工艺技术关注: 污泥厌氧消化之路为何在我国受阻？

查看全部 · 发表于 2021-4-12 08:19:29

污泥厌氧消化已成为国际上应用最广泛的污泥稳定化和资源化的处理处置方法，在欧洲、美国、日本等发达国家的应用普及率达到了60%。然而反观我国，已建成的3830座城镇污水处理厂中仅约有60座采用了污泥厌氧消化技术，是什么阻碍了污泥厌氧消化在我国的发展？作者将从政策、经济、技术、社会四个层面去研究。

污泥厌氧消化的应用情况

污泥的处理处置主要有卫生填埋、焚烧、堆肥、资源化利用等方法，而厌氧消化技术由于具备能量回收、降低环境危害的功能成为国际上应用最为广泛的污泥稳定化和资源化的处理方法。目前，欧洲约有36000座厌氧消化反应器，其污泥处理量约占比40%~50%。在英国，大约2/3的污泥采用厌氧消化技术。而据美国环保局调查，厌氧消化在美国污水厂的普及率约60%。日本大多数污水处理厂也采用厌氧消化来处理污泥。

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然而反观我国污泥的处理情况，据同济大学戴晓虎教授介绍，随着人口的增长和污水处理能力的提升，2014年我国市政污泥的产量已达10.21万吨/天，但约有75%的污泥没有经过任何稳定化或无害化处理，仅是简易填埋和随意的堆弃，15%的污泥采用了干化焚烧及建材利用，10%的污泥采用了无害化、稳定化及土地利用。

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我国运行的典型污泥厌氧消化处理工程

虽然我国污泥厌氧消化技术起步较早，但技术应用发展较慢，与发达国家仍存在较大的差距。据调查，截止2015年9月，我国总计建成城镇污水处理厂3830座，污水处理能力达1.62亿m3/d，但仅在北京、上海、天津、重庆、青岛、石家庄、郑州等城市的约60座污水处理厂中采用了污泥厌氧消化工艺（如下表），且正常运行的仅约20座，如上海白龙港污泥厌氧消化工程、大连东泰夏家河污泥处理工程、青岛麦岛中温厌氧消化工程等。大部分污泥厌氧消化工程未运行或中途停运，如北京高碑店水厂的污泥厌氧消化工程，虽是我国建设最早、规模最大、设计配套最完整、运行时间长达10年的项目，但却在2008年奥运会前停止了运行。

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上海白龙港污泥厌氧消化工程图

污泥厌氧消化的应用为什么在我国受阻

是什么阻碍了污泥厌氧消化技术在我国的应用和推广？我们不妨从政治、经济、技术、社会四个层面来分析。

一是政治层面。环保是一个政策推动型的产业，我国污水处理起步于20世纪70年代末，但由于经济成本问题一直存在“重水轻泥”的弊病，一直到“十二五”期间我国才真正开始重视污泥问题。截止到目前，我国总计发布20多条污泥相关政策，主要为技术规范及标准，但仍缺乏强制性的政策。

在现行政策中，“污泥含水率小于60%可进入生活垃圾填埋场填埋处置”的标准加上低廉的成本导致“污泥浓缩-外运填埋”成为污泥处理最普遍的处置方式。而对于污泥厌氧消化技术来说，虽然在《城市污水处理及污染防治技术政策》（建城[2000]）政策中明确指出“处理能力大于10万吨/天的污水二级处理设施产生的污泥，宜采用厌氧消化工艺进行处理，产生的沼气应综合利用”，但标准、收费、税收、补贴、以及相应的激励机制等配套政策均未跟进，导致厌氧消化技术路线从上层链条中就开始断裂。

二是经济层面。从经济层面考虑，第一个因素就是投资成本高，污泥厌氧消化处理系统在我国通常占污水厂总投资的1/3~1/2，甚至更高。第二个因素是运行费用。由于设计、运行管理等问题，目前单独的污泥厌氧消化项目投入产出比较难实现平衡。以运行10年但后来停运的北京高碑店污水厂污泥厌氧消化项目为例，泥客庄主曾对其投入产出进行核算，该项目沼气发电产出约37元/吨湿泥，而直接运行成本约76元/吨湿泥，运行亏损39元/吨湿泥；若考虑投资成本，综合运行成本将达到160元/吨湿泥，运行亏损123元/吨湿泥。可以看到，如果没有运行补贴，项目很难长期运作下去。

三是技术层面。从根源上来看，我国市政污泥具有高含砂、低有机质的特性，其中污泥有机质含量仅为30%-60%，远低于国外的60%-75%，这对厌氧消化工艺的运行造成产气量少、项目效益减少等影响，目前很多厌氧消化项目的产气量均未达到设计值。同时，2008年，吴静等曾对我国46个污泥厌氧消化项目进行调研，发现15座污泥厌氧消化系统虽然建成但未运行或停运，主要原因是污泥厌氧消化工艺操作比较复杂，运行有难度以及运行费用不足。

其中，工艺操作复杂主要体现在：“一般污泥厌氧消化系统启动期长达数月，达到设计满负荷所需时间更长。设备磨合期长，关键设备常出故障。”、“由于涉及到污泥厌氧消化、沼气收集和利用等多个环节，污泥厌氧消化工艺对多工种技术水平和配合协调能力要求高，运行存在一定难度。”以及“消化池的搅拌和浮渣问题、消化池以及管道等的清理和维护问题、沼气腐蚀严重(脱硫不理想)、产沼气波动大导致发电波动大”等问题。运行费用不足在经济层面已分析，不再详述。

四是社会层面。污泥厌氧消化产生沼气，可以发电或者供热，但沼气是一种易燃易爆气体，安全储存要求较高，安全问题成为最大隐患。有的污水厂离居民区太近，消防安全问题导致污泥厌氧消化系统未能运行。北京高碑店污水厂沼气罐曾发生2次恶性事故，虽然是操作人员素质和不遵守安全操作规范等原因造成，但这对管理者及当局政府均产生了较大的心理阴影。

综合来看，污泥厌氧消化在我国没有推广开来，首先是政策因素，“重水轻泥”的历史弊病及现行的政策使得污泥处理处置的路线产生偏差；其次是经济因素，低廉的污水处理价格完全无法支撑厌氧消化的运行成本，而这个问题不解决，污泥厌氧消化技术依然不能获得较大范围的推广和应用；最后才是技术及社会因素，技术瓶颈及安全隐患通过借鉴国外经验及教训，以及研发是可以克服的。

如何借鉴国外经验推动厌氧消化技术的发展及应用

污泥厌氧消化为什么会在国外获得成功？除了污泥有机质含量和分解率较高以及成熟的技术因素外，一个重要原因就是国家层面对沼气发电的重视及积极推广。如德国的可再生能源促进法的颁布、荷兰的绿色能源、美国的能源农场及日本的阳光工程等。而另一个重要原因就是政府和市场共同作用下的经济因素起到的调节作用。在国外，污泥作为污水处理中的一环，处置成本需一起考虑，而作为一种限制性处置资源，卫生填埋处理成本更高，这也促使市场的天平向厌氧消化、焚烧等技术倾斜。而在我国，卫生填埋的成本仅为40元～60元/吨，这种廉价的处理处置方式阻碍了其他技术的发展，包括厌氧消化。

“水十条”中指出，“污水处理设施产生的污泥应进行稳定化、无害化和资源化处理处置，禁止处理处置不达标的污泥进入耕地”。未来，包括厌氧消化技术在内的“稳定化、无害化、资源化”将是污泥处理处置技术发展的必然趋势。建议政府通过制定标准、提高污水处理费、实施财政补贴、加大沼气发电等税收优惠、实施激励机制等措施，促进污泥处理处置走上良性循环之路。来源: 李瑞玲 JIEI创新实验室