双碳战略背景下的污泥处理处置技术探究
一、污泥行业现状剖析
在城镇化进程迅猛推进的当下，我国污泥产量呈现出急剧增长的态势。据相关数据显示，我国污泥年产量已从 2020 年的 6000 万吨（干基）攀升至 2025 年的 9000 万吨（干基）。污泥这一物质具有独特的双重属性，它既是污染物的集合体，又蕴含着丰富的碳资源。其处理处置状况不仅与生态环境安全紧密相连，更是实现碳中和目标进程中不可或缺的关键环节。
当前，政策层面已为污泥处理处置明确了“减量化、稳定化、无害化、资源化”的总体目标。然而，在实践过程中，仍面临诸多亟待突破的难题。污泥含水率居高不下，即便经过常规脱水处理，含水率仍高达 80%，这极大地增加了后续处理的难度与成本。同时，有机质利用效率低下，大量的有机质未能得到有效转化与利用，造成了资源的严重浪费。此外，污泥碳排放路径错综复杂，不同处理处置方式产生的碳排放差异较大，给碳排放的精准核算与有效控制带来了巨大挑战。
从我国污泥处置结构来看，土地利用、焚烧、卫生填埋是主要的处置方式，分别占比 29.3%、26.7%、20.1%，而建筑材料利用及其他方式占比较小，分别为 15.9%和 8.0%。回顾近十年间污泥处置方式的变化，土地利用占比从 60.9%大幅降至 29.3%，焚烧占比则从 6.2%迅猛跃升至 26.7%。这一显著变化充分反映出我国在污泥处理处置理念上的重大转变，即从过去“重水轻泥”逐步向“泥水并重”的方向迈进。
二、国内污泥处理处置现状与政策驱动
（一）政策体系构建
我国已构建起一套从国家到地方的多层级政策框架，为污泥处理处置行业提供了全面而系统的政策指引。其核心目标也经历了从早期单纯强调无害化处置，逐步向资源化利用与碳中和协同发展转变的深刻过程。例如，《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》明确提出“鼓励‘生物质利用 + 焚烧’模式”，旨在充分发挥生物质利用与焚烧技术的优势互补，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“泥水统筹”理念的落地实施，确保污水处理与污泥处理同步规划、同步建设、同步运行。
（二）技术路线演变
我国污泥处置技术路线在过去几十年间发生了显著变化。早期，土地利用是主要的处置方式，2009 年其占比高达 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，污泥处置逐渐向焚烧、多元化处置方向转型，2019 年焚烧占比已提升至 26.7%。尽管如此，我国污泥处理处置行业仍面临诸多严峻挑战。
泥质复杂是制约污泥土地利用的关键因素之一。污泥中重金属（如 Zn 平均含量高达 1367.3mg/kg）、有机污染物（如 APEOs 平均含量达 887000μg/kg）等超标现象较为普遍，这些有害物质若进入土壤，将对生态环境和人体健康造成潜在威胁，从而严重限制了污泥的土地利用范围与规模。稳定化不足也是当前污泥处理处置行业存在的突出问题。据统计，仅有约 30%的污泥经过了厌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。传统工艺如焚烧、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（如厌氧消化产沼气）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、碳中和导向下的污泥处理处置技术体系
（一）深度脱水：污泥减量的核心前提
1. 重要性分析
污泥深度脱水在污泥处理处置全流程中占据着至关重要的地位。当污泥含水率从 80%降至 60%时，其体积可大幅减少 50%，这一显著变化为后续处理环节带来了诸多积极影响。在焚烧工艺中，污泥含水率的降低能够显著降低焚烧能耗，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，尤其对于焚烧工艺而言，含水率每降低 10%，焚烧所需辅助燃料量可减少 15% - 20%，这对于提高焚烧效率、降低运行成本具有重要意义。
2. 高压带式压滤机的应用
高压带式压滤机作为一种高效的污泥脱水设备，在存量项目的污泥脱水间提标改造中具有广阔的应用前景。该设备采用“预压 - 高压 - 剪切”三级脱水工艺，能够将污泥含水率有效降至 60% - 65%。其优势主要体现在以下几个方面：
原地减量：高压带式压滤机可集成于污水厂内，直接对污泥进行脱水处理，减少污泥外运需求，从而降低运输环节的碳排放（约占全流程的 10% - 15%）。
高效节能：该设备单位能耗≤0.8kWh/kgDS，处理能力可达 5 - 8t/h（以 80%含水率计），在保证脱水效果的同时，具有较高的能源利用效率。
适应性强：高压带式压滤机可处理含砂量高（砂含量≤30%）的市政污泥，有效避免了传统设备在处理含砂污泥时容易出现的堵塞问题，提高了设备的运行稳定性与可靠性。
案例：某南方污水厂应用高压带式压滤机后，取得了显著的经济与环境效益。污泥外运量从 400t/d（80%含水率）大幅降至 220t/d（60%含水率），年节省运输成本 320 万元，同时减少 CO₂排放约 1200 吨。
（二）污泥处理技术对比与碳排放特征
1. 独立焚烧技术
（1）工艺特点
独立焚烧技术通过干化（将污泥含水率降至 60% - 65%）与鼓泡式流化床焚烧相结合的方式，实现污泥的彻底减量化（减重 70%以上）与能源回收。在烟气处理方面，采用“干法 + 湿法脱酸”工艺，确保排放指标优于国标（如 NOx＜30 mg/m³）。焚烧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
独立焚烧过程中，有机质焚烧属于碳中性过程，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。余热发电能够将焚烧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
成都第一城市污水污泥处理厂采用“薄层干化 + 流化床焚烧”工艺，处置规模达 1400 吨/天（80%含水率）。在冬季运行时，无需辅助燃料即可满足焚烧需求，电耗为 76.67 kWh/t，烟气排放达到欧盟标准，充分展示了独立焚烧技术在污泥处理处置中的高效性与环保性。
2. 热水解 + 厌氧消化技术
（1）工艺特点
热水解 + 厌氧消化技术通过热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 降解率可达 50%，产沼气（CH₄占 60% - 65%）用于发电，沼渣经堆肥后可用于土地利用。该技术实现了污泥的减量化、资源化与无害化处理，具有良好的环境效益与经济效益。
（2）碳排放优势
热水解 + 厌氧消化技术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 湿泥。
（3）瓶颈
然而，国内污泥有机质含量低（平均 VS 428 g/kg）、含砂量高的问题，导致产沼效率仅为欧美的 1/3 - 1/2。为了提高产沼效率，需配套预处理设备，增加投资与运行成本，这在一定程度上限制了该技术的大规模推广应用。
（4）案例
北京高碑店污泥处置中心采用“热水解 + 厌氧消化”技术，处理规模为 1358 吨/天。该中心通过沼气发电满足全厂 40%的用电需求，沼渣用于土壤改良，实现了污泥的资源化利用与碳排放的有效控制。
3. 碱性热水解新技术
（1）技术原理
碱性热水解新技术是在 110 - 130℃碱性条件下，破坏污泥菌胶团结构，实现固液分离（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烧。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）碳中和价值
碱性热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%，有效降低了运输能耗，进一步减少了碳排放。
（3）案例
太原污泥处理处置中心采用碱性热水解新技术，运行成本为 180 元/t 湿泥。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，为碱性热水解新技术的推广应用提供了成功范例。
四、技术选择与实施建议
（一）因地制宜的技术路线
不同规模的城市以及不同环境敏感区域应根据自身实际情况，选择适合的污泥处理处置技术路线。对于大城市（日处理量＞200t），由于其污泥产量大、处理要求高，应优先采用“深度脱水 + 干化焚烧 + 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，灵活选择厌氧消化、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），同时可结合碱性热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）政策与技术协同
1. 完善专项规划
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。鼓励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. 数据支撑
建立污泥泥质动态监测平台，监测周期≥1 年。通过对污泥泥质的实时监测与数据分析，为工艺选型提供科学依据，确保所选技术能够适应污泥特性的变化，提高污泥处理处置的效果与稳定性。
3. 标准体系
补充我国污泥焚烧 N₂O 排放因子（当前 IPCC 仅含德日数据），为准确核算污泥焚烧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. 政策协同
完善污水处理费定价机制，确保污水处理费能够覆盖污泥处理成本，保障污泥处理处置行业的可持续发展。探索碳交易市场与污泥资源化补贴政策，通过经济手段激励企业积极参与污泥减排与资源化利用，推动污泥处理处置行业向绿色、低碳方向发展。
五、结论
在碳中和的大背景下，污泥处理处置行业正面临着前所未有的机遇与挑战。传统的“末端治理”模式已难以满足当前环保要求与碳中和目标，必须向“全过程碳管理”模式转变。污泥深度脱水设备的应用实现了污水厂内污泥的原地减量，显著降低了后续处理的能耗与碳排放，为污泥处理处置行业的绿色发展奠定了基础。未来，应着力构建“减量化 - 资源化 - 碳循环”的技术链，通过技术创新与政策引导，实现污泥从“污染物”到“碳资源”的价值转换，推动污泥处理处置行业实现可持续发展，为我国碳中和目标的实现做出积极贡献。
