少。此外，深度脱水是衔接前端减量化与后端资源化的关键环节，尤其对于焚燒工艺而言，含水率每降低 10%，焚燒所需辅助燃料量可减少 15% - 20%，这对于提高焚燒效率、降低运行成本具有重要意义。
2. 高壓帶式壓濾機的應用
高壓帶式壓濾機作爲一種高效的汙泥脫水設備，在存量項目的汙泥脫水間提標改造中具有廣闊的應用前景。該設備采用“預壓 - 高壓 - 剪切”三級脫水工藝，能夠將汙泥含水率有效降至 60% - 65%。其優勢主要體現在以下幾個方面：
原地減量：高壓帶式壓濾機可集成于汙水廠內，直接對汙泥進行脫水處理，減少汙泥外運需求，從而降低運輸環節的碳排放（約占全流程的 10% - 15%）。
高效節能：該設備單位能耗≤0.8kWh/kgDS，處理能力可達 5 - 8t/h（以 80%含水率計），在保證脫水效果的同時，具有較高的能源利用效率。
適應性強：高壓帶式壓濾機可處理含砂量高（砂含量≤30%）的市政汙泥，有效避免了傳統設備在處理含砂汙泥時容易出現的堵塞問題，提高了設備的運行穩定性與可靠性。
案例：某南方汙水廠應用高壓帶式壓濾機後，取得了顯著的經濟與環境效益。汙泥外運量從 400t/d（80%含水率）大幅降至 220t/d（60%含水率），年節省運輸成本 320 萬元，同時減少 CO₂排放約 1200 噸。
（二）汙泥處理技術對比與碳排放特征
1. 独立焚燒技术
（1）工藝特點
独立焚燒技术通过干化（将污泥含水率降至 60% - 65%）与鼓泡式流化床焚燒相结合的方式，实现污泥的彻底减量化（减重 70%以上）與能源回收。在煙氣處理方面，采用“幹法 + 濕法脫酸”工藝，確保排放指標優于國標（如 NOx＜30 mg/m³）。焚燒产生的灰渣还可用于建材生产，实现了污泥的资源化利用。
（2）碳排放分析
独立焚燒过程中，有机质焚燒属于碳中性过程，其直接碳排放主要来自辅助燃料燃烧，间接排放则包括电耗与药耗。为了实现碳补偿，可采取余热发电、灰渣资源化等措施。余热发电能够将焚燒过程中产生的余热转化为电能，供厂内使用或并入电网，减少对外部能源的依赖；灰渣资源化则可将灰渣加工成建材产品，替代部分传统建材，降低建材生产过程中的碳排放。
（3）案例
成都第一城市汙水汙泥處理廠采用“薄層幹化 + 流化床焚燒”工藝，處置規模達 1400 噸/天（80%含水率）。在冬季运行时，无需辅助燃料即可满足焚燒需求，电耗为 76.67 kWh/t，烟气排放达到欧盟标准，充分展示了独立焚燒技术在污泥处理处置中的高效性与环保性。
2. 熱水解 + 厭氧消化技術
（1）工藝特點
熱水解 + 厭氧消化技術通过熱水解预处理破坏污泥细胞壁，提高有机质的利用率。经处理后，污泥 VS 降解率可達 50%，産沼氣（CH₄占 60% - 65%）用于發電，沼渣經堆肥後可用于土地利用。該技術實現了汙泥的減量化、資源化與無害化處理，具有良好的環境效益與經濟效益。
（2）碳排放優勢
熱水解 + 厭氧消化技術在碳排放方面具有显著优势。沼气回收可替代化石能源，减少化石能源燃烧产生的碳排放；土地利用沼渣可减少化肥使用，降低化肥生产过程中的碳排放。据测算，该技术的碳排放强度最低，约为 100 kg CO₂/t 濕泥。
（3）瓶頸
然而，國內汙泥有機質含量低（平均 VS 428 g/kg）、含砂量高的問題，導致産沼效率僅爲歐美的 1/3 - 1/2。爲了提高産沼效率，需配套預處理設備，增加投資與運行成本，這在一定程度上限制了該技術的大規模推廣應用。
（4）案例
北京高碑店汙泥處置中心采用“熱水解 + 厭氧消化”技術，處理規模爲 1358 噸/天。該中心通過沼氣發電滿足全廠 40%的用電需求，沼渣用于土壤改良，實現了汙泥的資源化利用與碳排放的有效控制。
3. 碱性熱水解新技术
（1）技術原理
碱性熱水解新技术是在 110 - 130℃堿性條件下，破壞汙泥菌膠團結構，實現固液分離（含水率＜40%）。分离后的滤液可提取蛋白液生产有机肥，残渣则可用于土壤修复或焚燒。该技术将污泥处理与资源回收有机结合，实现了污泥的高值化利用。
（2）碳中和價值
碱性熱水解新技术在碳中和方面具有重要价值。多肽肥替代氮肥，可减少化肥生产过程中的碳排放；减量化率达 75%，有效降低了運輸能耗，進一步減少了碳排放。
（3）案例
太原污泥处理处置中心采用碱性熱水解新技术，运行成本为 180 元/t 濕泥。该中心将处理后的产物用于海水稻种植与矿山修复，取得了良好的环境效益与社会效益，为碱性熱水解新技术的推广应用提供了成功范例。
四、技術選擇與實施建議
（一）因地制宜的技術路線
不同規模的城市以及不同環境敏感區域應根據自身實際情況，選擇適合的汙泥處理處置技術路線。對于大城市（日處理量＞200t），由于其汙泥産量大、處理要求高，應優先采用“深度脫水 + 干化焚燒 + 灰渣建材化”的技术路线，并配套余热回收系统，降低辅助燃料消耗，提高能源利用效率。中小城市则可根据自身资源条件与环保要求，灵活选择厭氧消化、好氧发酵等技术，结合土地利用（需严格控制重金属与微塑料风险），同时可结合碱性熱水解技术提升有机质利用率，实现污泥的资源化利用。在环境敏感区域，应探索热解气化技术，该技术具有污染排放低、邻避效应小等优点，可有效减少对周边环境的影响。
（二）政策與技術協同
1. 完善專項規劃
编制城市污泥处理处置专项规划，明确污泥处理处置的目标、任务与技术路线。鼓勵有条件的污水厂在厂内进行污泥原地减量处理，减少污泥外运过程中的碳排放与环境污染。
2. 數據支撐
建立汙泥泥質動態監測平台，監測周期≥1 年。通過對汙泥泥質的實時監測與數據分析，爲工藝選型提供科學依據，確保所選技術能夠適應汙泥特性的變化，提高汙泥處理處置的效果與穩定性。
3. 標准體系
补充我国污泥焚燒 N₂O 排放因子（當前 IPCC 仅含德日数据），为准确核算污泥焚燒过程中的碳排放提供数据支持。修订《城镇污水处理厂污泥排放标准》，强化深度脱水技术指标，引导企业采用先进的深度脱水技术，提高污泥脱水效果。
4. 政策協同
完善汙水處理費定價機制，確保汙水處理費能夠覆蓋汙泥處理成本，保障汙泥處理處置行業的可持續發展。探索碳交易市場與汙泥資源化補貼政策，通過經濟手段激勵企業積極參與汙泥減排與資源化利用，推動汙泥處理處置行業向綠色、低碳方向發展。
五、結論
在碳中和的大背景下，汙泥處理處置行業正面臨著前所未有的機遇與挑戰。傳統的“末端治理”模式已難以滿足當前環保要求與碳中和目標，必須向“全過程碳管理”模式轉變。汙泥深度脫水設備的應用實現了汙水廠內汙泥的原地減量，顯著降低了後續處理的能耗與碳排放，爲汙泥處理處置行業的綠色發展奠定了基礎。未來，應著力構建“減量化 - 資源化 - 碳循環”的技術鏈，通過技術創新與政策引導，實現汙泥從“汙染物”到“碳資源”的價值轉換，推動汙泥處理處置行業實現可持續發展，爲我國碳中和目標的實現做出積極貢獻。
