兩岸下水道污泥減量化與資源化技術發展及市場概況

永續發展股份有限公司 薛穆棨 經理

壹、 前言

　　在城市或產業的發展中，污染一項是伴隨而來的重要課題，有鑑於兩岸在經濟及產業成長的過程中有著相似及雷同的經驗，因此在環保處理上的課題也會有同樣必須面對的問題，其中污泥的處理與資源化便是現今社會必須面對的瓶頸，其不僅關係著國民健康，更代表一個區域、地方乃至於國家對整體發展的進步和實力，因為沒有成功的處理技術、方式與運轉模式，那所謂之環保也將是空談。

　　臺灣環保產業發展較早，有關污泥處理技術亦較早進行，而中國大陸自西元2010年11月26日，由其環保部頒布《關於加強城鎮污水處理廠污泥污染防治工作的通知》以來，便逐步加強對污泥處理的管控及處理方式的發展；其在《「十二五」全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》中也提出按照「安全環保、節能省地、循環利用、經濟合理」的原則，加快污泥處理處置設施的建設，預計「十二五」期間（西元2011年至2015年）全中國大陸規劃建設城鎮污泥處理處置達規模518萬公噸/年；另外，中國大陸國家發展和改革委員會於西元2015年1月頒布《關於制定和調整污水處理收費標準等有關問題的通知》，明確將污泥處理的費用納入污水處理費當中，政策方面更明確表示廢污水造成之環境問題，其「水」與「泥」必須同步處理。由此可知，中國大陸也逐漸正視污泥處理的重要性，而其資源化利用的潛力，也將帶動相關產業的發展，

　　有鑑於一個成熟且完備的永續發展社會，環境保護不單只針對污染防治技術，更需要完備的市場機制和法規才能帶動整體工作的發展，以下分析兩岸市政污泥市場之比較與評估。

貳、 兩岸下水道污泥處理和資源化現況

(一) 臺灣下水道污泥現況

　　臺灣《下水道法》自西元1984年公告以來，臺灣民生下水道系統便蓬勃發展，而截至西元2009年依據內政部營建署報告推估，污水處理量已然達8億64,08萬1,998公噸/年^[1]，而根據行政院環保署西元2012年年及內政部營建署西元2014年的調查結果^[2]，我國運轉中都市污水處理廠約64座，每日產生超過共200公噸污泥餅（含水率平均約80%），其中北部地區下水污泥產量即占總量之72%；中、南部則各占8%及19%；外島地區約占1%。目前臺灣污泥處理方式大約分為生物處理、物理處裡（乾燥及固化）、熱處理（鍛燒、焙燒及氣化）及掩埋等（如圖1），目前又以掩埋處理為大宗，但有鑑於臺灣土地取得不易，而污泥實可視為資源物的一環，因此就長遠觀點來看，不論政府或民眾都朝將污泥有效減量與資源有效利用之方向推動以解決污泥處置的問題。

　　由於下水道污泥多屬有機污泥，因此為了有助污泥減量及資源化的順利推動，在污泥的中間處理上目前臺灣也以乾燥或調理作為最終處置的前置作業。調理之部分主要重視先將既有污泥餅（含水率85%）以化學處理方式破壞污泥餅胞內水後將其含水率降低（60%至65%）再進行後續最終處置；而乾燥則是利用熱能使水分脫離，將污泥體積先減量至原污泥餅之30%至40%以下，再進行後續處理，但不論是哪一種方式皆是先達到穩定化效果，有利於後續各類型之再利用推動（如輔助燃料汽電共生、保溫材料、水泥原料或製磚等）。另外，內政部營建署亦積極規劃具備厭氧消化槽之大型污水處理廠設置污泥乾燥設施，以達減量及資源循環再利用之成效。 　　為達上述污泥資源化的目標，內政部營建署目前也在臺灣北、中、南部設置示範廠，協助宜蘭、臺中與臺南三縣市辦理示範驗證計畫；其中宜蘭縣規劃將污泥進行低溫碳化，轉換成燃煤鍋爐可用之燃料，而臺中市則規劃將污泥進行氣化轉換成氣態燃料；臺南市則規劃採用污泥燒結，將污泥轉製為輕質骨材或水陶石等營建園藝材料。內政部營建署統計之臺灣污泥量穩定之營運中污水處理廠污泥處理處置方式如下表1所示。

表1臺灣污泥量穩定之營運中污水處理廠污泥處理處置方式

項次	廠別	處理方式	處理比率	去處補充說明
1	宜蘭水資源回收中心	掩埋處理	100%	五結鄉衛生掩埋場
2	羅東水資源回收中心	掩埋處理	100%	五結鄉衛生掩埋場
3	六堵污水處理廠	熱處理	100%	乾燥後調配製造培養土基材、土壤改良劑、工程填地材料
4	迪化污水處理廠	掩埋處理	12%	宜蘭縣五結鄉衛生掩埋場、桃園縣民間掩埋場等
		非焚化熱處理	80%	乾燥後調配製造土壤改良劑、建築材料、填充材料
				乾燥後調配製造土壤乾燥料
		焚化處理	8%	台中縣烏日焚化廠
5	八里污水處理廠	掩埋處理	20%	桃園縣民間掩埋場
		非焚化熱處理	80%	乾燥後調配製造建築原料及水泥副原料、有機質肥料及栽培介質之原料
6	林口水資源回收中心	非焚化熱處理	100%	乾燥後調配製造培養土基材、土壤改良劑、工程填地材料
7	林口南區污水處理廠	非焚化熱處理	100%	乾燥後調配製造培養土基材、土壤改良劑、工程填地材料
8	福田水資源回收中心	掩埋處理	100%	台中市文山垃圾掩埋場
9	台中港特定區污水處理廠	作為製磚及人工粒料之原料	10%	乾燥後混練造粒或製磚
		非焚化熱處理	90%	乾燥後調配製造培養土基材、土壤改良劑、工程填地材料
10	安平污水處理廠	掩埋處理	100%	台南市城西掩埋場
11	高雄市中區污水處理廠	焚化處理	100%	高雄市南區資源回收廠

資料來源：內政部營建署「全國都市污水處理廠污泥等廢棄物處置方式評估及工程規劃」，西元2010年。

(二) 中國大陸下水道污泥處理現況

　　中國大陸由西元1980年起至西元2010年「十一五」計畫結束為止，污水處理廠的數量由原本的37座增加至3,000多座；根據《城市建設統計年鑑》，截至西元2014年底，全中國大陸設市城市、縣累計建成污水處理廠3,717座，污水處理能力約1.51億CMD，每年更產生高達3,000萬公噸至4,000萬公噸含水率為80%左右的污泥^[4]，其數量與規模若無法有效管理，將會是環境的一大隱憂，故有「治水不治泥等於白治」一說，而隨著快速興建的污水處理廠和相關配套管網設施日趨完善，污泥處理將成為中國大陸水污染處理領域值得關注的重點。^[5]

　　中國大陸清華大學水政策研究中心主任傅濤預測，到西元2015年中國大陸全年城鎮污水處理廠之濕污泥（含水率80%）產生量將達到3,359萬公噸。而隨著「十三五」規劃的到來，中國大陸污泥量還會再逐步增加，預計至西元2020年產量將達到6,000萬公噸至9,000萬公噸^[6]，且尚不包括工業廢水處理後所產生的污泥。

　　而有關中國大陸的污泥處理現況及技術相關政策，目前中國大陸的污泥處置狀況較為混亂，直至西元2009年才公布《城鎮污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術政策（試行）》，此份文件明確規定中國大陸的污水處理費應包括污泥處理處置費用，確保污泥處理正常穩定營運，在「十二五」期間中國大陸中央和地方政府進一步推動污泥處理處置工作，西元2011年住房和城鄉建設部頒布《城鎮污水處理廠污泥處理處置技術指南（試行）》，其中對於污泥處理處置的技術、應變處置及風險管理提出相應的規範指導，內容又包含污泥之鹼性發酵技術、磷回收技術、高固體厭氧消化及預處理強化厭氧消化技術等，由此時起中國大陸廢污水處理技術觀念亦從「處理」朝向「生產」發展，因為在污水處理系統不僅限於污染物的去除，而應將污水視為資源，從中獲取可用之水及物質（即所謂中水回用），同樣中國大陸污水處理產業也由提高污水接管普及率、優化處理廠營運管理、污泥資源化及水資源回收在利用等各方面開始進行全面防治產業的發展與升級。

　　目前中國大陸污泥無害化處理率偏低，有重污水處理但輕污泥處置的現象，在中國大陸部分地區，污泥處理率僅為20%至25%，且僅有部分發達之城市的生活污水處理廠進行污泥穩定化，而經過穩定化處理的污泥只有約13%進一步被再利用（農業、水泥窯或發電廠之替代燃料），絕大部分城市的污泥未經任何處理，只經過脫水後簡易掩埋，不僅造成土壤污染也占用大量土地，日後更可能有土壤及地下水污染的後遺症，污泥處理穩定性問題日益嚴重；但隨著污水處理廠增多，污泥處理及資源化的設施與技術發展前景看好，加上部分地區民眾環保意識的逐漸增加，並多次發生如癌症村等重大公衛事件，污泥的處理問題已刻不容緩，且中國大陸政府計畫性投入大量污泥處理費用也將會使污泥處理問題規範化，其國務院於西元2015年4月頒布之《水污染防治行動計劃》也設下現有污泥處理處置設施應於西元2017年底前基本完成升級，地級及以上城市污泥無害化處理處置率應於西元2020年底前達到90%以上的目標。^[8]

　　依目前中國大陸污泥處置狀況來說，主要還是以掩埋為主，除因中國大陸地廣物博，亦因該種處理方式之成本最低，但該種處理方式不僅占用土地且可能造成二次污染；因此「十二五」期間中國大陸中央規劃擴大對於污泥處置的投入資源；其中污泥發電對於中國大陸的污水處理廠是一項相對有優勢的選擇，經過厭氧發酵或污泥調理的污泥，產生可燃燒發電的沼氣；根據中國大陸相關政策，企業可再生能源發電可享有高於煤電的電價，並免徵所得稅和增值稅的優惠，此一方式實在值得讓能資源短缺之臺灣做為借鏡。

參、 技術種類及成熟度

　　根據先進國家的經驗，環境保護工作的發展趨勢依序為(1)廢污水處理(2)污泥處置(3)土壤及地下水污染整治，而在兩岸的發展上臺灣目前的處理經驗跟發展仍較中國大陸快，但在中國大陸產業、人口發展及生活需求的狀態下已有後來居上的趨勢，尤其以污泥再利用於能資源發展上已可作為技術的輸出者，目前兩岸常見與常用之技術整理分析如下表：

　　由上述技術來說兩岸推動污泥再利用的主要因素為傳統處理方法逐漸受到限制，雖然掩埋處理仍然是世界各國較為普遍的方式，但其也逐漸被禁止或廢止，由於環境管理趨於嚴格、有機物降解排放大量溫室氣體、掩埋滲出水之二次污染、占用大量土地資源等因素，就長遠觀點來看掩埋法不是一種永續的污泥管理方式，而未來趨勢將是用於焚化過程產生能源利用，焚化後產生的底渣或飛灰再作為其他再生材之利用。

　　當各界意識到污泥是一種資源時，其利用方式包括土地利用、能源回收、替代燃料、建築材料、以及利用焚化新技術從中回收物質等；目前兩岸各地產生的污泥大多數都至少經過脫水和穩定化處理，但考量各種方式之優缺點，吾輩以溫室氣體排放作為制定污泥管理規劃為重要因素之一，因在先進國家污泥處理和處置為水處理行業最大的溫室氣體排放來源；亞洲開發銀行根據《地方政府行動議定書》(Local government operations protocol)的系統方法，將重複計算排放的可能性降至最低，針對用電、固定污染源、短期排放、掩埋、焚化、使用聚合物等，以及污泥作為土壤利用以取代化肥產生的溫室氣體進行評估；污泥處置中之排放大部分來自於能源消耗和其運輸環節，而非來自處理過程或直接產生氣體，該研究將15種成熟的污泥處理程序納入評估，並參考英國水務研究組織(UK Water Industry Research)開發的方法，其中強調能源回收以減少碳足跡的觀點，結果如表3所示^[8]。

表3 污泥處理技術方法之碳足跡

編號	技術方法	碳足跡
1	熱水解、厭氧消化、沼氣利用、熱乾燥（水分含量為10%）、煤替代品（發電廠水、水泥窯）	-500
2	熱水解、厭氧消化、沼氣利用、掩埋（利用掩埋氣體）	0
3	熱水解、厭氧消化、沼氣利用、土地利用	200
4	厭氧消化、沼氣利用、堆肥、土地利用	450
5	厭氧消化、沼氣利用、土地利用	950
6	熱乾燥（水分含量為10%）、煤替代品	1,300
7	堆肥、土地利用	2,400
8	熱乾燥、氣化法、能源回收	4,750
9	石灰穩定法、土地利用	4,900
10	熱乾燥、焚化、熱回收	5,900
11	掩埋並利用掩埋氣體	6,200
12	厭氧消化、沼氣利用、掩埋（不進行掩埋氣體利用）	6,300
13	熱乾燥（水分含量為65%）、土地利用	7,600
14	熱乾燥（水分含量為40%）、土地利用	10,000
15	掩埋（不進行掩埋氣體管理）	30,000

註：	以典型的市政污水處理廠為例（日處理量10萬立方公尺，產生80公噸含水率為80%的脫水污泥）；碳足跡單位為年CO2排放當量（公噸）。

資料來源：亞洲開發銀行東亞局^[8]

　　根據上述技術也可發現，污泥處理技術已由傳統掩埋開始向前推進，這對市場不僅是一個有利的方向，也是對環境的整體的友善改變。

肆、 未來展望及結語

　　當人類文明越發達下水道系統就相對的需要，但在享受文明及便利的同時亦需省思最終產物終究要面對，而兩岸不論經濟發展、產業型態、生活方式乃至於環保進程皆有相當程度之相似之處，因此在下水道污泥的處理方式及發展上大陸應可借鏡臺灣作為發展之參考，目前臺灣的下水道污泥處理多以掩埋為主，加上政府對於下水道污泥處理之發展並非重點，就算有建議以堆肥或其他再利用方式進行，也因市場規模跟經濟可行性不足而窒礙難行，加上再利用市場允收之標準不一，造成污泥經處理後所產生之產品品質不穩定，且目前無相關國家標準或有關規範依循，難為許可核發機關認同作為產品；另也因廢棄物經處理及再利用後之資源化產品在銷售上常需與一般原料產製產品競爭，如無法降低成本或政府提供優惠措施，或一般原物料供需充足價格降低時，將導致再利用產品去化管道受限。

　　以下水道污泥經燒製再利用製磚為例，其品質相較亦不易控制，市場競爭性不足，可能導致污泥經處理或再利用的「粒料或低強度混凝土」產品，衍生廠內堆置或棄置之疑慮，故若配合相關法令之使用規範訂定再利用產品之使用率，將能解決再利用產品之使用率不佳之問題。^[9]

　　下水道污泥管理策略以及技術的選用須因地制宜，考慮各地的情況、需求、財政、經濟乃至於民情，沒有一種「放之四海而皆準」的方式，處理及再利用過程也須經過審慎評估，確保其不會對公共衛生及環境帶來危害，管理過程的透明度和提高公眾對於污泥處理的認識及信心也至關重要。此外，污泥再利用之衍生產品的風險評估、品質、市場供需狀況等也會影響整體方案的可行性，這部分也為兩岸在污泥管理策略研擬方面值得進一步探討的問題。而未來因應策略建議如下:

(1)	應全面檢討再利用管理辦法之污泥再利用用途及產品規定，並研訂產品之環境相容性國家標準，確保再利用產品之品質。
(2)	強化污泥再利用產品管理提高使用效率，並對末端出處的市場接受度加以推廣。
(3)	協助輔導堆肥、製磚、水泥廠等再利用機構收受污泥，合理規範真正落實處理量分配。
(4)	協調大型焚化廠收受下水道污泥，並真正落實使用者付費的觀念，污水費之費用應加入污泥處理費用，教育大眾環境保護人人有責。
(5)	提升污泥處理技術加強評鑑管理；修正公民營廢棄物清除處理機構許可管理辦法及事業廢棄物再利用管理辦法，納入技術提升輔導或補助規定及評鑑管理制度。
(6)	建議辦理處理技術提升輔導，研議修正公民營廢棄物清除處理機構許可管理辦法，納入獎勵技術升級與設備更新規定。
(7)	輔導研究其他可行之再利用技術，如碳化、氣化、RDF及焚化發電等。
(8)	兩岸或可合作研擬制定統一的污泥再利用衍生產品允收標準、風險評估方式、產品管理模式及標準，協助解決下水道污泥處理問題，帶動相關市場發展。

　　成功且可永續經營的下水道污泥（資源物）處理應由市場機制決定其走向，政府應正視的是規範及整體方向之可行性，而非靠經濟保護或利益團體走向而導致供需平衡失調，正向面對國家的整體發展，方為可行之道，也才是下水道系統健全運轉之開始。

參考文獻

1. 內政部營建署，污水處理廠節能計畫－期末報告書，西元2011年5月。
2. 財團法人中興工程科技研究發展基金會，臺灣下水道發展策略，西元2002年6月。
3. 前瞻產業研究院，《2015-2020中國污泥處理處置深度調研與投資戰略規劃分析報告》，西元2015年8月。
4. 中國大陸國家統計局，《城市建設統計年鑑》，西元2014年。
5. 孔祥娟，中國大陸住房和城鄉建設部科技發展促進中心，過渡期的城鎮污泥處理處置，水工業市場（2015年第4期），西元2015年6月。
6. E20研究院，《2014年中國污泥處理處置市場分析報告（最新）》，西元2014年12月。
7. 中國大陸國務院，《「十二五」全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》，西元2012年4月。
8. 亞洲開發銀行，促進中國城市污水處理廠污泥資源化利用，西元2012年。
9. 行政院環境保護署，污泥處理現況檢討及因應策略，西元2014年1月。