荊州污泥處置場BOT項目技術路線選擇和融資實踐
隨著荊州市人口數(shù)量的增長和城市化進程加快，工業(yè)和生活污水排放量日益增加，污水處理廠的大規(guī)模建設將產(chǎn)生越來越多的污泥，大量的污泥急需處置。城市污水處理廠所產(chǎn)生的污泥不僅含有大量有機物和豐富的N、P等植物營養(yǎng)物質(zhì)，而且還含有大量諸如寄生蟲卵、病原微生物、細菌及重金屬等有毒有害物質(zhì)。如隨意堆放而不妥善處理處置，將會導致污泥中的有毒有害物質(zhì)進入環(huán)境，危害環(huán)境安全和影響人體健康。如何避免二次污染、科學合理地處置與利用污泥是國內(nèi)外一直關注的問題。本文對荊州市城區(qū)污水處理廠污泥處置BOT項目實施過程中的核心問題進行較為深入的分析和探討，以期能給國內(nèi)同類城市以必要的經(jīng)驗借鑒。
一、荊州市污泥處置的現(xiàn)狀
目前，荊州市城區(qū)已建成3座二級污水處理廠，分別是紅光污水處理廠、城南污水處理廠和草市污水處理廠，總處理能力為18萬噸/天，主要收集荊州市區(qū)范圍內(nèi)的生活污水。目前這3座污水處理廠每天產(chǎn)生含水率80%的污泥量約為80噸/天。由于污泥處置設施建設滯后，這3座污水處理廠最近幾年來產(chǎn)生的污泥均堆放在臨時的污泥堆放場，累計已超萬噸。
荊州市的垃圾處理現(xiàn)在均采取焚燒方式進行，原有的垃圾填埋場已經(jīng)廢棄。污泥如采取焚燒需先對污泥進行干化然后再進行，綜合處理成本將高達200-300元，而且還可能產(chǎn)生二次污染。故綜合上述情況，荊州市急需建設一座現(xiàn)代化的專用污泥處置場以解決污泥日益增多的問題。
二、污水處理廠處理工藝與污泥產(chǎn)生和處理方式
目前我國國內(nèi)絕大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠工藝采用的是好氧活性污泥工藝。好氧活性污泥工藝是以活性污泥為主體，利用活性污泥中懸浮生長型好氧微生物氧化分解污水中有機物質(zhì)的污水生物處理技術工藝。
好氧活性污泥工藝中，隨著技術的不斷發(fā)展和對脫氮除磷的要求提高，使用SBR、AO、A2O工藝的污水處理廠日益增加。然而，我國20世紀90年代以前建設的城市污水處理廠大部分采用普通曝氣法活性污泥處理工藝，該工藝以去除BOD和SS為主要目標，對脫氮除磷效果較差。目前，氧化溝工藝仍是我國采用較多的污水處理工藝技術之一，主要有奧貝爾氧化溝工藝、DE型氧化溝、三溝式氧化溝和卡羅塞爾氧化溝工藝等。
國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，污水處理技術在很大程度上決定了污泥的產(chǎn)量和污泥處理的方式，典型的如氧化溝工藝，由于采用延時曝氣，污泥產(chǎn)量相對較少，同時對污泥進行穩(wěn)定化處理，節(jié)省了污泥單獨穩(wěn)定化的過程，所以很多污水處理廠相繼采用此工藝來處理污水。但是采用氧化溝（延時曝氣）處理污水工藝也并未使運行能耗降低到理想程度。其較高的運行能耗，也給污水處理廠帶來很大的運行費用，同時使其產(chǎn)生的污泥脫水比較困難，在很大程度上影響了污泥的處理。
由此可見，污水處理工藝直接影響其污泥的產(chǎn)生量以及后續(xù)的污泥處理方式，同時解決城市污水處理廠污泥處理技術問題也是降低污水處理能耗的有效技術之一。
三、污泥處理和污泥處置的概念
污泥處理的概念是城市污水處理廠在污水處理工藝單元過程中產(chǎn)生的污泥通過減容、減量、穩(wěn)定以及無害化的過程稱為污泥處理。污泥處理工藝單元主要包括污泥濃縮、脫水、硝化（厭氧硝化和好氧硝化）、堆肥和干化等工藝過程。
污泥處置的概念是經(jīng)處理后的污泥或污泥產(chǎn)品以自然或人工方式使其能夠達到長期穩(wěn)定并對生態(tài)環(huán)境無不良影響的最終消納方式。污泥處置主要包括土地利用、填埋、焚燒等。
四、荊州市污泥處置技術路線選擇
1、污泥處置方式的比較分析
目前，國內(nèi)外污泥最終處置方式主要有：土地利用、填埋、焚燒。
（1）土地利用
土地利用即將污泥高溫堆肥、堿性穩(wěn)定化或熱干化等技術處理后，應用于農(nóng)田、林地、菜地、果園、草地、市政綠化、育苗基質(zhì)以及嚴重擾動的土地復墾和重建等。污泥中含有大量植物生長所必需的肥分（N、P、K）、微量元素及土壤改良劑（有機腐殖質(zhì)）。我國城市生活污水處理廠的各種污泥所含肥分比較豐富，但污泥中也含有對植物及土壤有危害作用的病菌、寄生蟲卵、難降解有機物、重金屬離子以及N、P的流失對地表水和地下水的污染，甚至可能含有一些致癌物質(zhì)。因此，污泥在作農(nóng)田利用前，應進行堆肥處理以殺死病菌及寄生蟲卵，同時還應去除這些有害物質(zhì)。目前普遍的問題是檢測手段跟不上要求，處理成本無法和經(jīng)濟效益相平衡，化肥的普遍應用造成銷售市場難以開發(fā)等，這些使得此種處置方式尚未得到普遍的推廣。
（2）填理
污泥填埋有填地與填海造地兩種。
污泥消化后經(jīng)脫水再進行填埋是目前國內(nèi)許多大型污水處理廠中常采取的方式，經(jīng)過消化后的污泥有機物含量減少，性能穩(wěn)定，總體積減少，脫水后作填埋處置是一種比較經(jīng)濟的處理方式。由于消化裝置工藝復雜、一次性投資大、運行操作難度大，實際運行經(jīng)驗表明往往難以達到預期的效果。況且脫水污泥含水率大大高于普通生活垃圾衛(wèi)生填埋場所要求的30％含水率，因此需再經(jīng)處理才能送生活垃圾填埋場填埋；或者設置專用的污泥填埋場，根據(jù)污泥的含水率及力學特性等因素進行專門填埋，但此法有占地較大、選址受阻及存在二次污染隱患等缺點。
污泥填海造地，應遵守下列要求：①必須設護堤，滲水也必須集中進行處理，以防污泥和污水污染海水；②污泥或灰渣中的重金屬含量應符合填海造地標準。
綜上所述，綜合利用將是今后污泥處置的主要方式。填理由于占地多，潛在生物可利用率低，滲濾液可污染地下水，后續(xù)處理管理費用高等問題，應用受到限制。隨著科技的發(fā)展，污泥的有效利用的方式和有效利用率將會進一步增加。
（3）焚燒
通過污泥焚燒，也可實現(xiàn)其減量化、無害化的目的。建設專門的污泥焚燒廠，對產(chǎn)生的城市污泥進行高溫焚燒，廢渣可用來制磚或填路；也可對現(xiàn)有的熱電廠、火電廠進行改造，把污泥當做添加料進行焚燒，可節(jié)約大部分投資。因此，污泥熱干化工藝宜選在就近可持續(xù)穩(wěn)定獲得余熱熱源的地方，如：污泥消化池、生活垃圾焚燒發(fā)電廠、火力發(fā)電廠、水泥廠等，利用其廢熱、煙氣余熱作為干化熱源。不宜單獨設置污泥干化設施，也不宜選用優(yōu)質(zhì)一次能源作為熱源。
2、污泥利用方案的選擇
（1）污泥利用的潛在風險
污泥利用需滿足嚴格的環(huán)境衛(wèi)生標準，不能造成新的環(huán)境危害。污泥利用的環(huán)境問題是重金屬和氮對土壤、作物、水體的影響以及病原物污染，所以具有潛在風險。污泥的熱能利用無疑是風險最小的，而土地利用則需嚴格管理，只有重金屬含量低于農(nóng)用污泥標準才可用于農(nóng)作物，而且污泥肥的施用也需嚴格定量以控制重金屬的積累和減少氮、磷淋失對水體的污染。至于病原物污染，熱干化的安全性較佳，因其高溫滅菌作用很徹底，產(chǎn)品可完全抑制微生物的活性；堿性穩(wěn)定化基本上也能達到安全標準。
（2）利用方案的比較
①土地利用
用污泥對農(nóng)田、林地、草坪施肥或進行土壤改良以及用于市政綠化、育苗等，不僅可改善土壤的理化性質(zhì)，增加土壤肥力，促進樹木、花卉及草坪等的生長，而且可避免污泥中的重金屬、有毒有機物因食物鏈的生物富集效應對人畜產(chǎn)生的危害，除此之外土壤的自凈能力還可使污泥進一步無害化。因此土地利用是一種積極的、生產(chǎn)性的污泥處置方法。污泥利用前需堆肥化處理，堆肥化若采用靜態(tài)條垛工藝，成本最低，但其生產(chǎn)周期長、占用土地多且對周圍環(huán)境的影響比較嚴重；若采用發(fā)酵倉，其設備投資和運行費用將增加，但生產(chǎn)成本相對較低。
②填埋
填埋工藝因為占地面積大，較易產(chǎn)生二次污染，現(xiàn)在已經(jīng)不再提倡采用了。
③焚燒
污泥焚燒減量效果好，焚燒灰渣既可用作新的產(chǎn)品原料，可以回收產(chǎn)生的熱能，占地少，國外已有較成熟經(jīng)驗和工藝，可以直接借鑒使用。但總體來說焚燒的投資成本和運營成本最高，是土地利用工藝的2-4倍。
（3）結(jié)論
污泥經(jīng)過減容、穩(wěn)定和無害化處理后，可以作為資源加以綜合利用。污泥的處理處置及其無害化，作為再生資源有效利用是世界各國共同重視的問題。面對各地區(qū)千差萬別的污泥利用經(jīng)驗，應立足于本地區(qū)的實際情況，在兼顧環(huán)境生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟效益平衡的前提下，審慎地、全面地論證各種方案實施的可行性，從中選出最佳方案。住建部頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術指南(試行)》明確污泥的土地利用目前的利用方向是土地利用和熱能利用。從長遠看，對于我們這樣一個農(nóng)業(yè)大國，應將污泥制成污泥復合肥料或污泥生物復合肥料，將土地利用作為主要的有效利用途徑。荊州市城市污泥經(jīng)檢測重金屬含量均低于污泥農(nóng)用的各項標準，綜合考慮經(jīng)濟、農(nóng)業(yè)等發(fā)展現(xiàn)狀，因此采取污泥土地利用的方式是符合荊州市具體情況的較好的污泥處理處置方式。
五、荊州當?shù)匚勰嗄噘|(zhì)和市場狀況
污泥堆肥產(chǎn)品利用不但要符合國家關于污泥農(nóng)用排放的污染物控制標準，也必須與相關的行業(yè)標準相符合，只有這樣才能為污泥堆肥產(chǎn)品的安全應用提供技術保障。通過對荊州當?shù)匚勰嗟幕灲Y(jié)果分析，其營養(yǎng)、物理化學性質(zhì)、污染物和病原體等數(shù)據(jù)分析顯示，荊州的污泥符合國家標準GB18918-2002中有關《污泥農(nóng)用時污染物控制標準限值》，可以該污泥作為原料生產(chǎn)有機營養(yǎng)土。
本項目所在地的荊州市目前總綠化面積約1649公頃，今明兩年為創(chuàng)建國家級園林綠化城市，荊州市還必須要增加園林綠化面積700公頃。以此計算，荊州市每年需要綠化營養(yǎng)土約30萬噸。荊州市目前種植棉花約150萬畝，根據(jù)市場調(diào)查，每畝棉花地除使用其它種類肥料外，還需使用有機營養(yǎng)土500-700公斤，總計使用量約75-105萬噸。荊州市本身就具備較大的市場容量。這樣產(chǎn)品的銷售風險就可以控制在較低水平，從而整個項目的市場風險比較低。
可見污泥堆肥在農(nóng)林利用、城市綠地利用無論從技術層面還是市場角度都是可行的，將是可持續(xù)發(fā)展的策略在荊州運用的一個極佳實例。
六、項目攔標價的測算和設定
為使荊州市政府和市住建委對項目的運營費用有一個比較準確的把握，同時對各投資申請人提出最高限價要求，控制項目的運營成本，我們對本項目進行了詳細的攔標價測算。
為使攔標價的測算盡可能準確，我們除參考項目可研報告以外，還借鑒了國內(nèi)同類項目的基本情況和數(shù)據(jù)，就不同的項目投資總額進行了多個方案的測算。結(jié)合項目可研報告的投資總額，我們分別就根據(jù)市住建委的要求，對不同方案即2500萬、2800萬、3200萬三種投資總額進行詳盡測算。為保證測算的準確性，又在上述三種投資總額基礎上分別就不同投資回報率以4%、5%、6%、8%、10%、12%和15%進行測算。
根據(jù)測算結(jié)果招商方選擇了2800萬作為項目投資總額測算的基數(shù)，在不同回報率情況下污泥處置服務費的范圍限定為77-126元/噸之間，并將結(jié)果上報至市政府，最終確定項目攔標價為110元/噸。
最后的投資報價充分說明我們的攔標價測算是非常準確的，既保證了投資人的合理投資回報，又把政府的污泥處置費用控制在一個合理水平，實現(xiàn)了項目BOT招商結(jié)果的雙贏。
七、污泥處置費的來源和標準
通常的污泥處置費的來源都是通過加收污水處理費的形式獲取。以荊州市為例，目前荊州市城區(qū)污水處理廠的處理能力共為18萬立方米/日。根據(jù)上述的初步估算，干化焚燒的污泥處置費約為300元/噸，土地利用的污泥處置費約為110元/噸。則以每天處理污泥60噸計，干化焚燒每天的處理費用約為18000元，土地利用每天的處理費用約為6600元/噸，那么在荊州市干化焚燒處置費用折算成污水處理費約合0.1元/立方米，土地利用處置費用折算成污水處理費約合0.037元/噸。綜合以上分析，土地利用的成本更低。
八、荊州項目存在的潛在風險和對策
1、建立有效的監(jiān)控制度
我國與污泥處理處置相關的規(guī)定有《農(nóng)用污泥中污染物控制標準》、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》、《城市污水處理廠污水污泥排放標準》（GJ3025-93）、《城市污水處理及污染防治技術政策》（建成［2000］124號2000-05-29實施）！掇r(nóng)用污泥中污染物控制標準》于1984年實施，距今已有20多年，而且沒有修訂過，并且其中有機污染物指標明顯不足，沒有列出病原菌指標，重金屬指標也存在重新研究的可能性。另外，污泥的農(nóng)田施用量和施用期限也需深入探討。因此，國家要加強相關學科研究，盡快制訂更科學的標準。
污泥一般要制成各種有機肥或有機營養(yǎng)土，由此存在監(jiān)管歸口的問題。生產(chǎn)由工業(yè)部門管理、施用由農(nóng)業(yè)部門管理、污染由環(huán)境部門管理，最終可能出現(xiàn)“三不管”。政府要協(xié)調(diào)各部門，明確責任主體，使污泥利用得到有效監(jiān)控。
2、建立長期的監(jiān)控和有效的應急措施
污泥施用于農(nóng)田的范圍廣、周期長。污泥中各種重金屬污染物和難降解有機物有累積效應，并且一旦受到污染，就難于消除。目前我國這方面的監(jiān)測還不能到位，只能開展少量研究性的監(jiān)測。
因此，需要建立長期的監(jiān)控和預警措施，加強土壤生態(tài)環(huán)境的保護。當出現(xiàn)各種污染，如病原體傳播、土壤受重金屬污染時，要有有效的應急措施控制污染。
3、建立污泥的評價體系和施用技術規(guī)范
不同污泥的泥質(zhì)，其各種成分及含量不同，不同泥質(zhì)的污泥對植物生長和環(huán)境的影響也完全不同。如某些元素在一定含量時，對某種植物有促進生長的作用，而對另一種卻是抑制作用。污泥農(nóng)用要考慮到土地的承受能力、植物的敏感程度、食物鏈風險等要素。因此，不同泥質(zhì)的污泥要有選擇性的施用在與之相適應的土地和作物上。另外，地形、氣候、土壤的參數(shù)、地下水位、施用量和施用方法也會對植物和環(huán)境產(chǎn)生影響。從我國污泥農(nóng)用的現(xiàn)狀看，大多數(shù)施用者對污泥的施用方法存在著盲目性和任意性，不僅沒有達到安全有效處置污泥的目的，反而引起局部土地的污染。因此，需要建立污泥的評價體系和施用技術規(guī)范。
4、強化風險意識
污泥首先是一種廢棄物，其次才是一種可利用的資源。污泥中雖然禽有氮、磷和鉀等有利于作物生長的成分，但也含有不利于環(huán)境的因素，是一把雙刃劍，存在巨大的風險。污泥處理要以“減量化、穩(wěn)定化、無害化”為目的，在“資源化”的同時加強風險意識，使土地利用可持續(xù)發(fā)展。
九、荊州污泥無害化處置項目的意義
污泥處置項目采取BOT方式融資現(xiàn)在還比較少，大多數(shù)地區(qū)的污泥處置項目或者是地方政府投資或者是直接選定一家投資人投資。采取BOT方式進行融資，一方面可以選擇更專業(yè)的投資人，引入專業(yè)化管理，一方面可以將污泥處置費用控制在比較低的水平。對于市政公用事業(yè)，采取BOT方式是較好的融資方式，值得推廣。
荊州市污泥無害化處置項目在技術選型、融資模式和項目運作方面都有很強的典型性和示范作用。本項目采取的土地利用處理污泥的工藝，符合《國家城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術指南(試行)》中的技術工藝選型要求，是有效緩解荊州市區(qū)污泥壓城的一條有效途徑。
隨著城市污水處理事業(yè)的發(fā)展，作為污水處理過程的伴生物的污泥也日益增加，污泥的處置問題在城市污水處理中占有的位置將日益突出。城市污水處理廠污泥的處置方法應從社會、經(jīng)濟、環(huán)境三方面著手考慮。污泥做為有價值的資源，將其進行無害化、資源化處理，既減少對生態(tài)環(huán)境的破壞，又具有社會、經(jīng)濟效益，有利于社會的可持續(xù)發(fā)展。針對這一問題，不同地區(qū)的解決方法是不盡相同的，因地制宜應該是污泥處理處置方式選擇的基本思路和原則。我國地域遼闊，不同地區(qū)的自然環(huán)境、人文環(huán)境、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟發(fā)展水平都不同，各地區(qū)應從自身特點出發(fā)，采取適宜的技術路線。從荊州市的實際情況來看，走資源化利用道路，采取土地利用方式處置污泥是最為現(xiàn)實可行的。對于全國大部分地區(qū)特別是中西部地區(qū)而言，荊州污泥處置BOT項目各方面經(jīng)驗都具有較強的示范作用，值得進一步學習和借鑒。
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