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如何推動(dòng)污泥厭氧消化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用
文章來源:陜西珂沅環(huán)保工程有限公司   更新時(shí)間:2016-06-23   閱讀:1103

污泥厭氧消化已成為國際上應(yīng)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(dá)國家的應(yīng)用普及率達(dá)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(shù),是什么阻礙了污泥厭氧消化在我國的發(fā)展?作者將從政策、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、社會四個(gè)層面去研究。

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。

污泥厭氧消化的應(yīng)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(jì)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(jì)配套最完整、運(yùn)行時(shí)間長達(dá)10年的項(xiàng)目,但卻在2008年奧運(yùn)會前停止了運(yùn)行。

污泥厭氧消化的應(yīng)用

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(gè)層面來分析。

一是政治層面。環(huán)保是一個(gè)政策推動(dòng)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(jì)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(fèi)、稅收、補(bǔ)貼、以及相應(yīng)的激勵(lì)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(gè)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(gè)因素是運(yùn)行費(fèi)用。由于設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理等問題,目前單獨(dú)的污泥厭氧消化項(xiàng)目投入產(chǎn)出比較難實(shí)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(xiàng)目為例,泥客莊主曾對其投入產(chǎn)出進(jìn)行核算,該項(xiàng)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,如果沒有運(yùn)行補(bǔ)貼,項(xiàng)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(xiàng)目效益減少等影響,目前很多厭氧消化項(xiàng)目的產(chǎn)氣量均未達(dá)到設(shè)計(jì)值。同時(shí),2008年,吳靜等曾對我國46個(gè)污泥厭氧消化項(xiàng)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(fèi)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(dòng)期長達(dá)數(shù)月,達(dá)到設(shè)計(jì)滿負(fù)荷所需時(shí)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(gè)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(dòng)大導(dǎo)致發(fā)電波動(dòng)大”等問題。運(yùn)行費(fèi)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(jià)格完全無法支撐厭氧消化的運(yùn)行成本,而這個(gè)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(yàn)及教訓(xùn),以及研發(fā)是可以克服的。

如何借鑒國外經(jīng)驗(yàn)推動(dòng)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(gè)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(gè)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(jià)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(fèi)、實(shí)施財(cái)政補(bǔ)貼、加大沼氣發(fā)電等稅收優(yōu)惠、實(shí)施激勵(lì)機(jī)制等措施,促進(jìn)污泥處理處置走上良性循環(huán)之路。