本文深入學(xué)習(xí)思考了“Evaporis 2E兩段式干化機(jī)組”基于場(chǎng)景的創(chuàng)新思維和價(jià)值，總結(jié)了其場(chǎng)景式創(chuàng)新的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：中間環(huán)節(jié)與支點(diǎn)作用、功能復(fù)合與系統(tǒng)尋優(yōu)、精益摻燒與協(xié)同增長(zhǎng)。文章還回顧了污泥熱干化技術(shù)的發(fā)展歷程，以及在中國(guó)的應(yīng)用實(shí)踐，特別是蘇州工業(yè)園區(qū)“三廠共享、協(xié)同增長(zhǎng)”的案例，展示了如何通過(guò)技術(shù)與場(chǎng)景的創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)環(huán)境、社會(huì)與商業(yè)的系統(tǒng)性增效增益。

8月9日，滂沱大雨下的北京西郊，一隊(duì)設(shè)計(jì)院和運(yùn)營(yíng)單位的專家聚集到了剛剛落成的兩山科匯館·產(chǎn)品中心，這次，他們不是為了什么大項(xiàng)目，而是要商議一件“小”事：命名。

當(dāng)天下午，首批以中文地名命名的中國(guó)自主創(chuàng)新的四大組合工藝正式發(fā)布，紀(jì)莊子-高碑店-白龍港-唐家沱，勾勒出一副非常有趣的環(huán)保創(chuàng)新歷史畫軸。

我說(shuō)“小事”，因?yàn)槊麑?shí)在不是什么大動(dòng)作，我說(shuō)意義不小，在于這命名的背后有對(duì)中國(guó)式創(chuàng)新的特別認(rèn)識(shí)和思辨。事件引發(fā)了熱烈討論，核心爭(zhēng)議在于這里的“中國(guó)自主”到底展現(xiàn)在哪里。

我的思考，是在于應(yīng)用場(chǎng)景。場(chǎng)景是工藝產(chǎn)品在應(yīng)用交互當(dāng)時(shí)當(dāng)刻“人機(jī)法料環(huán)”等相關(guān)要素的集合，四大工藝的場(chǎng)景式創(chuàng)新意義并不一定還是他們最初時(shí)的模樣，而更在于以他們?yōu)槠鹗嫉暮罄m(xù)迭代中的創(chuàng)變“過(guò)程”。

本文首先關(guān)注四大工藝中最年輕、最時(shí)尚、最典型中西結(jié)合的“唐家沱污泥處理工藝”，聚焦其內(nèi)核“兩段式干化機(jī)組”，嘗試以創(chuàng)新的系統(tǒng)視角看場(chǎng)景，洞悉這類場(chǎng)景式創(chuàng)新發(fā)生發(fā)展的底層邏輯?？偨Y(jié)為：

1、中間環(huán)節(jié)與支點(diǎn)作用

2、功能復(fù)合與系統(tǒng)尋優(yōu)

3、精益摻燒與協(xié)同增長(zhǎng)

萬(wàn)法歸源，讓我從它的大類歸屬“熱干化”讀起。（注：本文涉及“兩段式干化”的技術(shù)內(nèi)容均學(xué)習(xí)自《得利滿水處理手冊(cè)》和公眾號(hào)“奔跑的環(huán)保人”，以下不再一一標(biāo)注。）

01污泥的熱干化

污泥在最終處置前，根據(jù)含水率或干度狀態(tài)可分為液態(tài)污泥的處理和脫水污泥的處理兩段流程，前者包括濃縮、機(jī)械脫水、厭氧消化等；脫水污泥的處理包括堆肥、干化、焚燒等。干化，包括自然干化、機(jī)械干化、生物干化和熱干化，是經(jīng)過(guò)常規(guī)脫水后進(jìn)一步處理的環(huán)節(jié)，也被視作焚燒、做建材、土地利用等處置過(guò)程的預(yù)處理。

由于機(jī)械脫水存在性能極限，熱干化已成為污泥安全處置一種不可或缺的工藝。它以熱源加熱污泥使水分蒸發(fā)而深度降低含水率，其過(guò)程應(yīng)主要關(guān)注以下要點(diǎn)：

加熱方式：通常采用熱空氣、蒸汽或?qū)嵊偷纫灾苯踊蜷g接方式將熱量傳遞給污泥。

溫度控制：一般在一百至數(shù)百攝氏度不等，根據(jù)不同的工藝和要求進(jìn)行選擇調(diào)整。

干化效果：主要是含水率的選擇和控制，包括半干（通常30-60%）和全干（通常10-20%）等。

能量消耗：包括電能、蒸汽或燃料等用量，以及余熱利用等節(jié)能降耗的方式。

后續(xù)影響：儲(chǔ)存、運(yùn)輸、熱值管理、資源化途徑、尾氣等。

污泥熱干化根據(jù)加熱方式可分為直接加熱、間接加熱和直接-間接聯(lián)合加熱。

直接加熱的代表有轉(zhuǎn)鼓式、帶式、噴霧式、流化床式等，熱源與污泥直接接觸而實(shí)現(xiàn)快速蒸發(fā)；間接加熱的代表包括槳葉式、圓盤式、薄層式等，利用中間傳熱介質(zhì)將熱量傳導(dǎo)給污泥而完成熱交換。

直接-間接的比較關(guān)系好似一對(duì)陰陽(yáng)，相生相斥。

直接式的優(yōu)勢(shì)在于傳熱效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、處理能力大，系統(tǒng)安全性、物料品質(zhì)和特性的穩(wěn)定性是相對(duì)劣勢(shì)；間接式的優(yōu)勢(shì)在于安全、穩(wěn)定、能源利用效率高、尾氣處理成本低，相對(duì)劣勢(shì)在于傳熱效率受限、設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、污泥適應(yīng)性有限。

在此基礎(chǔ)上，直接-間接的巧妙聯(lián)合使克服了以上各自獨(dú)立時(shí)的弱項(xiàng)而兼容并蓄，綜合優(yōu)勢(shì)得以放大凸顯，其代表便是蘇伊士“薄層+帶式”Evaporis 2E兩段式干化。

污泥熱干化的創(chuàng)新史不長(zhǎng)，大概只算20世紀(jì)80年代至今的40年左右，但若以其核心設(shè)備“熱工干燥技術(shù)”來(lái)看，則幾乎伴隨著工業(yè)革命不久就已經(jīng)誕生了，早期多用于食品、制藥等加工生產(chǎn)中。

在水處理領(lǐng)域，污泥的處理處置需求是從20世紀(jì)初活性污泥法的發(fā)明開始出現(xiàn)。那時(shí)因?yàn)榱窟€很少，更多采用自然晾曬或剛出現(xiàn)的機(jī)械脫水方式簡(jiǎn)單處理；從20世紀(jì)70年代的中國(guó)可以看到工業(yè)化早期時(shí)的景象，老百姓把污水污泥視作寶貝，一般是直接作為肥料使用。

但到了20世紀(jì)80年代前后，污泥在西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)用、填埋、投海上開始受到各種限制，先進(jìn)干燥解決方案因此而引入污水污泥行業(yè)，“熱干化”很快推廣開來(lái)。

80年代之前，干燥技術(shù)和環(huán)保場(chǎng)景的交集很少，并行發(fā)展，各自完善。其間，干燥機(jī)從噴霧式到帶式到流化床式，從槳葉式到圓盤式依次發(fā)明發(fā)展，其核心的創(chuàng)新在于干燥的效率、產(chǎn)品物料的質(zhì)量等，在引入環(huán)保之前其實(shí)已達(dá)到一定的成熟度。

80年代后的整個(gè)20世紀(jì)末都可視為熱干化技術(shù)產(chǎn)品融合現(xiàn)代環(huán)保的場(chǎng)景迭代期，尋求功能適配和特定性能的提升。

就在這個(gè)時(shí)期，污泥專用臥式薄層干化機(jī)發(fā)明，用于污泥處理的帶式干化機(jī)也逐漸發(fā)展成熟。

世紀(jì)之交，蘇伊士旗下得利滿公司申請(qǐng)了INNODRY的發(fā)明專利，即是現(xiàn)在EVAPORIS 2E兩段式干化的前身，其后在法國(guó)、瑞典、波蘭、中國(guó)等國(guó)家陸續(xù)落地應(yīng)用，不斷自我完善的同時(shí)，代表“污泥熱干化”對(duì)創(chuàng)新發(fā)展的方向做出了前沿探索。

以其在中國(guó)的20年發(fā)展為例，在“環(huán)保場(chǎng)景”之后，又與“中國(guó)場(chǎng)景”相交相融，中國(guó)的創(chuàng)新者對(duì)本土四大熱處置場(chǎng)景的解析和實(shí)踐起到了的決定性作用—

2009年，重慶唐家沱污水處理廠污泥裝置投產(chǎn)，含水率至10%后作建材利用。

2011年，蘇州工業(yè)園區(qū)污泥干化一期投運(yùn)，含水率至10%-20%后與煤電摻燒。

2016年，天津?yàn)I海污泥干化項(xiàng)目投產(chǎn)，含水率至10%與垃圾摻燒。

2021年，西咸新區(qū)灃西新城項(xiàng)目投運(yùn)，含水率至15%后做熱解氣化處置。

我以“其根本目標(biāo)是為了誰(shuí)”而將這四大場(chǎng)景一分為二，貼近水廠側(cè)如唐家沱稱為“水場(chǎng)景”，貼近處置端如蘇州工業(yè)園，稱為“固場(chǎng)景”。

水場(chǎng)景為了解決水的衍生問(wèn)題，是強(qiáng)制的、被動(dòng)的、成本中心的、單一的、分散的、末端的；固場(chǎng)景為了更好的最終處置，是自發(fā)的、主動(dòng)的、價(jià)值中心的、中轉(zhuǎn)的、集中的、協(xié)同的。

場(chǎng)景式的價(jià)值也許并不會(huì)強(qiáng)烈地體現(xiàn)在“理論技術(shù)”中，要帶上洞察力的眼鏡才會(huì)發(fā)現(xiàn)，恰恰是以上應(yīng)用場(chǎng)景中強(qiáng)烈的沖突，引導(dǎo)了功能性能系統(tǒng)性創(chuàng)新的發(fā)生發(fā)展，在這個(gè)粗放、無(wú)序、三不管的污泥市場(chǎng)中，探索著穩(wěn)定、安全、效益化的既要又要。

02場(chǎng)景創(chuàng)新一

中間環(huán)節(jié)與支點(diǎn)作用

污泥的困局由來(lái)已久，但似乎直到近些年才真正成為迫在眉睫的課題。其中的最根本是終端處置去路的不暢通。填埋不可持續(xù)，建材產(chǎn)能過(guò)剩，堆肥銷路受阻，焚燒費(fèi)用高昂。

解題之道有二：一是找到穩(wěn)定疏通去路的方法，亦或另辟出一條顛覆性的新通路；二則是沿著以上路線做優(yōu)化，緩和主要矛盾如成本問(wèn)題、安全問(wèn)題、模式問(wèn)題、碳排問(wèn)題等，尋求分時(shí)分步破局。

“熱干化”參與了其中多條普適性“暢通”路線的構(gòu)建，上海為代表的干化-焚燒(獨(dú)立/協(xié)同)、北京/天津?yàn)榇淼膮捬?干化-土地利用，廣州為代表的干化-摻燒，是最典型的代表。

以上熱干化，都是中間環(huán)節(jié)。而但凡有它的存在，就往往會(huì)是問(wèn)題難題的集中所在，矛盾在于，它卻一直遭受了最普遍的忽視。

于“水場(chǎng)景”而言，人們大多時(shí)候都只聚焦在前端脫水環(huán)節(jié)，要么只求完成任務(wù)，要么就走捷徑想盡量少惹麻煩，對(duì)于下游如何，既沒義務(wù)，也沒能力；“固場(chǎng)景”則身限自己的方圓，以垃圾廠為例，不想摻有時(shí)又不得不摻，想摻了卻不知怎么摻，便只勉強(qiáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，模糊處理，對(duì)于上游如何，既不明所以，也無(wú)法控制。

也正是因?yàn)榇嬖谶@“中間”環(huán)節(jié)，水場(chǎng)景和固場(chǎng)景間要“溝通”清楚頗不容易，缺乏基礎(chǔ)性共識(shí)，沒有顯效性動(dòng)力。

因此，一個(gè)優(yōu)質(zhì)熱干化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首要應(yīng)是在這“水-固”場(chǎng)景間做好連接，不能冷了任何一頭。卓越者更進(jìn)一步，致力于創(chuàng)造支點(diǎn)效應(yīng)。

以卓有成效的干化產(chǎn)品作“支點(diǎn)”支出“系統(tǒng)效益”，就是蘇伊士對(duì)該類產(chǎn)品的價(jià)值主張：精益化壓實(shí)的一端是技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)，效益化撬起的一端是連接、增長(zhǎng)和共贏。精益達(dá)成共識(shí)，效益就是動(dòng)力。

兩段式干化機(jī)組的入口含水率高可至80%，出口可低至10%，以下在二者之間，存在多個(gè)指標(biāo)梯度可調(diào)可控。向上游，薄層式第一段溝通“水場(chǎng)景”，可適應(yīng)所有污泥工況，并以最優(yōu)效率達(dá)成任務(wù)，向下游，帶式第二段溝通“固場(chǎng)景”，根據(jù)去向設(shè)計(jì)為合適的含水率、出泥性狀等。

所謂“支點(diǎn)”支出來(lái)的效益，一方面在于向內(nèi)部的節(jié)能降本，二表現(xiàn)在向外的多維延展，追求更大邊界的系統(tǒng)效益。

03場(chǎng)景創(chuàng)新二 

功能復(fù)合與系統(tǒng)尋優(yōu)

要達(dá)效益，需要先談效率。

在效率時(shí)代，薄層式干化是同類競(jìng)爭(zhēng)中的王者。

它因通過(guò)轉(zhuǎn)子將濕污泥分布于熱壁表面形成很薄的物料層而得名，其高效的原理并不難理解，就好比路邊攤的攤煎餅，污泥被以極薄的一層平鋪到筒壁上，蒸發(fā)的速度自然極快。

為了突破物理功能的邊界，效率到達(dá)極限后跨出界面尋求復(fù)合，二段帶式的加入也不能是簡(jiǎn)單“1+1”的加和關(guān)系，而要考慮如何才實(shí)現(xiàn)“整體大于局部之和”。

以系統(tǒng)思維思考，一段極高的效率是二段增強(qiáng)回路的基礎(chǔ)，二段的效益目標(biāo)則為一段制造調(diào)節(jié)回路。兩段式在功能創(chuàng)新上的精華即在這陰陽(yáng)交互的界面中，使：1創(chuàng)造各自的最佳效率區(qū)間；2巧妙的利用好粘滯區(qū)；3實(shí)現(xiàn)節(jié)能精益。

激發(fā)由“效率”向“效益”升維的功能復(fù)合形成了以下性能特點(diǎn)：

出泥干度和性質(zhì)。干化后的污泥呈現(xiàn)出一定粒徑均勻的顆粒形態(tài)，以便于后續(xù)的運(yùn)輸、儲(chǔ)存，并為進(jìn)一步潛能價(jià)值的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

能耗和能量管理。通過(guò)工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高能源利用效率，并配置能源管理和調(diào)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能的系統(tǒng)尋優(yōu)。

極致安全。實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)備的本源性安全，和干化后污泥產(chǎn)品持久性安全，包括過(guò)程中的粉塵、含氧量，干燥后的污泥溫度等。

熱干化往往是整個(gè)污水-污泥系統(tǒng)中最大的能耗單元，因此節(jié)能降耗是功能實(shí)現(xiàn)之上第一重要的效益表現(xiàn)。在同樣含水率目標(biāo)的需求中，兩段式較一段式有明顯的投資上的劣勢(shì)，但若拉長(zhǎng)時(shí)間線算一筆運(yùn)營(yíng)帳，兩段式相對(duì)減少的30%能耗，更適用于追求持久性累積性效益的用戶，是典型用CAPEX換OPEX的創(chuàng)新取舍。

“精益”更體現(xiàn)在“變治理為制造”的過(guò)程，生產(chǎn)長(zhǎng)久穩(wěn)定、棒狀顆粒態(tài)、相對(duì)高熱值的資源化原料，為后續(xù)處置創(chuàng)造了更優(yōu)條件，與下游產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)形成更深度的協(xié)同，收獲的經(jīng)濟(jì)收益、生態(tài)價(jià)值，省卻的反復(fù)再投資、檢維修成本等，又是一個(gè)用OPEX換回CAPEX的過(guò)程。

04?場(chǎng)景創(chuàng)新三 

精益摻燒與協(xié)同增長(zhǎng)??

污泥協(xié)同焚燒是兩段式干化最成熟的場(chǎng)景之一，包括了燃煤電廠協(xié)同，垃圾焚燒廠協(xié)同，工業(yè)窯爐協(xié)同三類子場(chǎng)景。

三個(gè)場(chǎng)景于“為什么要協(xié)同”有不同的初心，導(dǎo)向?qū)Α叭绾螣暮谩辈煌亩x。燃煤電廠作為輔助燃料，能替代多少煤炭、對(duì)發(fā)電效率的影響是重點(diǎn)；垃圾焚燒廠填充吃不飽的產(chǎn)能，摻多少、怎樣摻才能不影響設(shè)備和環(huán)保成為最重點(diǎn)；工業(yè)窯爐在于向綠色化轉(zhuǎn)型，但需要注意對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和正常運(yùn)行的影響。

針對(duì)這三個(gè)協(xié)同場(chǎng)景，即便應(yīng)用同一款產(chǎn)品，其細(xì)部設(shè)計(jì)仍有較大區(qū)別。而它們又都可歸屬于一類區(qū)域統(tǒng)籌的場(chǎng)景，即依賴政府或某一組織做好系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)。污泥的加入，看似只是幾種燃料或污染物的混合，其實(shí)于空間尺度和時(shí)間尺度上都發(fā)生了本質(zhì)變化。

此時(shí)，所謂“效益”也隨之而成為系統(tǒng)性的效益，包括以下三個(gè)維度—

社會(huì)效益-公共事業(yè)的屬性目標(biāo)：深度融合環(huán)境服務(wù)、公共服務(wù)、工業(yè)服務(wù)，解決問(wèn)題的同時(shí)建設(shè)從靜脈到動(dòng)脈的網(wǎng)絡(luò)，如區(qū)域固廢中心、城市綠洲工廠、環(huán)境科普中心等。

科技效益-中間環(huán)節(jié)的系統(tǒng)作用：以小的創(chuàng)新產(chǎn)品做支點(diǎn)，撬動(dòng)上下游流程和系統(tǒng)更大的創(chuàng)新涌現(xiàn)，帶來(lái)減污降碳、協(xié)同增效綜合效益升級(jí)，算系統(tǒng)生態(tài)總賬。

商業(yè)效益-作為企業(yè)的盈利訴求：在滿足基本社會(huì)責(zé)任和公共事業(yè)合理收入的基礎(chǔ)上，以減降成本或增加收益等，獲得更好的財(cái)務(wù)利潤(rùn)，才能催動(dòng)更良性循環(huán)。

以蘇伊士提供技術(shù)裝備并特許運(yùn)營(yíng)的蘇州工業(yè)園區(qū)案例為例，該項(xiàng)目一期于2011年投運(yùn)，二期2016年投產(chǎn)，總處理規(guī)模500噸/天，主要服務(wù)于園區(qū)污水廠產(chǎn)生的市政和工業(yè)污泥，干化至含水率10%~20%左右送熱電廠協(xié)同焚燒供熱發(fā)電，目前已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行13年，累計(jì)處置污泥超過(guò)1 5萬(wàn)噸。

項(xiàng)目遵循“產(chǎn)業(yè)協(xié)同、循環(huán)利用”的模式，選址于熱電廠內(nèi)，并緊鄰污水廠，實(shí)現(xiàn)三廠共享、協(xié)同增長(zhǎng)。污泥廠利用熱電廠的余熱蒸汽干化污水廠產(chǎn)生的污泥，蒸汽冷凝后的熱水回到熱電廠循環(huán)利用；干化后的污泥作為生物質(zhì)能送于熱電廠焚燒發(fā)電，干化尾氣送至電廠鍋爐焚燒，徹底解決二次污染問(wèn)題；污水廠的中水用于冷卻干化廢熱，污泥蒸發(fā)尾水排回污水廠處理達(dá)標(biāo)后排放。

(本段案例內(nèi)容及圖片引自公眾號(hào)“奔跑的環(huán)保人”，略修改

鏈接詳情：污泥干化應(yīng)該追求什么？)

蘇州工業(yè)園以一款干化機(jī)組產(chǎn)品撬動(dòng)了內(nèi)外多維多向的產(chǎn)業(yè)大協(xié)同，系統(tǒng)效益非常顯著—

通過(guò)污泥的資源化利用而減少的二氧化碳排放：2萬(wàn)噸/年

干污泥做成燃料棒，每年可節(jié)約煤炭超過(guò)20000噸

蒸汽冷凝水回送至熱電廠重新利用，每年可節(jié)約脫鹽水約120000 噸

最終的灰渣作為建材輔材，每年減少固廢垃圾16000噸

經(jīng)過(guò)蘇伊士運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)后續(xù)的運(yùn)營(yíng)和技改，實(shí)際運(yùn)營(yíng)單位能耗比設(shè)計(jì)值低29%

榮獲國(guó)家發(fā)改委首批環(huán)境污染第三方治理典型案例，生態(tài)環(huán)境部首批工業(yè)園區(qū)減污降碳協(xié)同增效典型案例。

05?結(jié)語(yǔ)??

是創(chuàng)新豐富了場(chǎng)景，還是場(chǎng)景定義了創(chuàng)新？

如果單以“理論技術(shù)”做評(píng)估，則真正意義“中國(guó)自主”的創(chuàng)新確實(shí)少之又少。但這種思維觀點(diǎn)是十分偏頗狹隘的，甚至筆者認(rèn)為，恰恰由于我們大多數(shù)科研都忽視了應(yīng)用和場(chǎng)景，底層的理論技術(shù)才遲遲無(wú)法突破桎梏。

E20傅濤先生說(shuō)，要用“高品質(zhì)、新品類、強(qiáng)品牌”定義環(huán)境產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

我思考，這“三品”都是要根植于“場(chǎng)景”的。

此次命名的四大工藝基于其各自“時(shí)代”場(chǎng)景下的“組合”如此，基于持續(xù)提標(biāo)而雨后春筍發(fā)生的“原位”場(chǎng)景如此，蘇伊士“在中國(guó)，為中國(guó)”一系列的場(chǎng)景式創(chuàng)新亦如此。

向新而行，創(chuàng)新不止。

“場(chǎng)景”是過(guò)去二十年環(huán)保行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的理想總結(jié)；而根植于場(chǎng)景的“產(chǎn)品化”又指向十五五高質(zhì)量發(fā)展落地路徑，因此場(chǎng)景，也是未來(lái)二十年理想的創(chuàng)新起式，是新時(shí)代環(huán)境產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新者必修的第一課。

編輯：李丹