遭(zāo)遇四大(dà)困境掣肘 汙泥厭氧(yǎng)消化蹣跚起步
汙(wū)泥厭氧消化已成為國際上應用最(zuì)廣泛的汙(wū)泥穩定化和資源化的處理處置方法,在歐洲、美國、日本等發達國家的應用普及率達到了60%。然而反觀我國,已建(jiàn)成的3830座城鎮汙水處理廠中僅約有60座(zuò)采用了汙泥厭氧(yǎng)消化技術,是什麽阻礙了(le)汙泥厭(yàn)氧消化(huà)在我國的發展(zhǎn)?本(běn)文將從政策、經濟、技(jì)術、社會四個層麵去研究。
汙泥厭(yàn)氧消化的應用情況
汙(wū)泥處(chù)理(lǐ)處置主要有(yǒu)衛生填埋、焚燒、堆肥、資源化利用等方法,而厭氧消(xiāo)化技術由於具備能量回收、降低環境危害的功能成為國際上應(yīng)用最(zuì)為廣泛的汙泥穩(wěn)定(dìng)化和(hé)資源化的(de)處理方法。目前,歐洲約有36000座(zuò)厭氧消化反應器,其汙泥處理量(liàng)約占比(bǐ)40%—50%。在英國,大約2/3的汙泥(ní)采用厭氧消(xiāo)化技術。而據美國環保局調(diào)查,厭氧消化在(zài)美國汙水廠的普及率約60%。日本大多數汙水處(chù)理(lǐ)廠也采用厭氧消化來處理汙泥。
然(rán)而反觀(guān)我國汙泥的處理情況,據同濟(jì)大學(xué)戴曉虎教授介紹,隨著人口的增長和汙水處理能力的提升,2014年我國市政汙泥的產(chǎn)量已(yǐ)達10.21萬噸/天,但約有(yǒu)75%的汙泥沒有經過任何穩定化或無害化處理,僅是簡易填埋和(hé)隨意的堆棄,15%的汙泥采用了(le)幹化焚燒及建材(cái)利用,10%的汙泥采用了無害化、穩(wěn)定化(huà)及土地(dì)利用。
我國運行的典型汙泥厭氧消化處理工程
雖然我國(guó)汙泥厭氧消化技術起(qǐ)步較早,但技術應用發展較慢,與(yǔ)發達國家仍存在較大的差距。據調查(chá),截止(zhǐ)2015年9月,我國總(zǒng)計建成城(chéng)鎮汙(wū)水(shuǐ)處理廠3830座,汙水處理能力達1.62億m3/d,但僅在北京、上海(hǎi)、天津、重慶、青島、石家莊(zhuāng)、鄭州等城市的約60座汙水處理廠(chǎng)中采(cǎi)用(yòng)了汙泥厭氧消化工藝(如下表),且正常運行的僅約20座,如上海白龍港汙泥厭氧消化工程、大連(lián)東泰夏(xià)家河汙泥處理工程、青(qīng)島麥島中溫(wēn)厭氧消化工程等。大部分汙泥厭(yàn)氧消(xiāo)化工程(chéng)未運行或中途停(tíng)運,如北京高(gāo)碑店水廠的(de)汙泥厭氧消化工程,雖是我國建設最早、規模最大、設計配套最完整、運行時間長(zhǎng)達10年的項目,但卻在2008年奧運會(huì)前停止了運行。
汙泥厭氧消化的應用為什麽在我國受阻
是什麽阻礙了汙(wū)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、社會四個層麵來分析。
一是政(zhèng)治(zhì)層麵。環保是一(yī)個政策推動型的產業,我國汙水處理起步(bù)於20世紀70年代末,但由於經濟成本(běn)問題一直存在“重(chóng)水輕泥”的弊病,一直到“十二五(wǔ)”期間我國才真正開始重視汙(wū)泥問題。截止到目前,我國(guó)總(zǒng)計發布(bù)20多條汙泥相關政策,主要為技術規範及標(biāo)準(zhǔn),但仍缺乏強(qiáng)製性的政策。
在現行政策中,“汙泥含水率小於(yú)60%可進入生活垃圾填埋場填埋處置”的標準加上低廉(lián)的成(chéng)本導致“汙泥濃縮-外運填(tián)埋”成為汙(wū)泥(ní)處理最普遍的處置(zhì)方式(shì)。而對於汙泥厭氧消化技(jì)術來說,雖然在《城市汙(wū)水處理及汙染防治技術政(zhèng)策》(建城[2000])政策中明確指出“處理能力大於10萬噸/天的汙水二級處理設施產生的汙泥,宜采用厭氧消化工藝進行處(chù)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(jī)製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(èr)是經濟層麵(miàn)。從(cóng)經濟層麵(miàn)考慮,第一個因素就是投資成本高,汙泥厭氧(yǎng)消化處理係(xì)統在我國通常占汙水廠總投資的1/3—1/2,甚至更高。第(dì)二(èr)個(gè)因素是運行(háng)費用。由於設(shè)計、運行管理(lǐ)等問題,目前單獨的汙泥厭(yàn)氧消化項目投入產出比較難實現平衡。以運行10年但後來停運(yùn)的(de)北(běi)京高(gāo)碑店汙水廠汙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(qì)發電產出約37元/噸濕泥,而直接運行成本約76元/噸濕泥,運行虧(kuī)損39元/噸濕泥;若考(kǎo)慮投資成本,綜合運行成本將達到160元/噸濕泥(ní),運行虧損123元(yuán)/噸濕泥。可以看到,如果沒有運(yùn)行補貼,項目(mù)很難長期運(yùn)作(zuò)下去。
三是技術層麵。從根源上來看,我國市政汙(wū)泥具(jù)有高含砂、低有機質的特性,其中汙泥有機(jī)質含量僅為30%-60%,遠低於(yú)國外的60%-75%,這對厭氧消化工(gōng)藝的運行造成產(chǎn)氣量少、項目效益減少等影(yǐng)響,目前很多厭氧消化項目的產氣量均(jun1)未達到設計值。同時,2008年,吳靜等曾對我國46個汙泥(ní)厭氧消化項(xiàng)目進行調(diào)研,發現15座汙(wū)泥(ní)厭氧消化係統雖然(rán)建成但未運行(háng)或停(tíng)運,主要原因是汙泥厭氧消(xiāo)化工藝操作比較複雜,運行有難度以及運行費(fèi)用不足。
其中,工藝操作複雜主(zhǔ)要體現在:“一般汙泥厭氧消化係統啟動期長達(dá)數月,達到設計滿負荷所(suǒ)需時間更長。設(shè)備磨(mó)合期(qī)長,關鍵設備常出故障。”、“由於涉及到汙泥厭氧消化、沼氣(qì)收集和利用等多個環(huán)節(jiē),汙泥厭氧消化工藝對多工(gōng)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(qīng)理和維護問題、沼氣腐蝕嚴重(脫硫(liú)不理想)、產沼(zhǎo)氣波動大導致發電波動大”等問題。運行(háng)費用不足在經濟層(céng)麵已分析,不再(zài)詳述。
四是社會(huì)層麵。汙泥厭氧消化產生沼氣,可以發(fā)電或者供熱,但沼(zhǎo)氣是一種易燃易(yì)爆氣體,安全儲(chǔ)存(cún)要求較高,安全問題成為最大隱患(huàn)。有的汙水廠離居民區太近,消防安全問題導致汙泥厭氧消化係統未能運行。北京高碑店汙水廠沼氣罐曾發生2次惡性事故,雖然是操作人員素質和不遵守安全操作規範(fàn)等原因造成,但這對管理者及當局政府均產生(shēng)了較大的(de)心理陰影。
綜合來看,汙泥厭氧消化在我國沒有推廣開(kāi)來,首先是政策因素,“重水輕泥”的曆史弊病及現行的政策使得汙泥處理處置的路線產生偏差;其(qí)次是經濟因素,低廉的汙水處理價格完全(quán)無法支撐厭氧消化的運行成本,而(ér)這個問題不解決,汙泥厭氧消化技術依然不能獲得較大範圍(wéi)的推廣和應用;最後才是技術及社會因素,技術瓶頸及安全隱患通過(guò)借鑒國外(wài)經驗及教訓,以及研發是可以克服的。
如何借鑒國外經(jīng)驗推動厭氧(yǎng)消化技術的發展及應用
汙(wū)泥厭氧消化為什麽會在國外獲得成功?除了汙泥(ní)有機(jī)質含(hán)量和分解率較高以及成熟(shú)的技術因素外,一個重要原因就是國家層麵對沼氣發電的重視(shì)及積(jī)極推廣。如德國的可再生(shēng)能源促進法的(de)頒布、荷蘭的綠色能源、美(měi)國的能(néng)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(hé)市場共同作用下的經濟因素起到的調節作用。
在國外,汙(wū)泥作為汙水(shuǐ)處理中的一環,處置成本需(xū)一起(qǐ)考慮,而作為一種限製性處置資源,衛生填埋處(chù)理成本(běn)更高,這也促使市場的天平向厭氧消化、焚燒等技術傾(qīng)斜。而在我國,衛生填埋的成本僅為40元~60元(yuán)/噸,這種廉價(jià)的處(chù)理處(chù)置(zhì)方式阻礙了其他技術的發展,包括厭氧消化。
“水十條”中指出(chū),“汙水處理設施(shī)產生的汙泥應進行穩定化、無(wú)害化和資源化處理處置(zhì),禁止處理處置不達標的汙泥進入耕地”。未來,包括厭氧消化技術在內的“穩定化、無(wú)害化(huà)、資源化”將是汙泥(ní)處理處置技術發展的(de)必然趨勢。建議政(zhèng)府通過(guò)製定標(biāo)準、提高汙水處理費、實施財政補貼(tiē)、加大沼氣發電等稅收優惠、實施激勵機製等措施(shī),促進汙泥處理處置走上良性循環之路。
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