泥十條:正本清源-未來20年污泥產業路徑預判
導語:2004年,當時的清華大學環境系和中國水網聯合主辦了第一期水業高級技術沙龍,形成了第一本中國水業技術綠皮書《污泥處理處置的認識誤區與控制對策》,開創了市政污泥話題先河,預測了污泥問題的未來,促進了污泥責任的落實。本文是對20年前污泥話題的延續,力圖從辯證關系中讓市政污泥正本清源、回歸價值,以期從前沿技術實踐中探尋市政污泥的生態文明解決之道。
一、生態文明視角下的市政污泥需要正本清源
當前被劃歸到環境污染治理范疇的污泥,其實經歷了身份與功能的轉變:
第一階段是屬性轉變,強調責任。社會開始將市政污泥視為一種污染物,處理處置是政府應盡的責任,開啟了市政污泥處置的專業化和工程化時代。2004年以前,市政污泥被普遍視為有機資源而非污染,直接還田利用,并不是政府責任。隨著規模上升,當時的污泥綠皮書,對比國際經驗,前瞻的預判污泥不處理會有嚴重的環境問題,呼吁政府是市政污泥處置責任主體,后來各地出現的污泥污染公共事件印證了這一判斷,提升了對市政污泥認知,之后的一系列社會事件驅動了市政污泥責任落實和市場化發展。
第二階段是探索路徑,強調技術。污泥主體責任落實涉及技術選擇,為尋求經濟適用的技術路線,快速填補了技術短板和處理能力的不足,形成工藝多樣、協同為主的局面。當市政污泥需要全部妥善處置,資金不足、技術不成熟等問題突顯,中國快速學習國外的經驗和技術,多樣技術在國內應用實踐。為了兼顧經濟性,探索利用其他成熟項目協同處置,從協同垃圾填埋到協同水泥窯、火電廠、垃圾焚燒,大部分市政污泥被協同處置。
當下進入第三階段是性質回歸,需要正本清源,重新認知市政污泥,從系統化角度推動污泥的價值化再回歸。在綠色低碳、高質量發展戰略之下,經濟進入深度轉型期,資金壓力陡增,粗放管理已不能滿足新的預期,市政污泥管理與服務的尺度要進一步細化。面對新變化、新要求,需要從生態文明和“兩山理論”發展觀重新審視污泥問題,讓市政污泥重回生態價值本底,從社會循環和自然循環的實踐中系統化、價值化的再回歸。這會對污泥處理處置主流技術工藝有深遠影響,也是對未來產業方向的引導與預判。
市政污泥的正本清源就是從性質源頭認清污泥本質。
二、市政污泥的無害化責任主要體現在穩定化
污水處理近20年的快速發展,已經成為最重要的環境公共服務,市政污泥是污水處理發展的必然,也是環境公共服務專業化的延展。
市政污泥穩定化過程是污水處理的一部分,要將污水處理進行到底,必要將污泥處理處置進行到底,市政污泥穩定化則是污水處理的責任延續,國家已經頒布了污泥穩定化相關標準。無害化是環境治理各細分領域統一目標,聚焦到市政污泥,穩定化本身就是無害化過程,也是夯實市政污泥資源價值的過程。沒有穩定化處置的市政污泥會危害生態安全,而穩定化之后通過技術創新生產市政污泥衍生品,拓寬了市政污泥產業利用的路徑。
三、穩定化的市政污泥不是污染物,是生態元素,應稱為“生態泥”
市政污泥是指處理生活污水所產生的泥,不包含影響泥質的重污染工業廢水,不含重金屬等工業污染物。生活污水產生的泥是人類生活排放物質的衍生物,有機質富集,更是基于生物活性物質循環的生態元素。市政污泥要從源頭正名,必須從性質上正名,穩定化的市政污泥具備生態功能、社會資源功能,不是污染物而是一種生態泥,國際上也將“sludge”改稱為“biosolids”,意為從廢水處理中取得的生物固體。
生態泥是生態元素,豐富了生態文明的本底組成,提供碳氮磷的物質循環,可替代化工肥料,從而減少碳排放總量。同時,生態泥組成元素與人類生活同源,具有更高階的產業價值。
定義生態泥也是對泥質分類管理的升級,不應與重污染工業污泥或混合污泥相提并論。當前對泥質管理比較粗放,影響了后端的處置利用,泥質管理“一刀切”看似省錢省心,實則增加全過程成本。泥質精細化管理就如同“庖丁解牛”,不同組分適用于不同的價值化路徑,才能實現穩定高質的價值化。
四、基于全過程的系統施治是生態泥回歸的核心原則
生態泥處置利用是城市水環境系統的一環,其來源的生活污水處理本身是一套復雜的生化系統,服務于城市水環境大系統,包括了收集管網系統、雨水系統、污水處理系統、污泥處置系統、產物循環利用系統等。由這個復雜系統運行過程產生的生態泥處置利用是大系統運行中的局部問題,要以系統化思維來規劃、設計、建設和管理,對相關參與主體系統性考量,因為各系統對泥質和價值都有決定性影響。
生態泥的價值回歸要以終為始、循環閉合。生活污水處理不是終點,生態泥處置利用也不是終點,它們都是城市環境服務的一環,是大生態循環的一環。要實現生態泥循環穩定的價值化,就要向前端溯源,向后端延展。污水處理的終點是生態泥的起點,生態泥的終點是下一個產業鏈的起點,水質決定泥質、泥質決定了價值也決定了產業化路徑。
五、污水處理的進水管控是保障生態泥回歸本源的前提
城鎮污水處理廠是生態泥的源頭,是把控水質、保障泥質的決定性設施,其定位就是處理城市生活污水,但城鎮化伴隨著工業化發展,伴生了工業廢水納管進入城鎮污水處理廠的行為。
生活污水與重污染工業廢水有著質的區別,有生態性和污染性差異,需要分開處理,保障生態泥的絕對安全。重污染工業廢水與市政污水混合產生的是混合污泥,不是生態泥,降低了泥的價值,可謂“害群之馬”,混合后量大質低,需要更深度的處置措施,來彌補這一粗放混合的行為。從全過程角度來看,混合處置本身不經濟,花費成本遠大于分別處理處置。
從時間和空間角度算生態文明的大賬,泥質混合是一種只為當下、不顧長遠的行為,必須對污水源頭分別對待。讓城鎮污水處理廠歸回其本來的設施功能,只處理生活污水,控制污水源頭也就控制了生態泥源頭,保證其生態資源價值。
六、污水處理過程的生態化是實現生態泥價值化的閉環
城鎮污水處理廠通過對微生物生化活性調控去除污水中大部分污染物,這個復雜過程有人為干預和控制的因素,也是生態泥的質量控制過程。如利用碳源調節碳氮比,利用混凝劑、絮凝劑調節控制出水水質等,會對生態泥的泥質產生影響。
生活污水處理全過程的生態化是生態泥價值的保障,也是污水處理綠色低碳的實際要求,嚴把污水處理清潔生產關,從源頭進行污泥減量,采用綠色低碳、生態友好的藥劑,提升運營環節資源循環利用效率,在污水處理工藝控制中調節生態泥的綠色組分,從而形成生態泥價值回歸的閉環。
七、生態泥處置不是污染物消減,而是物質/能量的再利用,循環的再啟動
污水處理是把水中污染物分離和去除,讓水恢復純凈的過程,而污泥處理處置是一個回歸過程。生態泥處置利用是物質元素再利用的一個中間環節,處置工藝也是疏通自然循環、物質循環、能量循環的路徑選擇,只是對質態、形態的改變,并不是污染物消減的概念。
物質不滅,都歸于陰陽五行的自然循環,因此所有環境治理都不是消滅污染物質,而是疏通物質循環,避免形成影響人類生活的物質富集。
具體到生態泥處置利用路線選擇,如果將污泥視為污染物去除與治理,生態泥將難有一個完全的解決方案,如果將處理處置視為系統重構生態泥的回歸路徑,從物質再利用的角度重新打通社會循環與自然循環,讓來源于污水、富集于泥中的物質再次進入到社會產業或者自然生態系統,重啟循環,在往復利用的過程中積累產業價值和生態價值。這是綠水青山與金山銀山互通融合的生態泥解決之道。
八、生態泥有不同的價值回歸路徑,也是不同邊界條件下的工藝路線選擇
選擇生態泥處置利用工藝路線遵循三個原則,一是打破藩籬。生態泥是已經無害化后的生態元素,應該打破視為污染物禁止跨區域轉移處置的藩籬,更大空間尺度上挖掘其生態價值,通過產業化工藝技術將生態價值變現。二是因地制宜。結合區域消納和產業需求選擇適宜的、高價值的技術路線。三是政策引導。充分結合國家戰略要求,以及低碳、降本增效等產業需求。
我國地域寬廣、區域差異明顯,每條工藝路線均有適用邊界和約束條件,對于生態泥處置利用工藝選擇要順勢而為、因勢利導,從減量化、經濟性、閉合性、低碳化、鄰利性、智能化6個維度對各類工藝路線在當地的適用性進行研判。工藝路線的邊界和約束條件確定了生態泥資源化、能源化價值挖掘的方向,讓適合堆肥的區域選擇堆肥、適合焚燒的城市進行焚燒、缺乏能源的地方做燃料、有需求的地域做建材等等。融入循環,大道之本。
九、生態泥只有走通商品化,才真正實現循環
要實現生態泥在產業鏈上循環流轉,從污染治理到產業價值的系統回歸,核心是從商品化、價值化視角對污泥項目的重塑。商品化就是下游產業愿意買,具有進入下一級循環的動能,結合區域適用條件和產品邊界來選擇最有需求、最有價值的產業方向。將生態泥處置利用的過程產物、最終產物打造成為有商業價值的商品,鏈接成為其他產業鏈的生產原料,實現生態價值穩定、可持續的循環流轉。
貫通商業價值流轉需要產業的進階、科技的突破。商品化就是不做成本中心,而是做價值中心。無害化(穩定化)由政府付費,之后要靠市場,要靠產業界的技術創新、模式創新挖掘生態泥的價值,提高生態泥參與社會循環的能量層級。生態泥處置利用的商業優勢包括來源穩定、與人類組分同源、分布與人類生活分布一致等,如果利用得當,會成為新經濟下的價值奇點。
十、生態泥的商品化需要政策的“松箍咒”、市場的主引擎
商品化之路,需要在管理政策上給生態泥念念“松箍咒”,在性質上要為生態泥平反,從管理政策給生態泥正名和松綁。生態泥不是污染物,如果從環境管理的政策上不能給生態泥騰出一席之地,仍貼上污染治理的標簽,無論社會公眾還是其他產業都對生態泥的商品帶著歧視和疑惑的眼光。
可借鑒我國對新能源汽車的補貼政策,用政策補貼提高生態泥的利用動能。建議補貼采購生態泥衍生商品,引導釋放生態泥商品化后的市場需求,鼓勵和支持其他產業接納生態泥的衍生商品。如生態泥中的磷資源回收,在日本、德國等國家,磷作為一種戰略物資倍受重視,他們從污泥和污水處理系統中回收磷資源。
市政污泥穩定化是污水處理的伸展,也是生態泥的前提,各級政府要守住市政污泥穩定化的基本責任。
結語
新時代下的市政污泥處置是困擾城市管理者的環境治理難題。本文力圖站在“兩山理論”和生態文明更大的視角下看待市政污泥的本質,跳脫出污染治理的范疇,從系統化角度梳理市政污泥的本源,讓市政污泥正本清源,從而推動污泥產業從污染治理的成本中心轉向生態產業的價值中心,實現生態泥從環保產業向兩山產業升級。
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