杭世珺：双碳背景下，污泥处理处置高质量发展的阶段性思考

住建部2022年统计年鉴和E20数据库显示， 2022年，我国城市污水排放量638.9 亿m3，处理率为98.11%，市政污泥产生量为5800万吨，市政污泥无害化处理率66%，市政污泥无害化处置率50-60%。数据表明，我国污水处理已经进入存量的提质增效时代，然而污泥处理处置仍然任重道远。  

从我国污泥处理各种工艺占比中看，2018年以填埋为主，焚烧仅占6.2%。根据E20数据，近6年我国新增污泥处理项目中，71%采用了脱水干化技术，污泥处置项目中，焚烧技术为主占比59%，其中主要为协同焚烧，占比达45%，填埋已经减少到4%左右。  

放眼国外的污泥处理工艺，德国以热法为主，2017年污泥热法处理占比已达69.5%，其中独立焚烧占比小于协同焚烧，二者分别占27.93%和37.83%。 2017 年修订的德国《污水污泥条例》规模超 过 5 万 人口当量的污水厂污泥都必须进行磷回收，使得德国未来的污泥处理处置工艺将以 “ 独立焚烧 ，灰分 提磷 ” 为主要 路线。但德国现状污泥独立焚烧处理能力仅有 67 万吨 DS/ 年，规划产能在《污水污泥 条例》所规定的过渡期的后期才会大量投产。德国 2015 年修订的《肥料条例》对絮凝剂的生物降解性提出要求，导致近期土地利用将受限。因此在污泥独立焚烧 产能大量落地前，德国需投入“过渡性处理能力”，建设相匹配的干化能力和暂存设施。

（德国统计局数据）  

在国家政策引导下，污泥处理处置市场在持续释放，然而仍存在三个方面的问题：  

商业模式上， 目前很多水务企业一般将80%的污泥委托其他公司处理，这种泥水分离的商业模式在一定程度上限制了行业的发展。  

针对我国的污泥处理处置技术的发展趋势，杭世珺总结为两点：一是在双碳国家战略的要求下，污泥处理处置不仅要重视 “减量化、稳定化、无害化、资源化”，也要重视 “低碳化”；二是污泥处理既要从源头减量，也要从末端升维。

污泥协同焚烧  

污泥炭化  

与焚烧相比，炭化技术的优缺点

餐厨污泥联合厌氧  

源头如何减量  

污泥处理的技术手段以前更关注末端的处理处置，未来源头减量也十分重要，“源头减量+梯级利用+末端处理”是污泥处理技术路线的发展方向。

目前污泥减量主要从两个路线入手。一是采用污泥少量少的新型处理工艺，比如VFL工艺、AOA工艺等。对于存量污水厂，采用改良的工艺一般需进行改造，且不同污水厂的适用性也有差别。一是采用物理方法，如通过细菌破壁或新型脱水药剂等方式进一步去除污泥中的水份，但该路线严格来说并不是真正的污泥源头减量，而且会增加额外成本。是否有第三条路线，可以适用于大多数存量污水厂，而且可快速应用、成本低，实现生化池端的污泥原位减量。

乐透思BARMS原位污泥减量技术  

BARMS可以实现在市政污水厂生化工艺段、工况较为稳定的工业污水厂的生化工艺段等场景应用。  

上图即BARMS产品。barms产品本身是由90%的无机载体+10%的适应性菌种组成，外观为浅棕色粉末，粒径大小为10~50μm，适用PH范围为6~9，适用温度范围为10~40℃，密度为1.03~1.05g/cm3，与水相近。  

设计理念在生化系统中推流或曝气时可与水充分混合，在二沉池中可快速沉淀。barms产品可应用在市政污水厂生化工艺段或工况较为稳定的工业污水厂生化段。  

实现了活性污泥系统的四大转变：菌胶团态+游离态>>“BARMS菌胶团”+菌胶团+游离态；高增殖率，短世代期>>低增殖率，长世代期；低菌群数量>>高菌群数量；低生化系统多样性>>高生化系统多样性。  

• 核心机理：1.形成不同于传统菌胶团的BARMS菌胶团

BARMS的微载体为多孔结构，可在表面致密排列细菌，形成生物膜结构；微载体的表面特性使生物膜中球菌的占比更高。通过高通量测序可以发现，活性污泥系统在投加BARMS后，细菌和真菌的种类均有所增加。  

• 核心机理：2.降低增殖率，延长世代周期

从物种丰富来看，投加BARMS后，系统内长世代周期微生物菌群丰度明显增加，系统内短世代周期菌群结构向长世代周期菌群结构转变。此变化意味着细胞自身增值速度变慢，而细胞增值是剩余污泥产生的主要原因，细胞增值速度变慢从宏观的角度看即为污泥减量。  

• 核心机理：3.高菌群（微生物总量增加实现原位扩容）

• 衍生效果：强化脱氮除磷效果；不影响污泥后续处置

• BARMS技术五个优势

1、污泥减量，且属于源头化污泥减量，可改善污泥沉降性能，外运污泥减量可达30%~50%；  

2、处理通量提升，处理负荷可提升30%~50%，减少扩容类、提标类项目建设投资和土地需求。  

3、稳定性，适应性好，耐冲击，可处理现有工艺无法处理的极端污水。  

4、兼容性，无需停水及设施改造，使用方便。  

5、降本增收，可节约曝气、污泥脱水干化设备能耗，节约脱水药剂用量等，实现降本增收。  

应用案例1：北控水务某污水厂污泥减量项目  

以北控水务某设计规模为3万 m3/d的污水厂为例，该水厂采用A/A/O+超滤处理工艺。在两条生产线中的一条（规模为1.5万 m3/d）投加了BARMS，两条生产线同期对比。根据应用初期的3个月的数据，实现了平均污泥减量27%，减量效果仍在不断上升，目标为40-50%。

应用案例2：扬子石化污泥减量项目  

该项目于2021年5月实施，设计规模1万m3/d。日常进水中含有20%的工业污水。该项目实现了氨氮去除效果提高10%以上，平均污泥减量50%以上。投加BARMS后，二沉池的浮泥问题实现了快速改善，获得了业主的认可。

低碳需求下，污泥终端处置路径仍然面临新的思考，杭世珺总结为三点：  

污泥热处理、能源化利用是污泥处理的发展方向，协同焚烧是短期我国污泥处理的重要手段。  

污泥处理在减量化、稳定化、无害化、资源化的同时，还应关注低碳化。炭化技术目前是实现“4+1”化的理想工艺。  

污泥处理要末端升维，更重要的是实现污泥源头减量，BARMS技术通过在生化池直接投加适应性复合生物材料，实现了较高的的原位污泥减量，并具有提高污水处理能力的特点。