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1、北京市城市规划设计研究院生态规划所付征垚槐房污水处理厂/污泥处理中心实景1 11.1 政策指引n 党中央工作部署习近平总书记:党的十八大以来,我们加强党对生态文明建设的全面领导,把生态文明建设摆在全局工作的突出位置,做出一系列重大部署。二十大报告指出:二十大报告指出:“我们要推进美丽中国建设,我们要推进美丽中国建设,要坚持山水林田湖草沙一体化要坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统治理保护和系统治理,统筹产业结构调整、污染治理、生态保护、应对气候变化,协,统筹产业结构调整、污染治理、生态保护、应对气候变化,协同推进同推进降碳、减污、扩绿、增长,降碳、减污、扩绿、增长,推进推进生态优先、节约集约、绿
2、色低碳发展生态优先、节约集约、绿色低碳发展。”1.1 政策指引n 北京市第四个“污水三年行动方案”提升污泥处置及资源化利用能力完善污泥及污泥产品收集转运系统、建立区级污泥收集、储运、处置运行工作体系。北京市全面打赢城乡水环境治理攻坚战三年行动方案 2022-2025推进污泥和餐厨垃圾、园林绿化废弃物等城市有机废弃物协同处置。推进污泥资源化产品本地利用。推动污泥稳定化、无害化处理满足相关利用标准后,应用于土地改良、荒地造林、苗木抚育、园林绿化。使用政府资金实施的沙荒地治理、园林绿化、土壤改良等项目,应优先选用污泥资源化产品。市水务局、市生态环境局、市城市管理委、市农业农村局牵头,市园林绿化局配合
3、1.2 环保督查n 平谷区洳河污泥违规处置2020年9月11日,中央第一生态环境保护督察组督察发现,平谷区污泥处置场建设投运缓慢,平谷洳河污水处理厂污泥长期不规范处置甚至非法填埋,环境风险突出。南独乐河镇望马台村泃河砂石地污泥堆放点富农同富肥业公司原址现场挖出污泥 污泥处置随意:2015年8月至2019年1月,山水青公司将简单处理后的10万余吨洳河污水处理厂污泥转移至多个地点随意堆放,还试图将污泥冒充有机肥原料 非法填埋污泥:山水青公司曾利用富农肥业公司拆迁后土地,将未被处置的剩余污泥非法填埋,造成土壤污染,填埋总量约1.8万吨 设施投运迟缓:平谷区2013年开始建设污泥无害化处理厂,2019
4、年8月完成主体工程,且调试运行未能达标,山水青“临时处理”变成长期处置。1.3 专家建议与企业反馈n 北京市市政基础设施专项规划(2020年-2035年)2019年11月市规自委组织召开专家评审会,针对污泥内容提出如下建议:增加污泥处理处置规划内容 预留污泥处理处置设施用地 增加北京市污泥设施空间布局图北排集团关于建立污泥中转设施的建议1.4 发展回顾n 北京市早期污泥处理处置工艺发展历程50年代,开始探索污泥堆肥工艺。60年代初,采用好氧发酵技术处理污水厂污泥进行科研工作。1964-1965年,以高碑店污水处理厂污泥为基本原料进行堆肥试验。1985年北京市政污水处理研究所进行了污泥高温堆肥工
5、艺试验。1997年北京市环境保护科学研究院研制了污泥动态发酵器,提出以污泥动态发酵器为核心的污泥制复合肥新工艺路线,在北京密云污水处理厂建成了年产5000吨复合肥生产的装置。2004年北京市规划院北京市区城市污水处理厂污泥处理与消纳规划研究,提出土地利用应作为消纳的首选途径,少量超标污泥可采用焚烧或者填埋,布置7座污泥处置场(4座堆肥,3座干化),近期利用市区绿地及近郊林地消纳,中期市域内分配,远期京津冀地区统筹2004北京市区城市污水处理厂污泥处理与消纳规划研究1.4 发展回顾n 北京市近年污泥处理处置工艺发展历程第一座污泥厌氧消化设施建成投产高碑店一期1998第一座污泥堆肥设施建成投产庞各
6、庄堆肥场2002清河热干化厂,小红门、方庄石灰干化设施陆续建成投产2008建立污泥运输GPS监控系统2011热水解-厌氧消化技术国际合作签约,污泥处理永久设施建设2014全市建成污泥处理设施16座,以厌氧好氧+土地利用为主,建材、焚烧为辅2020高碑店、小红门、槐房、高安屯、四座热水解污泥处理中心投运20171.5 小结n 北京市污泥处理处置基础优劣势同样突出,瑕瑜互见王洪臣教授:“我国污泥处理处置问题的根本是公共管理问题”规划与研究基础深厚1.历史沿革:50年代至今,持续推动污泥处理处置及资源化利用实践。2.企业探索:北排集团根据企业需求,探索出一条较为完整的“热水解+厌氧消化+土地利用”污
7、泥处理处置技术路线,并在此基础上持续深化研究。3.规划工作:04年已经编制完成了“北京市污泥处理与消纳研究”,明确了推荐工艺路线,形成了污泥处理处置系统规划布局,并在北京市总体规划中预留了设施用地。应用与推广困难重重1.土地利用多年无法落实:市内土地利用潜力很大,但多年仍未能取得环保部门正式许可,大量污泥处理达标后运至省外处置,费用高、监管难。2.工艺选择及运维不规范:各区污泥处理设施工艺选择比选有待深化,运行状况较为混乱。3.跨部门统筹未能实现:市区两级水务部门未能与城管部门达成一致,存在垃圾焚烧设施不能处理临近污水厂污泥、污泥焚烧厂需单独增加热源无法利用贴建垃圾焚烧厂余热等问题。2 22.
8、1 国际城市经验借鉴n 美国-纽约美国政策法规沿革数据来源:数据来源:Clean Water Act、Ocean Dumping Ban Act、Standards for the Use or Disposal of Sewage Sludge(40 CFR Part 503)Clean Water Act(清洁水法)1987第405(d)节:首次要求美国环保署制定污泥污染物控制标准第402节:国家污染物排放控制系统(NPDES)许可证范围扩大至污泥处理处置规定1992年1月1日之后禁止向海洋倾倒污泥对污泥的土地利用、地表处置以及焚烧等三种处置方法提出了具体要求,包括技术指标(如污染物限值)
9、、操作规范、运行标准、管理条例、监测频率、记录、定期报告等EPA每两年对标准实施情况进行技术评估,包括对原有指标的评价和新污染物质的调查与补充Ocean Dumping Ban Act:ODBA(禁止海洋弃置法)1988Standards for the Use or Disposal of Sewage Sludge(40 CFR Part 503)(污水污泥利用和处置标准)199340 CFR Part 503(更新)1993至今至今2.1 国际城市经验借鉴美国污水处理厂年产干污泥475万吨(2019年)处理方式58%厌氧消化22%好氧堆肥20%干化处置方式51%土地利用,244万吨农业1
10、40万吨、非农业100万吨16%焚烧,76.5万吨22%填埋,100万吨11%深井注入和存储,50万吨n 美国-纽约纽约数据来源:数据来源:2019 EPA electronic reporting data、2019 biosolids annual reports,Biosolids Management in New York State 2.1 国际城市经验借鉴n 美国-纽约数据来源:数据来源:2019 EPA electronic reporting data、2019 biosolids annual reports,Biosolids Management in New York
11、 State 处置方式变化土地利用:先升后降 1992年禁止海洋倾倒;2010年两座处理设施(加热干燥、化学稳定)关闭填埋:上升费用低。2009年金融危机,经济衰退减少了填埋场建筑垃圾量,有空间焚烧:下降维护和运营成本高,2016年联邦法规变化多家工厂关闭,预计将持续下降0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016土地利用填埋焚烧纽约州污水处理厂年产干污泥37.5万吨(2015年)处置方式68%填埋,25.6万吨16%土地利用
12、,6.0万吨15%焚烧,5.8万吨1%深井注入和存储,0.1万吨1992年1993-2010年2009年2016年2030年2.1 国际城市经验借鉴纽约市污泥处置路线演化历程n 美国-纽约禁止向海洋倾倒污泥EPA发起污泥有效利用项目,纽约市环保部门推行污泥的土地利用纽约市污泥50%土地利用,50%制砖经济衰退导致填埋处置成本变低,污泥填埋费用低于回收利用,污泥进入填埋场的比例增多纽约市环保部门与承包商签订了3-5年不等的污泥处置的合同,由承包商进行污泥的处置OneNYC 2050计划目标是到2030年实现污泥零填埋,有效重复利用所有污泥数据来源:数据来源:http:/www.newea.org
13、/wp-content/uploads/2016/10/Res16_Ellis.pdf2.1 国际城市经验借鉴纽约市污水处理厂日产污泥产品1200吨(131万吨/年)(2016年)处理方式14座污水处理厂均含污泥处理设施,厌氧消化6座含集中脱水,压力管道、船舶运输处置方式承包商外运处置,填埋、堆肥、土地利用、再加工等n 美国-纽约数据来源:数据来源:https:/www1.nyc.gov/site/dep/water/wastewater-treatment-process.page,http:/www.newea.org/wp-content/uploads/2016/10/Res16_El
14、lis.pdf污水处理厂编号名称能力Mgd污水处理厂图例污水处理厂&污泥脱水设施输送路径2.1 国际城市经验借鉴纽约市污泥处置困境n 美国-纽约数据来源:数据来源:https:/ BUTLER公众反对拟建的处理从纽约市来的污泥的设施Alabama停在运输途中载有污泥的火车车厢外运处置纽约市的污泥外运到南部州进行填埋受阻污泥在州内填埋或其他处置设施时受阻本地焚烧国际反焚烧联盟(GAIA),宗旨是建立一个没有废物焚烧的无毒世界,呼吁关闭垃圾焚烧炉和水泥窑2000年,美国建设了100座大型废物焚烧发电厂,之后再未建设,废物焚烧发电行业逐渐衰落2011年,联邦焚烧新标和法案更严格的焚烧标准公众健康、邻
15、避效应等No Incineration游行公众反对焚烧2.1 国际城市经验借鉴英国政策法规沿革数据来源数据来源:Directive 86/278/EEC、SI 1989/1263、Directive 91/271/EEC、Directive 1999/31/EC、Safe Sludge Matrix(ADAS,2001)The Code of Practice for the Agricultural Use of Sewage Sludgen 英国-伦敦Directive 86/278/EEC(欧盟污泥处理导则)1986鼓励污泥农用,规定污泥用于农田的标准,重金属在土壤、污泥中的限值标准及向
16、土壤中添加速率等英国规定了可允许施用于土壤最大限值和年最大允许添加频率The sludge use in Agriculture regulations(SI 1989/1263,amended in 1990)(污泥农用条例)1989规定1998年后禁止海洋倾倒污泥要求逐步减少污泥填埋量Directive 91/271/EEC(欧盟污水处理导则)Directive 1999/31/EC(欧盟废弃物填埋导则)1998规定污泥用于农田的病原体限值及其他限制措施Safe Sludge Matrix(ADAS,2001)The Code of Practice for the Agricultura
17、l Use of Sewage Sludge(农用污泥利用实践导则)2000至今至今1998年90年代后21世纪2.1 国际城市经验借鉴污泥的土地利用增多海洋倾倒污泥被禁止海洋倾倒和填埋污泥经厌氧消化后进行土地利用20世纪80年代数据来源:数据来源:Clean Water Act、Ocean Dumping Ban Act、Standards for the Use or Disposal of Sewage Sludge(40 CFR Part 503)n 英国-伦敦英国污泥处置路线演化历程2.1 国际城市经验借鉴伦敦污水处理厂日产干污泥24万吨(2019年)处理方式8座 污水处理厂均含污泥
18、处理设施,厌氧消化1座 其中之一,含焚烧(Beckton STW)处置方式100%再利用主要:肥料回用农田,土壤改良剂用于土壤修复次要:回收焚化灰烬 n 英国-伦敦数据来源:数据来源:Thames water图例污水处理厂污水处理厂&焚烧2.1 国际城市经验借鉴伦敦污泥农用实践The Code of Practice for the Agricultural Use of Sewage Sludge(农用污泥利用实践导则)界定污泥生产者(水务公司)和污泥使用者(农民)责任污泥产生者负责检测土壤和污泥污染物含量污泥使用者将施用污泥情况进行反馈详细规定施用污泥条件/何时可使用处理后的污泥施用于正在
19、生长的作物正在生长的作物草地:施用3个周内不可放牧或收割;果树:收获前至少10个月施用在作物种植前作物种植前,草地、果树:没有限制水果和蔬菜:收获前至少10个月,可以生吃公众较为接纳n 英国-伦敦2.1 国际城市经验借鉴n 日本-东京污泥减量化已完成,污泥处理处置作为氢能社会一环,直指资源化日本政策法规沿革排水道法修订版1996要求排水污泥减量化梳理包括城镇污水厂污泥在内的生物质固体的处理手段要求排水污泥的燃料化和肥料化面向氢能社会,通过脱水、焚烧、作为燃料或肥料再利用实现污泥再利用率85%生物质活用基本计划编制手册2003排水道法修订版2014城镇污水厂污泥资源化指导纲要2019年版2018
20、2.1 国际城市经验借鉴日本污水处理厂年产干污泥234万吨(2016年)小规模1处理厂污泥利用状况1279座7万吨/年干污泥中规模2处理厂污泥利用状况433座48万吨/年干污泥大规模3处理厂污泥利用状况54座179万吨/年干污泥农田利用(外委)建材农田利用建材综合利用厌氧消化气体利用农田利用(直营)厌氧消化+农田利用厌氧消化+农田利用(直营)厌氧消化+建材利用农田利用or建材利用就地焚烧+建材利用农田利用(直营)厌氧消化气体利用厌氧消化+农田利用(直营)厌氧消化后焚烧热利用厌氧消化+气体利用or建材利用综合利用厌氧消化后农田利用(委托)厌氧消化后建材利用厌氧消化后固体燃料化(委托)厌氧消化后焚
21、烧再建材利用农田利用Or建材场内焚烧后建材利用复合利用厌氧消化沼气利用厌氧消化后建材利用厌氧消化后农田利用or建材利用厌氧消化后农田利用or建材利用厌氧消化后焚烧热利用再建材利用厌氧消化后农田利用(委托)厌氧消化后农田利用(直营)厌氧消化后焚烧热利用厌氧消化后焚烧再建材利用农田利用or建材利用建材利用焚烧热利用后建材利用农田利用(委托)农田利用(直营)焚烧热利用固体燃料化(委托)其他数据来源:数据来源:2016年日本城镇污水厂污泥资源利用现状调研,【1】年处理干污泥量小于700吨【2】年处理干污泥量700,3000吨【3】年处理干污泥量大于3000吨焚烧+建材利用3%n 日本-东京2.1 国际
22、城市经验借鉴数据来源:数据来源:日本国土交通省调查,https:/www.jswa.jp/recycle/data/日本污泥利用历史发展情况日本污泥资源化利用现状情况(2017年)建材、填海、肥料为近三十年主要利用途径,资源化为未来发展方向出处:国土交通省调查污泥利用率填埋填海建材利用(制水泥之外)建材利用(制水泥)农田固体燃料利用其他处置其他有效利用回收利用率(%)污泥产量(千DSt)未作为生物质利用69%消化产沼气15%污泥燃料焚烧热利用7%能源利用22%农业利用10%能源+农业利用率32%n 日本-东京2.1 国际城市经验借鉴n 日本-东京数据来源:数据来源:東京都下水道局事業概要(令和
23、東京都下水道局事業概要(令和2 2年版)年版);地球温暖化防止计划地球温暖化防止计划earthplan2017earthplan2017污水处理设施污泥处理设施污水设施&污泥处理设施东京(区部)污水处理厂日产脱水污泥97万吨(2019年)处理方式13座 污水处理厂4座 其中之三,含脱水焚烧;其中之一,仅含脱水2座 单独污泥脱水焚烧厂处置方式93%焚烧,7%碳化焚烧灰100%再利用 运输方式污泥专用管道肥料198020032.1 国际城市经验借鉴堆肥工厂&培育蔬菜的场景82018工业排水比例小,适合肥料数据来源:数据来源:東京都下水道局事業概要(令和東京都下水道局事業概要(
24、令和2 2年版)年版);地球温暖化防止计划地球温暖化防止计划earthplan2017earthplan2017作为沥青填料原材料受到福岛影响,污泥含放射性,资源化利用受限地砖20022011沥青 填料 混凝土原料100%达成焚烧产物资源化19902007使用地砖的广场地砖生产及成品19932006n 日本-东京2.1 国际城市经验借鉴数据来源:数据来源:東京都下水道局事業概要(令和東京都下水道局事業概要(令和2 2年版)年版);地球温暖化防止计划地球温暖化防止计划earthplan2017earthplan2017污泥输送管线及管廊实景图污泥联通管功效:化零为整减碳排通过在污水处理厂和污泥处
25、理设施间合理调配污泥,减少污泥焚烧设施启用数。调配前:启动3台设备调配后:启动2台设备东京污泥调配实践n 日本-东京2.2 国内城市经验借鉴n 我国污泥处理处置政策法规城市污水处理及污染防治技术政策城镇污水处理厂污染物排放标准2000-2002园林绿化、单独焚烧、土地改良、农业、制砖等用泥标准2008城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)2009城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南城镇污水厂污泥处理处置技术规范(征求意见稿)2010城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南(试行)20112.3 小结n 国际、国内城市污泥处理处置情况汇总城市名称纽约伦敦东京北京上海天津深圳
26、总面积(平方公里)7781997人口(万)844884713871756GDP(亿元)5498048427670污水量(亿立方米/年)17.917.2172021.711.516污泥量(万吨/年)9153.382120产泥率10.57149.57.17.16主要处理工艺厌氧消化厌氧消化焚烧热水解+厌氧消化填埋、焚烧焚烧、干化焚烧、干化主要处置方式肥料、填埋农田肥料焚烧灰100%再利用林地肥料建材、土地利用 填埋、土地利用 填埋、绿化肥料运输方式管道、船舶-管道车辆
27、车辆车辆车辆注:注:纽约2016、伦敦2019、东京2019、北京2019、上海2017、天津2019、深圳20173 3北京市现状污泥处理处置设施布局示意图3.1 厂n 现状污泥处理设施现状污泥处理设施15(集中)+13(零散)+4(其它)现状污水处理厂站设施95(厂)+47(站)北京市现状污水厂站设施布局示意图污泥处理设施零散污泥处理设施其它污泥处理设施2019年,集中153.8万吨(83%),零散21.8万吨(12%),其它9.8万吨(5%)3.2 量n 中心城区现状产泥与处理量产泥量:132.13万吨处理量:132.11万吨处理率:99.9%东坝定福庄垡头翠湖稻香湖温泉永丰肖家河清河清
28、河二北苑北小河酒仙桥五里坨吴家村卢沟桥河西青龙湖槐房小红门方庄高碑店高安屯现状污泥处理工艺厌氧:127.3万吨好氧:1.3万吨干化:2.9万吨其它:0.7万吨现状污泥处置出路土地:129.1万吨建材:0.7万吨焚烧:2.1万吨其它:0.2万吨3.2 量n 中心城区东坝定福庄垡头翠湖稻香湖温泉永丰肖家河清河清河二北苑北小河酒仙桥五里坨吴家村卢沟桥河西青龙湖槐房小红门方庄高碑店高安屯n 全市3.2 量亦庄0306090120150中心城中心城通州通州大兴大兴顺义顺义怀柔怀柔密云密云平谷平谷昌平昌平延庆延庆房山房山门头沟门头沟亦庄亦庄处理量(万吨)现状产泥与处理量产泥量:188.9万吨处理量:186
29、.9万吨处理率:99%现状污泥处理工艺厌氧:130万吨,70%好氧:23.7万吨,13%干化:28.1万吨,15%其它:5.2万吨,3%n 全市大兴亦庄房山门头沟通州3.2 量0306090120150中心城中心城通州通州大兴大兴顺义顺义怀柔怀柔密云密云平谷平谷昌平昌平延庆延庆房山房山门头沟门头沟亦庄亦庄处理量(万吨)现状污泥处置出路焚烧:13.4万吨,7.2%建材:12.3万吨,6.6%填埋:0.6万吨,0.3%土地:160.5万吨,86%3.3 质n 污泥泥质标准污水处理厂出厂泥质城镇污水处理厂污泥泥质(GB 24188-2009)园林绿化园林绿化用泥质(GB/T23486-2009)土地
30、改良土地改良用泥质(GB/T24600-2009)农用农用泥质(CJ_T 309-2009)水泥熟料水泥熟料生产用泥质(CJ/T314-2009)制砖制砖用泥质(GB/T 25031-2010)混合填埋混合填埋用泥质(GB/T23485-2009)单独焚烧单独焚烧用泥质(GB/T 4602-2009)污泥处理厂出厂泥质城镇污水厂污泥处置分类(CJ/T 239-2007)基本指标基本指标:pHpH、含水率、粪大肠菌群值、细菌总数、含水率、粪大肠菌群值、细菌总数选择性控制指标:镉、汞、铅等重金属、矿物油、挥发酚和总氰化物n 全市污泥处理厂泥质3.3 质具有泥质检测污泥处理厂13座,其中不达标4座达
31、标率91%主要不达标项为含水率、矿物油、细菌总数和粪大肠菌群亦庄通州无检测 不达标污泥处理设施(以ph和含水率记)达标污泥处理设施(以ph和含水率记)n英国 Directive 86/278/EEC n美国 CFR 40 PART 503n中国 GB 农用污泥污染物控制标准n中国 GB/T 城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质n中国 CJ/T 城镇污水处理厂污泥处置 林地用泥质我国污泥限值标准普遍高于美国和英国我国标准缺少土壤限值北京污泥检测指标全面满足相关标准英国 Directive 86/278/EEC美国 CFR 40 PART 503GB 农用污泥污染物控制标准 GB/T 城镇污水处理
32、厂污泥处置园林绿化用泥质CJ/T 城镇污水处理厂污泥处置 林地用泥质北京庞各庄污泥中心土壤中限值(mg kg-1 ds)污泥限值(mg kg-1 ds)最大可允许年添加量(kg ha-1 y-1)污泥限值(mg kg-1 ds)最大可允许年添加量(kg ha-1 y-1)污泥限值(mg kg-1 ds)污泥限值(mg kg-1 ds)污泥限值(mg kg-1 ds)污泥指标(mg kg-1 ds)A级污泥B级污泥酸性土壤(pH6.5)中性和碱性土壤(pH6.5)Zn-4000307500200040003000632Cu50-1401000-1750
33、1500187Ni30-00200Pb50-5300100027Cd1-320-400.15851.93未检出类大肠菌群菌值0.010.010.0111.1含水率/%60406040pH5.5-8.56.5-8.55.5-7.85.5-8.56.9有机质/%20252539-46n 北京泥质对标3.3 质3.4 链n 中心城现状再生水厂昌平、顺义垃圾焚烧厂现状污泥处理处置中心高安屯垃圾焚烧厂延庆、昌平东坝定福庄垡头翠湖稻
34、香湖温泉永丰肖家河清河清河二北苑五里坨吴家村卢沟桥河西青龙湖槐房小红门方庄高碑店高安屯北小河酒仙桥集中污泥处理设施高安屯:接收中心城8座,其它区1座酒仙桥、清河、清河二、北小河、吴家村、高安屯、定福庄和卢沟桥;金桥基地槐房:接收中心城4座,其它区2座清河、吴家村、槐房和卢沟桥;黄村和城关小红门:接收中心城8座,其它区1座清河、小红门、吴家村、定福庄、卢沟桥、五里坨、垡头和北苑;黄村高碑店:接收中心城4座高碑店、北小河、定福庄和卢沟桥清河二:调试其它污泥处理设施高安屯垃圾焚烧厂:接收中心城7座,其它区24座永丰、稻香湖、河西、翠湖、温泉、青龙湖、上庄3.4 链n 中心城现状污泥处理处置中心庞各庄
35、污泥中转站槐房 小红门庞各庄(位置示意)清河二高碑店高安屯张家口市林地利用昌平区林地利用廊坊市林间施肥大兴区林地利用房山区林间利用怀柔区林地利用平房乡林间施肥最终处置出路唐山市林地利用保定市房山区林间利用高安屯垃圾焚烧厂飞灰金隅垃圾填埋场飞灰琉水炉渣本地市外处置污泥量:127万吨比例:96%资源化利用率比例:98%大兴亦庄房山门头沟通州3.4 链n 全市垃圾焚烧厂垃圾填埋场水泥厂庞各庄现状污泥处理处置中心庞各庄污泥中转站高安屯垃圾焚烧厂现状污水及再生水厂零散污泥处理设施 集中污泥处理设施15座:接收污水处理厂污泥51座中心城14座,通州4座,其它各区33座 零散污泥处理设施13座:接收污水处理
36、厂污泥32座中心城3座,通州1座,其它区28座 其他污泥处理设施4座:接收污水处理厂污泥35座中心城4座,通州16座,其它区28座3.4 链n 全市怀柔密云平谷延庆昌平顺义清河二大兴房山门头沟通州垃圾填埋场水泥厂庞各庄槐房 小红门高安屯垃圾焚烧厂集中设施(独立占地)最终处置出路零散设施集中设施(合建)其它设施张家口、保定、廊坊市林地利用高碑店唐山、天津林地利用平房乡飞灰炉渣石家庄林地利用本区园林绿化厂内堆存本区园林绿化厂内堆存未运行厂内堆存市外处置污泥量:144万吨比例:77%资源化利用率比例:93%3.5 综合评估n 北京市污泥规划实施评估基于现状分析数据构建“评估方法”,从污泥处理率、设施
37、承载力、污水厂泥质达标率、污泥厂泥质达标率、集中处理率、本地处置率进行评估,支撑各区规划编制与政府部门决策。已基本实现无害化、稳定化处理,大部分泥质符合国内外标准,设施能力充足,大量污泥市外处置4 44.1 目标愿景n 规划目标立足北京现实条件,泥水并重、资源统筹,以综合经济效益和碳减排为两大抓手,构建与城市发展相适应的北京市污水处理厂污泥综合处理处置规划系统以现有处理处置条件为基础,分区分类定制适宜工艺路线以多目标近远期方案为支撑,有序引导污泥设施建设时序以综合效益和碳减排为抓手,合理优化设施布局调配方案以常规方案应急预案为保障,综合提升市政基础设施韧性4.2 工艺比选n 专家意见分别邀请王
38、洪臣、郝晓地、陈同斌、王凯军等污泥处理处置领域国内知名专家开展专题讲座郝晓地北京建筑大学教授,从事污水处理教学与科研工作。主要研究可持续污水处理技术、污水处理运行模拟优化技术、污水处理磷回收技术、污水处理碳中和运行技术。王洪臣中国人民大学教授、博士生导师,教授级高级工程师国家生态环境保护科技领军人才、享受国务院政府特殊津贴的专家。现任中国人民大学低碳水环境技术研究中心主任。陈同斌中科院地理所研究员,从事污泥和土壤修复研究及应用30余年,主编或参编土壤污染防治行动计划、城镇污泥处理处置技术指南等10余项国家级规划,主参编10项污泥标准。王凯军清华大学环境学院教授,国家环境保护技术管理与评估工程技
39、术中心主任,主要研究城市与农业废弃物处理与可再生能源技术开发、环境保护政策、标准研究与产业化方向。4.3 泥量预测n 北京市污水处理厂产泥率 东京:现状14 伦敦:现状7 纽约:现状10.5 深圳:现状6,规划6.5 上海:现状7.1,规划7.5 天津:现状7.1,规划8 北京:现状9.5,中心城区9.5,其它区9.7 规划北京拟采用1416纽约伦敦东京国内平均天津上海深圳门头沟房山顺义昌平大兴怀柔平谷密云延庆亦庄通州中心城北京国内外主要城市及北京市各区污泥产泥率对比图9.59.59.58.210.57145.410.911.88.49.95.111.17.78.710.
40、967.17.17.6n 北京市污泥量预测 2035年规划污泥量为225.2万吨/日4.4 承载分析n 林地资源承载力市域可施用污泥林地全市可施用污泥林地资源承载比4.5,可消纳量高于污泥处置需求全市可施用污泥林地面积3355平方公里,34%根据城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质林地用泥质,林地年施年施用量用量不超过30吨/公顷,连续施用连续施用不超过15年限制因素1保护区风景名胜保护区,国家级市级自保区,县级风景名胜区,地表水源保护区不适宜林地:2782平方公里,占总林地28%限制因素3地形坡度城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质及北京林地施用经验,坡度18%以上不宜施用不适宜林地:3129平方公
41、里,占总林地32%限制因素2林地面积考虑小于2公顷林地施用效益较低且不便不适宜林地:498平方公里,占总林地5%补充说明:补充说明:废弃矿山和沙化土壤与平原造林区域重叠,且包含不适宜施用地区(保护区、耕地、水域),作为长期出路存疑4.4 承载分析n 污泥处理设施承载力区域2035年平均日污泥量(吨/日)考虑安全系数1.3现状污泥处理设施规模(吨/日)中心城中心城2960 3848 6128门头沟门头沟80 105 100房山房山432 562 120通州通州421 547 100 顺义顺义422 549 400昌平昌平606 788 300大兴大兴430 559 200 怀柔怀柔116 151
42、 300平谷平谷107 139 100 密云密云123 160 120 延庆延庆80 103 130 亦庄亦庄392 510 260 260 总计总计6170 6170 8021 8021 8258 8258 2035年全市污泥处理设施总规模满足2035年规划污泥量房山、通州、顺义、昌平、大兴、平谷、密云、亦庄现状污泥处理设施规模不足n 垃圾焚烧设施承载力2035年,20%掺烧比例全市规划垃圾焚烧设施总规模不满足35年污泥处理需求中心城、昌平、房山、平谷、密云、延庆和亦庄等区35年垃圾焚烧设施掺烧污泥能力不足区域2035年平均日污泥量(吨/日)安全系数1.32035年垃圾焚烧设施规模(吨/日)
43、可容纳掺烧污泥量(吨/日)中心城中心城29603848101502030门头沟门头沟80大兴大兴43055961001220昌平昌平6067883000600房山房山4325621000500通州通州42顺义顺义422/0549/1491500380怀柔怀柔116/0 151/0 600120平谷平谷107 139 600120密云密云123 160600120延庆延庆80 103 亦庄亦庄392 261 总计总计6170/6170/56315631 7772/7772/72217221 3050030500708070804.4 承载分析n 小结1
44、.市域可用林地资源丰富,满足污泥处置需求市内可施用污泥林地资源承载比4.5,除中心城及亦庄外,均满足区内污泥消纳需求。尤其“生态涵养区”可用林地资源丰富,宜考虑承接区外污泥。2.现状污泥处理设施规模较大,空间分布不均衡北京市现状污泥处理设施总规模远高于2025年污泥处理量,且基本满足2035年污泥处理量(亦庄工业污水可能需焚烧),但大量富余设施能力集中在中心城区,空间分布不合理。3.污泥与生活垃圾掺烧有较大利用空间北京市规划垃圾焚烧设施总规模基本满足2025年污泥处理量,但不满足2035年污泥处理量。随着垃圾分类持续开展,生活垃圾量降低和垃圾热值升高,垃圾焚烧厂存在污泥掺烧的潜在需求。4.5
45、方案优化中心城区污泥处理处置动态优化规划模型n 目标与技术路线模型目标:基于现状北京市中心城区污泥处理处置需求及条件,在不同阶段规划设施动态变化下,以成本和碳排放为衡量标准,通过模型计算提出优化方案,为中心城区污泥处理处置设施规模及调配方案提供决策支持。模型工具:linprog线性规划函数-在线性等式和不等式约束下最小化线性目标函数处理处置“2+2”结构基于Python语言完成linprog函数处理成本计算内核处理碳排放处置碳排放处置成本运输成本运输碳排放污水厂产泥量处理厂规模处置地规模成本碳排放规模各处理厂处理量各处置地处置量两段运输量成本最优碳排放最优边界条件规划方案优化目标n 模型主要参
46、数与变量污泥处理场污泥处置地污水处理厂第一段运输第二段运输pij第i个污水处理厂到第j个污泥处置场的距离qij第i个污泥处置场到第j个污泥处置地的距离ci单位污泥处置成本ei单位污泥处置碳排放xij第i个污水处理厂到第j个污泥处置场的运输量yij第i个污泥处置场到第j个污泥处置地的运输量c0e0单位污泥单位距离运输成本单位污泥单位距离运输碳排放pijcivieiqijxijyij4.5 方案优化中心城区污泥处理处置动态优化规划模型污泥处理处置工艺成本(建设成本+运行成本)E20工程投资(万元/吨)运行成本(元/吨)厌氧消化20-4520-4560-15060-150好氧发酵25-4525-45
47、-160热干化10-2010-20(国产);(国产);30-4030-40(国外)(国外)/干化焚烧30-5030-50(干化国产、焚烧国外)(干化国产、焚烧国外)50-7050-70(干化国外、焚烧国产)(干化国外、焚烧国产)-300(进口流化床干化机(进口流化床干化机&国产流化床焚烧);国产流化床焚烧);-250(国产空心桨叶式干化机(国产空心桨叶式干化机&国产流化床焚烧)国产流化床焚烧)深圳规划院工程投资(万元/吨)运行成本(元/吨)深度脱水+热干化55-8555--560深度脱水+碳化60-9060-9
48、-470焚烧63-8063--700好氧发酵(堆肥)13-1613--390成本参数:1.运输成本:1元/(吨/公里)2.厌氧好氧200元/吨;焚烧300元/吨;蚯蚓养殖100元/吨3.污泥处置地消纳费用:统一40元/吨4.5 方案优化中心城区污泥处理处置动态优化规划模型n 模型参数赋值污泥处理处置工艺碳排放4.5 方案优化中心城区污泥处理处置动态优化规划模型n 模型参数赋值序号碳排大类 碳排放过程明细1间接排放耗电厌氧消化电耗(kWh/(tDS)污泥质量(tDS)电能CO2排放因子(kg/kWh)CO2排放(kg/(tDS
49、)4010.78531.42直接碳排放逸散厌氧消化产沼气率(m/(tDS)甲烷体积分数(%)管路中泄露量(%)污泥质量(tDS)CO2转换比例2200.650.05121150.153碳排放削减发电发电量(kWh/m)污泥质量(tDS)厌氧消化产沼气率(m/(tDS)电能CO2排放因子(kg/kWh)212200.785345.4排放类型排放量直接排放燃烧排放0 0过程排放150.2150.2间接排放31.431.4削减345.4345.4总排放量-163.9163.9厌氧消化序号工艺碳排放大类碳排放过程明细1脱水间接排放耗电单位电耗(kWh/(tDS)污泥质量(tDS)电能CO2排放因子(k
50、g/kWh)CO2排放(kg/(tDS)2810.78521.982间接排放药耗PAM单位药耗(0.35%)(80%含水率)PAM单位碳排放(kg/kg)污泥质量(tDS)0.00353011053干化间接排放耗电单位电耗(kWh/(t水)水质量(t)(按照脱水后80%干化后40%计算)电能CO2排放因子(kg/kWh)803.30.785207.244间接排放耗热单位天然气消耗(Nm/(t水)水质量(t)天然气CO2排放因子(kg/Nm)污泥焚烧排放类型排放量直接排放燃烧排放1793.51793.5过程排放0 0间接排放889.6889.6削减0 0总排放量2683.22683.24.5 方
51、案优化中心城区污泥处理处置动态优化规划模型n 模型优化结果成本(亿元/年)碳排放(吨/年)迭代次数(次)处理处置运输合计处理处置运输合计现状2.80.43.2-1238429-809/成本最优2.8(1%)0.3(28%)3.1(5%)/17碳排放最优/-1403(13%)308(28%)-1095(35%)15定福庄稻香湖永丰肖家河清河清河二北苑北小河酒仙桥五里坨吴家村卢沟桥槐房小红门高碑店高安屯高安屯烧河西to高安屯to小红门to鼎创鑫to润和源to高安屯to净泽源to净泽源to延庆to高安屯北京市中心城污泥处理处置碳排放优化方案示意1.总体效果:中心城区污泥处理处置市场化运营已经较为合理
52、,有一定优化空间,尤其在运输和碳减排方面空间较大2.工艺选择:通过优化方案计算,从直接运行成本和碳减排角度都更倾向于厌氧消化+土地利用5 5n 实施建议1.政府统筹,强化污泥全生命周期管控建议市人民政府牵头,市区各相关部门及单位高度协调配合,明晰各环节责任主体及职责,重点强化污泥处理处置全生命周期监管和监测,由“部门独立管理”转向“城市综合治理”,实现污泥处理处置产业链的完整闭合。2.多措并举,保障污泥土地利用出路稳定建议采取综合措施保障我市污泥土地利用处置出路的长效稳定。一是加强部门协同,依托试点工作成果制定我市污泥林地施用推广实施方案,有序推进污泥市内土地利用。二是强化区域统筹,政策引导实现京津冀地区协同,保障污泥外埠处置消纳工作的安全有序。三是健全法规标准,制订污泥处置技术细则确定施用范围、施用量、施用方法及施用期限等内容,制订污泥处置后环境影响评价技术指南明确评价指标、监测频率、评价方法、应急防控措施等内容。3.协同处置,提升市政基础设施系统韧性建议“十四五”时期进一步加强污泥与生活垃圾协同焚烧处理及餐厨垃圾协同处理,结合本地实际条件和需求逐步优化污泥处理处置工艺,提前预留城市空间条件,统筹提升我市市政基础设施系统韧性。