污泥作為污水處理的衍生品,受近年來污水排放量的增長而逐年提升,面臨著巨大的處理壓力。污泥主要來自污水處理過程中初次沉澱池、二次沉澱池等工藝環節。伴隨我國日益增長的污水排放量,我國污泥產量不斷提升。而我國污泥無害化處置率仍處於較低水平,據悉2015 年初僅達到56%,臨時處置手段的污泥占總量1/3,距離15 年要求達到的70%還相距甚遠。污水排放量的增長和污泥無害化處置進展的滯後使得污泥面臨巨大處置壓力。下面對我國污泥處理行業政策及環境分析:
一、我國污泥處理產業技術環境分析
1、基本路線:預處理+脫水濃縮+後端處置
2009 年2 月18 日建設部、環保部和科技部聯合發布了《城鎮污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術政策(試行)》,該政策不僅明確了污泥處理處置的技術路線,而且規定在安全、環保和經濟的前提下實現污泥的處理處置和綜合利用。在該技術政策中,明確了污泥處理處置的保障措施,給我國城市污水處理廠污泥處理處置指明了方向。
出於污泥屬性不同、政府財力約束、污水處理技術限制等多方面原因,目前國內污泥處理處置技術方案呈現多樣化特徵。總體上看,污泥處理處置方案法需要經過預處理、污泥濃縮脫水、後端處置三個主要環節。其中,污泥預處理和脫水是可以說是各類最終處置方案都必須經過的處理過程,而最終處置方案則需要根據多方面因素進行綜合考量。
污泥預處理工藝主要有收集、調理、濃縮、脫水及相關輔助設施管理。污泥處理技術主要有消化、發酵。
污泥預處理工藝示意圖
污泥經過污泥收集池或污泥濃縮池後,上清液溢出,初步脫水處理,然後進行污泥脫水,也稱作污泥的干化過程。污泥脫水是降低污泥含水率、減少污泥體積的重要環節。
污泥經過預處理和脫水後,要進行最終處置,常見污泥的處置方法包括衛生填埋、污泥好養堆、土地利用、污泥焚燒及用於建築物材料等。
污泥處理處置主要工藝路線比較
2、因地制宜選擇最優處置方案
改革開放以來,通過以市場換技術的方式,從污水治理乃至通信、高鐵、核電等技術引進方面百試不爽的成功模式,在污泥治理方面,雖已經過近十年的摸索,卻不能得到很好的複製。簡單引進國外的方式,不論是技術、造價還是管理等各方面,都存在與中國國情適用性不足的明顯問題。不同的國家和地區因為各自不同的地理條件和經濟狀況,所以對污泥進行處理、處置的政策管理各不相同,即使地理環境相近的國家,其採用的策略亦有很大差異。對於中國的污泥處理處置技術路線選擇,至少有以下幾個重要的因素需要考量。
污泥處理處置主要工藝路線投資對比
穩定化、減量化、無害化優先,重視資源化可能。中國先後頒布了城鎮污水處理廠污泥處置的一系列國家和行業標準,明確了「減量化、穩定化、無害化、資源化」的原則,也推廣了一批污泥處理處置項目。面對不容樂觀的污染現狀,率先解決安全穩定化和減量化是當前之急需,實現資源化任重道遠。在資金仍不富裕的背景條件下,把穩定化、減量化作為當前最緊迫的任務首先完成,並保證其安全、穩定,是現階段理性和現實的選擇。在這方面主要的難題是如何在低成本前提下完成,將濕污泥脫水至含水率60%甚至50%以下,並保證處理後污泥的安全穩定。
成本和管理能力制約。現階段,在地方政府債務壓力日益加重、稅源收入不足、融資模式尚未突破並反而受限的前提下,雖然對環保的重視和政策性資金的支持,但不可否認污泥處理處置將帶來額外的投資壓力。即使在一些投入較高的項目,如上海石洞口焚燒、上海白龍港消化、高碑店污泥消化、重慶唐家坨消化及熱干化項目等,由於國內泥質特殊、高額運行成本和運營管理能力等因素的限制,很多後期運行並不順利。未來,當面對更多的中小污水廠、縣,鎮級政府和中西部地區的需求和實際條件,成本管理能力都將成為重大制約因素。
運輸條件、項目用地等限制。項目占地,尤其是擾民問題,隨著城市化和公民維權意識的提高,變得越來越棘手。在污泥處理環節的技術路線選擇中,污水處理廠規模、設施占地會直接限制配套污泥設施的技術路線選擇,而從一個城市統籌考慮,污水處理廠的分布情況、運輸條件等方面都成為選擇污泥處置路線必須要考慮在內的因素。在小型污水廠建設消化設施無法實現規模經濟,在城市內的污水處理廠建設堆肥項目則會在場地和擾民方面受到限制。如果要建立集中的大型熱解碳化、污泥焚燒、熱干化或者混燒設施,那麼將其他污水處理廠的污泥,事先做初步干化再運輸會節省運費。再比如,西部土地資源廣闊應妥善利用以降低成本,污泥堆肥的破題在於後端產業鏈的一體化;而在土地相對緊缺的東部城市,技術路線選擇要傾向於減量化更明顯、項目占地更少的技術路線,同時還需考慮臭味擾民等問題。
3、「干化+焚燒」或成為現階段理想方案
2011 年3 月,住建部和國家發改委發布《城鎮污水處理廠污泥處理處置技術指南(試行)》,介紹了4 種污泥處置方式及相關技術,分別是污泥土地利用、填埋、建材利用、焚燒。
1)土地利用
是指將經處理後的污泥或污泥產品用於土地作為肥料或土壤改良材料。土地利用在已開發國家取得了良好的效果,主要是與農業實現了緊密聯繫。反觀國內,污泥土地利用的道路走得異常艱難,由於以前工業污水和生活污水長期混同處理,出於對污泥中重金屬風險的考慮,污泥製成的「有機肥」被農業部禁止進入農田,只能用作綠化土、填埋土、路基土等。
多個城市填埋場超負荷運行
2)填埋
作為最「便利」的污泥處置方案,目前面臨的阻力愈發增大。脫水後的污泥較為黏稠,無法堆積,會影響垃圾填埋場的機械作業,導致縮短垃圾填埋場的使用壽命。其次,污泥很容易堵塞垃圾填埋場的滲瀝管道,影響其排水系統的正常運行。再次,有機物含量高的污泥散發惡臭,還會產生甲烷等溫室氣體,影響垃圾填埋場的穩定性,延長封場的時間。近年來國內垃圾處理能力不足的矛盾愈發突出,多個城市的垃圾填埋場面臨提前滿填封場,因此填埋場拒絕接收污泥的案例屢見不鮮,而這些污泥往往被不當棄置,帶來巨大的二次污染風險。
3)建材利用
是指通過將污泥固化,製作特殊用途的材料,包括煅燒陶粒或磚、水泥基交通降噪材料、垃圾填埋場覆土材料、吸附材料和建築材料等。建材化曾經以低成本方式在國內出現,但由於在實際應用中發生普遍的品質低劣和二次污染現象,也已不被行業所普遍認可。從已開發國家的成功案例可以發現,建材化如果想做到足夠的安全,成本並不具備優勢。
4)焚燒
是使污泥中的可燃成分在高溫下充分燃燒,最終成為穩定的灰渣。焚燒法具有減容、減重率高,處理速度快,無害化較徹底,餘熱可用於發電或供熱等優點。近年來,焚燒法採用了合適的預處理工藝和先進的焚燒方法,滿足了越來越嚴格的環境要求。歐美國家進入八十年代末期,由於污泥在農用、填埋、投海方面的各種限制條件和不利因素日益突出,污泥熱干化及焚燒技術在歐美國家得到了成功應用,使得污泥干化和焚燒技術在國外已開發國家廣泛推廣開來,目前已經成為最主要的處置方式。在國內,雖然污泥處理處置普遍程度低,焚燒處置案例也相對較少,但最近幾年明顯迎來了較快發展。
住建部、發改委提出的4種污泥處置方式比較
至少在以下幾個方面具備大力發展污泥焚燒處置的先決條件:1、國內固廢處理能力面臨較大缺口,對污泥的減量化提出更高要求;2、國內熱電廠、水泥窯、磚窯數量眾多,污泥經過預處理和初步的脫水濃縮後可運送至上述各類設施進行焚燒,只需要進行一定的工藝和設備改造,無需重建焚燒設施,減少了投資規模和資金壓力;3、近年來國內垃圾焚燒行業快速發展,在二噁英、飛灰控制等方面積累了大量經驗可供污泥焚燒借鑑,處理效果在重要指標上基本達到歐盟標準,二次污染風險大幅降低;4、現有和預期的補貼政策可顯著改善項目盈利能力。結合國內污泥處理處置行業面臨的各類條件可以判斷:填埋的處置方式將逐漸被摒棄;土地利用、建材利用等可能在部分地區的個別項目上取得良好的效果,但大範圍推廣阻力較大;從總體上衡量,「干化+焚燒」是現階段國內污泥處理處置的理想方案。
二、我國污泥處理行業政策環境分析
1、現有補貼不足
2009 年,由住房和城鄉建設部、環保部和科技部聯合發布的《城鎮污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術政策(試行)》明確了污水處理費應包括污泥處理處置運營成本,相關規定包括:「地方人民政府應進一步提高污水處理費的徵收力度和管理水平,污水處理費應包括污泥處理處置運營成本;通過污水處理費、財政補貼等途徑落實污泥處理處置費用,確保污泥處理處置設施正常穩定運營」;「各級政府應加大對污泥處理處置設施建設的資金投入,對於列入國家鼓勵發展的污泥處理處置技術和設備,按規定給予財政和稅收優惠;建立多元化投資和運營機制,鼓勵通過特許經營等多種方式,引導社會資金參與污泥處理處置設施建設和運營」。
但從過去幾年的實際情況來看,上述規定的落實還需要一套有效的手段和方式。由於污泥處理處置設施所需費用昂貴及市場機制的不成熟,依靠企、事業單位投資存在較大難度。目前,更多的是政府參與污泥處理處置的市場,對污泥處理處置加以引導,對採用國家鼓勵和推薦的污泥處理處置最佳可行技術和設備,給予政策上的傾斜以及財政和稅收優惠。
長期來看,在污水處理費用中徵收污泥處理費用是大勢所趨,但從當前情況來看,處置費用的徵收需要存在較大阻力。我國現行收取的污水處理費用較低,尚無法保證污水廠的正常運行,而推行在污水處理費中加入污泥處理、處置費,又將在一定程度上加重被徵收者的經濟負擔。因此,在未來較長一段時間內,補貼將是污泥處理處置資金的主要來源。
部分國內城市污泥處理補貼情況
目前國內已經有部分城市對污泥處理處置給予補貼,由於處理方案不同等因素造成標準不一,污泥處理產業很難自己盈利,運轉嚴重依靠政府補貼。同時,補貼覆蓋範圍明顯不足。
2、監管加強,引導投資糾偏
自「九五」期間首次公布環境保護規劃至今,國內已經在環保領域進行了積極的投入,但效果不達預期。一方面,粗放式發展導致各類污染集中爆發,現有投入水平不足以減緩環境惡化;另一方面,環保投入主要集中於「後端」的污染物治理環節,導致投入效率不高。霧霾污染去年在全國範圍的大爆發,引發了對於環保行業投入效率的思考。要保證有限的環保投入實現效用的最大化,一方面環保工作的重心需要前移,從後端的污染物治理向前端的減排傾斜;另一方面,環境監管工作力度必須大幅加強,避免污染物轉移,導致環保工作治標不治本。
2014年4 月24 日,十二屆全國人大八次會議表決通過了新修訂的環境保護法,於2015 年1 月1 日起施行。作為環境保護領域的基礎性、綜合性法律,新《環境保護法》在法律責任、公眾參與、政府監管等方面實現了諸多突破,為進一步保護和改善環境、推進生態文明建設提供了有力的法制保障。
除了大幅提高企業違法成本、擴大環境訴訟主體提高民眾參與度等方面,新環保法在環境監管方面提出了諸多規定,以完善環境監測制度。新修改的環保法確立了多重的監督機制,明確了政府的保護監督管理職責。新法通過規範制度來保障監測數據和環境質量評價的統一,規定國家建立、健全環境監測制度。國務院環境保護主管部門制定監測規範,會同有關部門組織監測網絡,統一規劃設置監測網絡,建立監測數據共享機制;監測機構應當遵守監測規範,監測機構及其負責人對監測數據的真實性和準確性負責。環境監管力度加強可有限引導投資方向,過往「巨量污泥去向不明」的情況將出現根本性變化。
三、我國污泥處理行業市場環境分析
水處理倒逼污泥處理提速。近年來,在水處理領域,國內環保工作取得了顯著的成效,污水處理的總量和處理率都實現了快速的提升。與此同時,工藝路線決定了大部分污染物質被轉移到污泥當中,如果不嚴控污泥處理環節,那麼我國千億元污水處理的投資換來的就只是「污染轉移」。目前,國內超過80%的污泥沒有得到安全處置而流入環境,污泥問題已經成為制約污水行業發展的瓶頸。
我國污泥處理行業主要企業簡介
截止到2014 年底,全國設市城市、縣累計建成污水處理廠3362座,污水處理能力達到1.59億立方米/日。按照含水率80%計算,2015 年,全國污泥產量將超過3500 萬噸,並保持約8%左右的年化增速。
《「十二五」全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》中,全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃投資近4300 億元,其中污泥處理處置設施建設投資347 億元,僅占8%。考慮到未來中小城市和鄉鎮一級污水處理率將繼續提升、處理標準可能有所提高,監管力度大幅加強,以及居民和工業用水量持續增長,污泥處理投資依然面臨較大缺口。以「十二五」規劃投資水平作為參照,預計污泥處理的潛在市場空間至少將達到500 億元。
分析我國污泥處理行業政策及環境,「重水輕泥」問題有望得到緩解。近年來,污泥處理行業正逐漸受到相關政策的重視。2015年1月,發改委、財政部及住建部聯合發布《關於制定和調整污水處理收費標準等有關問題的通知》,明確指出到2016 年底,城市污水處理收費標準原則上每噸應調整至居民不低於0.95 元,非居民不低於1.4 元;縣城、重點建制鎮原則上每噸應調整至居民不低於0.85 元,非居民不低於1.2 元。2015 年10 月36 城平均污水處理費僅0.87 元/噸,貴州、黑龍江、遼寧等多個地區污水處理費更低,距標準有較大上升空間。污水處理費的提升,將使得污泥處置市場迎來快速發展階段。
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