遭遇四大困境掣肘 污泥厭氧消化蹣跚起步
污泥厭氧消化已成為國際上應用最廣泛的污泥穩(wěn)定化和資源化的處理處置方法，在歐洲、美國、日本等發(fā)達國家的應用普及率達到了60%。然而反觀我國，已建成的3830座城鎮(zhèn)污水處理廠中僅約有60座采用了污泥厭氧消化技術，是什么阻礙了污泥厭氧消化在我國的發(fā)展？本文將從政策、經濟、技術、社會四個層面去研究。
污泥厭氧消化的應用情況
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，而厭氧消化技術由于具備能量回收、降低環(huán)境危害的功能成為國際上應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。而據(jù)美國環(huán)保局調查，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)同濟大學戴曉虎教授介紹，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量已達10.21萬噸/天，但約有75%的污泥沒有經過任何穩(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起步較早，但技術應用發(fā)展較慢，與發(fā)達國家仍存在較大的差距。據(jù)調查，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行或中途停運，如北京高碑店水廠的污泥厭氧消化工程，雖是我國建設最早、規(guī)模最大、設計配套最完整、運行時間長達10年的項目，但卻在2008年奧運會前停止了運行。
污泥厭氧消化的應用為什么在我國受阻
是什么阻礙了污泥厭氧消化技術在我國的應用和推廣？我們不妨從政治、經濟、技術、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業(yè)，我國污水處理起步于20世紀70年代末，但由于經濟成本問題一直存在“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多條污泥相關政策，主要為技術規(guī)范及標準，但仍缺乏強制性的政策。
在現(xiàn)行政策中，“污泥含水率小于60%可進入生活垃圾填埋場填埋處置”的標準加上低廉的成本導致“污泥濃縮-外運填埋”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來說，雖然在《城市污水處理及污染防治技術政策》（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施產生的污泥，宜采用厭氧消化工藝進行處理，產生的沼氣應綜合利用”，但標準、收費、稅收、補貼、以及相應的激勵機制等配套政策均未跟進，導致厭氧消化技術路線從上層鏈條中就開始斷裂。
二是經濟層面。從經濟層面考慮，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。第二個因素是運行費用。由于設計、運行管理等問題，目前單獨的污泥厭氧消化項目投入產出比較難實現(xiàn)平衡。以運行10年但后來停運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出進行核算，該項目沼氣發(fā)電產出約37元/噸濕泥，而直接運行成本約76元/噸濕泥，運行虧損39元/噸濕泥；若考慮投資成本，綜合運行成本將達到160元/噸濕泥，運行虧損123元/噸濕泥。可以看到，如果沒有運行補貼，項目很難長期運作下去。
三是技術層面。從根源上來看，我國市政污泥具有高含砂、低有機質的特性，其中污泥有機質含量僅為30%-60%，遠低于國外的60%-75%，這對厭氧消化工藝的運行造成產氣量少、項目效益減少等影響，目前很多厭氧消化項目的產氣量均未達到設計值。同時，2008年，吳靜等曾對我國46個污泥厭氧消化項目進行調研，發(fā)現(xiàn)15座污泥厭氧消化系統(tǒng)雖然建成但未運行或停運，主要原因是污泥厭氧消化工藝操作比較復雜，運行有難度以及運行費用不足。
其中，工藝操作復雜主要體現(xiàn)在：“一般污泥厭氧消化系統(tǒng)啟動期長達數(shù)月，達到設計滿負荷所需時間更長。設備磨合期長，關鍵設備常出故障。”、“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水平和配合協(xié)調能力要求高，運行存在一定難度。”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問題、沼氣腐蝕嚴重(脫硫不理想)、產沼氣波動大導致發(fā)電波動大”等問題。運行費用不足在經濟層面已分析，不再詳述。
四是社會層面。污泥厭氧消化產生沼氣，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，消防安全問題導致污泥厭氧消化系統(tǒng)未能運行。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和不遵守安全操作規(guī)范等原因造成，但這對管理者及當局政府均產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生偏差；其次是經濟因素，低廉的污水處理價格完全無法支撐厭氧消化的運行成本，而這個問題不解決，污泥厭氧消化技術依然不能獲得較大范圍的推廣和應用；最后才是技術及社會因素，技術瓶頸及安全隱患通過借鑒國外經驗及教訓，以及研發(fā)是可以克服的。
如何借鑒國外經驗推動厭氧消化技術的發(fā)展及應用
污泥厭氧消化為什么會在國外獲得成功？除了污泥有機質含量和分解率較高以及成熟的技術因素外，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法的頒布、荷蘭的綠色能源、美國的能源農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濟因素起到的調節(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的發(fā)展，包括厭氧消化。
“水十條”中指出，“污水處理設施產生的污泥應進行穩(wěn)定化、無害化和資源化處理處置，禁止處理處置不達標的污泥進入耕地”。未來，包括厭氧消化技術在內的“穩(wěn)定化、無害化、資源化”將是污泥處理處置技術發(fā)展的必然趨勢。建議政府通過制定標準、提高污水處理費、實施財政補貼、加大沼氣發(fā)電等稅收優(yōu)惠、實施激勵機制等措施，促進污泥處理處置走上良性循環(huán)之路。
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