污泥厭氧消化的應(yīng)用情況
污泥處理處置主要有衛(wèi)生填埋、焚燒、堆肥、資源化利用等方法，而厭氧消化技術(shù)由于具備能量回收、降低環(huán)境危害的功能成為國際上應(yīng)用最為廣泛的污泥穩(wěn)定化和資源化的處理方法。目前，歐洲約有36000座厭氧消化反應(yīng)器，其污泥處理量約占比40%~50%。在英國，大約2/3的污泥采用厭氧消化技術(shù)。而據(jù)美國環(huán)保局調(diào)查，厭氧消化在美國污水廠的普及率約60%。日本大多數(shù)污水處理廠也采用厭氧消化來處理污泥。
然而反觀我國污泥的處理情況，據(jù)同濟(jì)大學(xué)戴曉虎教授介紹，隨著人口的增長和污水處理能力的提升，2014年我國市政污泥的產(chǎn)量已達(dá)10.21萬噸/天，但約有75%的污泥沒有經(jīng)過任何穩(wěn)定化或無害化處理，僅是簡易填埋和隨意的堆棄，15%的污泥采用了干化焚燒及建材利用，10%的污泥采用了無害化、穩(wěn)定化及土地利用。
我國運(yùn)行的典型污泥厭氧消化處理工程
雖然我國污泥厭氧消化技術(shù)起步較早，但技術(shù)應(yīng)用發(fā)展較慢，與發(fā)達(dá)國家仍存在較大的差距。據(jù)調(diào)查，截止2015年9月，我國總計建成城鎮(zhèn)污水處理廠3830座，污水處理能力達(dá)1.62億m3/d，但僅在北京、上海、天津、重慶、青島、石家莊、鄭州等城市的約60座污水處理廠中采用了污泥厭氧消化工藝（如下表），且正常運(yùn)行的僅約20座，如上海白龍港污泥厭氧消化工程、大連東泰夏家河污泥處理工程、青島麥島中溫厭氧消化工程等。大部分污泥厭氧消化工程未運(yùn)行或中途停運(yùn)，如北京高碑店水廠的污泥厭氧消化工程，雖是我國建設(shè)最早、規(guī)模最大、設(shè)計配套最完整、運(yùn)行時間長達(dá)10年的項目，但卻在2008年奧運(yùn)會前停止了運(yùn)行。
上海白龍港污泥厭氧消化工程圖
污泥厭氧消化的應(yīng)用為什么在我國受阻
是什么阻礙了污泥厭氧消化技術(shù)在我國的應(yīng)用和推廣？我們不妨從政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、社會四個層面來分析。
一是政治層面。環(huán)保是一個政策推動型的產(chǎn)業(yè)，我國污水處理起步于20世紀(jì)70年代末，但由于經(jīng)濟(jì)成本問題一直存在“重水輕泥”的弊病，一直到“十二五”期間我國才真正開始重視污泥問題。截止到目前，我國總計發(fā)布20多條污泥相關(guān)政策，主要為技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，但仍缺乏強(qiáng)制性的政策。
在現(xiàn)行政策中，“污泥含水率小于60%可進(jìn)入生活垃圾填埋場填埋處置”的標(biāo)準(zhǔn)加上低廉的成本導(dǎo)致“污泥濃縮-外運(yùn)填埋”成為污泥處理最普遍的處置方式。而對于污泥厭氧消化技術(shù)來說，雖然在《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》（建城[2000]）政策中明確指出“處理能力大于10萬噸/天的污水二級處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥，宜采用厭氧消化工藝進(jìn)行處理，產(chǎn)生的沼氣應(yīng)綜合利用”，但標(biāo)準(zhǔn)、收費、稅收、補(bǔ)貼、以及相應(yīng)的激勵機(jī)制等配套政策均未跟進(jìn)，導(dǎo)致厭氧消化技術(shù)路線從上層鏈條中就開始斷裂。
二是經(jīng)濟(jì)層面。從經(jīng)濟(jì)層面考慮，第一個因素就是投資成本高，污泥厭氧消化處理系統(tǒng)在我國通常占污水廠總投資的1/3~1/2，甚至更高。第二個因素是運(yùn)行費用。由于設(shè)計、運(yùn)行管理等問題，目前單獨的污泥厭氧消化項目投入產(chǎn)出比較難實現(xiàn)平衡。以運(yùn)行10年但后來停運(yùn)的北京高碑店污水廠污泥厭氧消化項目為例，泥客莊主曾對其投入產(chǎn)出進(jìn)行核算，該項目沼氣發(fā)電產(chǎn)出約37元/噸濕泥，而直接運(yùn)行成本約76元/噸濕泥，運(yùn)行虧損39元/噸濕泥；若考慮投資成本，綜合運(yùn)行成本將達(dá)到160元/噸濕泥，運(yùn)行虧損123元/噸濕泥�？梢钥吹剑绻麤]有運(yùn)行補(bǔ)貼，項目很難長期運(yùn)作下去。
三是技術(shù)層面。從根源上來看，我國市政污泥具有高含砂、低有機(jī)質(zhì)的特性，其中污泥有機(jī)質(zhì)含量僅為30%-60%，遠(yuǎn)低于國外的60%-75%，這對厭氧消化工藝的運(yùn)行造成產(chǎn)氣量少、項目效益減少等影響，目前很多厭氧消化項目的產(chǎn)氣量均未達(dá)到設(shè)計值。同時，2008年，吳靜等曾對我國46個污泥厭氧消化項目進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)15座污泥厭氧消化系統(tǒng)雖然建成但未運(yùn)行或停運(yùn)，主要原因是污泥厭氧消化工藝操作比較復(fù)雜，運(yùn)行有難度以及運(yùn)行費用不足。
其中，工藝操作復(fù)雜主要體現(xiàn)在：“一般污泥厭氧消化系統(tǒng)啟動期長達(dá)數(shù)月，達(dá)到設(shè)計滿負(fù)荷所需時間更長。設(shè)備磨合期長，關(guān)鍵設(shè)備常出故障。”、“由于涉及到污泥厭氧消化、沼氣收集和利用等多個環(huán)節(jié)，污泥厭氧消化工藝對多工種技術(shù)水平和配合協(xié)調(diào)能力要求高，運(yùn)行存在一定難度。”以及“消化池的攪拌和浮渣問題、消化池以及管道等的清理和維護(hù)問題、沼氣腐蝕嚴(yán)重(脫硫不理想)、產(chǎn)沼氣波動大導(dǎo)致發(fā)電波動大”等問題。運(yùn)行費用不足在經(jīng)濟(jì)層面已分析，不再詳述。
四是社會層面。污泥厭氧消化產(chǎn)生沼氣，可以發(fā)電或者供熱，但沼氣是一種易燃易爆氣體，安全儲存要求較高，安全問題成為最大隱患。有的污水廠離居民區(qū)太近，消防安全問題導(dǎo)致污泥厭氧消化系統(tǒng)未能運(yùn)行。北京高碑店污水廠沼氣罐曾發(fā)生2次惡性事故，雖然是操作人員素質(zhì)和不遵守安全操作規(guī)范等原因造成，但這對管理者及當(dāng)局政府均產(chǎn)生了較大的心理陰影。
綜合來看，污泥厭氧消化在我國沒有推廣開來，首先是政策因素，“重水輕泥”的歷史弊病及現(xiàn)行的政策使得污泥處理處置的路線產(chǎn)生偏差；其次是經(jīng)濟(jì)因素，低廉的污水處理價格完全無法支撐厭氧消化的運(yùn)行成本，而這個問題不解決，污泥厭氧消化技術(shù)依然不能獲得較大范圍的推廣和應(yīng)用；最后才是技術(shù)及社會因素，技術(shù)瓶頸及安全隱患通過借鑒國外經(jīng)驗及教訓(xùn)，以及研發(fā)是可以克服的。
如何借鑒國外經(jīng)驗推動厭氧消化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用
污泥厭氧消化為什么會在國外獲得成功？除了污泥有機(jī)質(zhì)含量和分解率較高以及成熟的技術(shù)因素外，一個重要原因就是國家層面對沼氣發(fā)電的重視及積極推廣。如德國的可再生能源促進(jìn)法的頒布、荷蘭的綠色能源、美國的能源農(nóng)場及日本的陽光工程等。而另一個重要原因就是政府和市場共同作用下的經(jīng)濟(jì)因素起到的調(diào)節(jié)作用。在國外，污泥作為污水處理中的一環(huán)，處置成本需一起考慮，而作為一種限制性處置資源，衛(wèi)生填埋處理成本更高，這也促使市場的天平向厭氧消化、焚燒等技術(shù)傾斜。而在我國，衛(wèi)生填埋的成本僅為40元～60元/噸，這種廉價的處理處置方式阻礙了其他技術(shù)的發(fā)展，包括厭氧消化。
“水十條”中指出，“污水處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定化、無害化和資源化處理處置，禁止處理處置不達(dá)標(biāo)的污泥進(jìn)入耕地”。未來，包括厭氧消化技術(shù)在內(nèi)的“穩(wěn)定化、無害化、資源化”將是污泥處理處置技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。建議政府通過制定標(biāo)準(zhǔn)、提高污水處理費、實施財政補(bǔ)貼、加大沼氣發(fā)電等稅收優(yōu)惠、實施激勵機(jī)制等措施，促進(jìn)污泥處理處置走上良性循環(huán)之路。
