2017年4月13-15日，由中國國際貿易促進委員會建設行業(yè)分會主辦，《水工業(yè)市場》雜志承辦的“2017(第12屆)水處理行業(yè)熱點技術論壇”在京召開(詳情：“2017(第12屆)水處理行業(yè)熱點技術論壇” 在京隆重揭幕)，天津市市政工程設計研究總院副總工程師趙樂軍在會上做了主題報告，報告主要圍繞污泥厭氧消化背景、典型案例、存在的問題和改進措施等內容展開。

趙樂軍，目前擔任天津市市政工程設計研究總院副總工程師兼企業(yè)重點實驗室常務副主任，正高級工程師、注冊公用設備工程師，注冊咨詢工程師。從事給水排水工程設計和研究工作20余年，主編《城市污水再生利用規(guī)劃設計》專著一冊、發(fā)表學術論文60余篇、獲得專利授權10余項。任住建部市政給水排水標準化技術委員會委員、中國土木工程學會水工業(yè)分會第五屆理事會理事、中國土木工程學會水工業(yè)分會機械設備專業(yè)委員會秘書長。

天津市市政工程設計研究總院副總工程師趙樂軍

污泥厭氧消化背景

2015年12月12日，全球195個締約方國家通過了《巴黎協(xié)定》——歷史上首個關于氣候變化的全球性協(xié)定。2016年3月31日，國家主席習近平在華盛頓會議中心會見美國總統(tǒng)奧巴馬，宣布中美兩國將簽署《巴黎協(xié)定》?！栋屠鑵f(xié)定》確定：“把全球平均氣溫升幅控制在工業(yè)化前水平以上低于2℃之內，并努力將氣溫升幅限制在工業(yè)化前水平以上1.5℃之內”。

中國在巴黎大會召開前提交的國家自主貢獻文件中，提出將于2030年左右使二氧化碳排放達到峰值，并爭取盡早實現(xiàn)，2030年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%，非化石能源占一次能源消費比重達到20%左右，森林蓄積量比2005年增加45億立方米左右。荷蘭、新加坡、美國、日本等國家近年來先后提出面向2030年達到碳中和或者能量自給的目標。

我國以曲久輝院士為代表的六位專家也提出“中國污水處理概念廠”的理念。目標是：建設一座(批)面向2030-2040年、具備一定規(guī)模的城市污水處理廠、引領國際污水處理行業(yè)的技術方向，帶動這個行業(yè)的跨越式發(fā)展。中國污水處理概念廠至少需要以下四個方向的追求：使出水水質滿足水環(huán)境變化和水資源可持續(xù)循環(huán)利用的需要;大幅提高污水處理廠能源自給率，在有適度外源有機廢物協(xié)同處理的情況下，做到零能耗 ;追求物質合理循環(huán)，減少對外部化學品的依賴與消耗 ;建設感官舒適、建筑和諧、環(huán)境互通、社區(qū)友好的污水處理廠。具體措施和階段目標是：在提標改造的基礎上，以高效厭氧消化等成熟技術進行能量回收，污水處理能源自給率就可達到60%以上，甚至實現(xiàn)了完全能源自給。

2014年底，我國污水處理總量476億立米，總耗電約128.5億，約占全國全社會用電量55233億千瓦時的0.2%。污水處理耗電量較大，降低污水處理的能耗，提高能量自給率十分必要。

典型案例

美國東灣市政公用管區(qū)污水廠實例

美國東灣市政公用管區(qū)污水廠是目前世界范圍內比較好的污水處理廠，污水處理量22.7萬噸/日，與我國污水處理廠不同，該廠用了1700噸來自食品廠的高有機質含量廢水，配合厭氧消化，實現(xiàn)了電力完全自給，并達到自給量的120%。

希博伊根污水處理廠工藝流程圖

美國希博伊根污水處理廠采用了初沉池和水解酸化池配合厭氧消化，還有一部分外援的高濃度食品有機廢水，實現(xiàn)了產電量與耗電量比值達90% ~ 115%，基本上實現(xiàn)能量自給。

奧地利斯特拉斯(Strass)污水處理廠

該廠污水處理量為17000～38000m3/d，采用的工藝是傳統(tǒng)的AB法。2005年，該廠實現(xiàn)了碳中和的運行目標，剩余污泥通過厭氧消化和熱電聯(lián)產實現(xiàn)了108%的能源自給率，同時，該廠將剩余污泥與廚余垃圾協(xié)同消化，能源自給率達到200%，可以向廠外輸出一半所產生的能量。

青島麥島污水處理廠工藝流程

青島麥島污水處理廠工是天津市市政工程設計研究總院和上海市政院聯(lián)合設計的。目前日處理污水 10.7 萬噸，日產濕污泥 600 立方米。經(jīng)中溫消化，日產沼氣 1 萬到 1.5 萬立方米。通過兩臺油氣兩用鍋爐和四臺500千瓦發(fā)電機組，每日穩(wěn)定發(fā)電量可達到16800千瓦時，可滿足廠區(qū)運營用電的50% - 70%。

縱觀國內外實現(xiàn)超過50%以上能量自給率的污水處理廠，幾個關機環(huán)節(jié)不可或缺：厭氧消化、熱電聯(lián)產以及一些外援有機物。

我國污泥厭氧消化問題

1.采用厭氧消化工藝的污水處理廠少。

我國開始建設污水處理廠迄今已有30年，第一個十年里，超過10%的污水處理廠建設了厭氧消化系統(tǒng);第二個十年有3%左右的污水處理廠建設了厭氧消化系統(tǒng);第三個十年里，建設厭氧消化系統(tǒng)處理廠已不足3%。

厭氧消化系統(tǒng)建設不多的原因：國家的技術政策導向;建設單位認為管理復雜;設計院認識不夠，在工藝比選階段，沒有認真推薦;《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中雖然明確提出了污泥中有機物降解率>40%的要求，但在實際監(jiān)管中并未完全執(zhí)行。

2.有機質含量低，厭氧消化效率低。

我國污泥有機物含量偏低，全國平均僅為45%左右，遠遠低于國外75% - 85%的平均有機物含量。而保守估計，厭氧消化進泥有機質含量不應低于60%，否則很難實現(xiàn)其經(jīng)濟指標。這也是我國部分厭氧消化池停運的主要原因之一。

而我國污泥有機物含量偏低的原因有以下幾點：飲食習慣和生活水平(非主要因素);污水未進處理廠之前，化糞池會去除20%-50%的有機物;污水利用管道進行輸送的過程中，地下水滲入問題嚴重，導致有機污水被稀釋;多數(shù)污水處理廠不設初沉池，進入?yún)捬跸到y(tǒng)的大部分是剩余污泥，采用延時曝氣的工藝后，大量的有機質在耗氧階段被消耗掉。

因此我國普遍污泥厭氧消化效率低，我國某污水處理廠污泥厭氧消化池進泥泥質較為穩(wěn)定，消化池運行穩(wěn)定，產氣量高，單位污泥產氣量高，但污泥有機質去除率較低，普遍低于40%。

3.怕麻煩停止方案推薦;怕麻煩停止建設;怕有安全風險停止運營。

“三?！币彩俏覈勰鄥捬跸嬖诘闹匾獑栴}：怕麻煩停止方案推薦;怕麻煩停止建設;怕有安全風險停止運營。

改進措施

對于以上問題，我們應當采取的措施：爭取外援支持，提供像餐廚垃圾、糞便等沼氣以外的有機物質;污水廠方面要減少污水處理和污泥處理處置過程中的能量自身消耗;目前，無論我國還是國外，使污水處理廠實現(xiàn)能量自給率都還沒有革命性的工藝，在使用的都是一些改進性的工藝，但是能將這些改進工藝做好，實現(xiàn)60%以上的能量自給率還是很有希望的。

此外，推進雨污分流;討論化糞池存在的必要，在污水收集處理設施完善的地區(qū)取消化糞池;提高管網(wǎng)系統(tǒng)保障能力，降低地下水滲入量;繼續(xù)改進技術政策，鼓勵實現(xiàn)能量中和也是非常重要的。

(本文為《水工業(yè)市場》根據(jù)趙樂軍在“2017(第12屆)水處理行業(yè)熱點技術論壇”講話整理。)

來源:水工業(yè)市場雜志

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