國外厭氧消化工藝的大面積推行，其原因首先是將污水污泥當(dāng)做資源的理念越來越成為共識。 資料圖片
◆中國環(huán)境報(bào)記者 陳湘靜
在國內(nèi)，一直備受冷落的污泥厭氧消化技術(shù)，正在被重新“撿起來”。業(yè)內(nèi)專家透露，北京目前在多項(xiàng)目推進(jìn)污泥厭氧相關(guān)工程和技術(shù)探索。不過這一輪項(xiàng)目不再應(yīng)用傳統(tǒng)工藝，而是要在強(qiáng)化污泥預(yù)處理、高級厭氧消化方面尋求突破，著力解決此前我國污泥厭氧消化設(shè)施建成后遇到的運(yùn)行管理難度大、產(chǎn)氣量少且不穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)效益差等問題。
同濟(jì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院副院長楊殿海表示，技術(shù)復(fù)雜、運(yùn)營管理難度大、投資大、缺乏政策標(biāo)準(zhǔn)等是厭氧消化在我國屢屢受挫的原因。據(jù)他透露，國家將開始著手建立重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，針對此前運(yùn)行中的問題，對相關(guān)技術(shù)、裝備、規(guī)范、污泥處置去向等問題展開研究。
高溫預(yù)處理有哪些效果？
有利于有機(jī)物充分溶出，殺死致病菌，降低粘滯度，提升衛(wèi)生安全性
由于傳統(tǒng)厭氧消化普遍存在消化速率低、停留時(shí)間長、處理效率低等不足，為改善這種現(xiàn)狀，近年來業(yè)界對污泥的預(yù)處理技術(shù)開展大量研究。據(jù)楊殿海介紹，傳統(tǒng)厭氧消化確實(shí)存在成本高、效率效益低等問題。為此，需從提高污泥含固率、處理效率和產(chǎn)氣（甲烷）率等方面入手。
“目前業(yè)界研究的方法有很多。我認(rèn)為熱水解是其中比較好的手段之一，有利于有機(jī)物充分溶出，殺死致病菌，降低粘滯度，提升衛(wèi)生安全性。目前在長沙、湛江等地已經(jīng)開展試點(diǎn)。”他說。
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授王凱軍也表示，污泥破壁問題是污泥厭氧技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一。“細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、難以生物降解。需要解決細(xì)胞壁的破壁難題，才能保證污泥的有效降解。而在相關(guān)的技術(shù)探索方面，大家比較認(rèn)同熱水解，熱水解確實(shí)可以幫助污泥實(shí)現(xiàn)破壁，同時(shí)使得不流動的厭氧污泥變得具有流動性。” 據(jù)他介紹，美國康碧公司、法國威立雅以及清華大學(xué)都在進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)攻關(guān)和實(shí)踐。
對此，不少業(yè)內(nèi)人士表示，污泥高溫預(yù)處理技術(shù)具有強(qiáng)化污泥降解、殺滅部分病原菌的功能，具有良好的應(yīng)用前景。但是高溫預(yù)處理技術(shù)能耗高、運(yùn)行管理較復(fù)雜，有待進(jìn)一步完善。
協(xié)同是提升厭氧消化效率的途徑之一
只有協(xié)同考慮，厭氧消化設(shè)施的規(guī)模效益、經(jīng)濟(jì)效益、包括碳減排的效益才能夠體現(xiàn)出來
為提升厭氧消化的效率，不少發(fā)達(dá)國家在厭氧處理中采用了協(xié)同厭氧的方式。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，協(xié)同厭氧消化在歐美等地發(fā)展非常迅速，很多污水處理廠都在應(yīng)用這一技術(shù)。比如，美國加州的EBMUD污水處理廠，就是由于采用協(xié)同厭氧消化而成為美國能量自給污水處理廠的典范。
近年來，同濟(jì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院院長戴曉虎曾在多個(gè)場合表示：污泥和餐廚垃圾等城市有機(jī)廢棄物厭氧消化設(shè)施的協(xié)同考慮，是很好的事情。“很多城市一邊建設(shè)了餐廚垃圾厭氧消化設(shè)施，一邊又建設(shè)了污泥處理的設(shè)施，如果兩者統(tǒng)籌考慮，可以提升污泥厭氧消化的效果。”
“每次開會我都在呼吁協(xié)同厭氧消化，只有協(xié)同考慮，厭氧消化設(shè)施的規(guī)模效益、經(jīng)濟(jì)效益、包括碳減排的效益才能夠體現(xiàn)出來。怎么把城市的有機(jī)質(zhì)集中起來回收穩(wěn)定化，然后再很好地加以資源綜合利用，是需要政府和企業(yè)都重視的事情。但很遺憾，現(xiàn)在這條路還是打不通。”
他說的“打不通”，主要是指污泥和餐廚垃圾屬于不同的管理部門，協(xié)同處置面臨部門職能條塊分割的現(xiàn)實(shí)難題。
楊殿海也非常推薦污泥與城市其他有機(jī)廢棄物（餐廚廚余垃圾）的協(xié)同處置。他建議地方政府可以在相關(guān)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)籌。而據(jù)記者了解，已經(jīng)有不少企業(yè)在提供給地方政府的園區(qū)方案中，重點(diǎn)推薦了類似的協(xié)同處置方案。
不可回避的問題也是機(jī)遇所在
泥質(zhì)問題不可回避，呼喚深入研究技術(shù)創(chuàng)新，目前還缺乏針對低有機(jī)質(zhì)污泥有效的處理技術(shù)等
“有機(jī)質(zhì)含量低、高含砂量是制約我們在污泥處理處置方面采用國際上傳統(tǒng)技術(shù)的一個(gè)瓶頸。”戴曉虎表示，有機(jī)質(zhì)低直接影響厭氧等處理方式的效率；而我國污泥不僅含砂量很高，更重要的是砂粒徑分布比較小。“我們經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)含砂的成分就像面粉，這與國外的差異也是比較大的。”
在他看來，一方面，我國污水污泥泥質(zhì)的差異帶來了處理技術(shù)應(yīng)用方面的難度，但另一方面，對泥質(zhì)的研究也還不夠。“說直白一點(diǎn)，是在污泥的泥質(zhì)研究、污泥的統(tǒng)計(jì)分析等方面還比較缺乏。”
針對這一現(xiàn)狀，戴曉虎認(rèn)為是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。“因?yàn)槲覈勰嗄噘|(zhì)的特殊性，要解決問題，必須要在技術(shù)上有更好的創(chuàng)新。這對于相關(guān)企業(yè)是個(gè)全新的機(jī)遇。”
首先是相關(guān)的技術(shù)和裝備有待提升。這其中包括：目前還缺乏針對低有機(jī)質(zhì)污泥有效的處理技術(shù)；傳統(tǒng)的污泥預(yù)處理技術(shù)，好氧發(fā)酵、厭氧消化等，在技術(shù)本身和裝備方面，還有較大的提升空間。
楊殿海表示，目前國內(nèi)4000多座污水處理廠中有60余座建了厭氧消化設(shè)施，但運(yùn)行的也就約20個(gè)。“和國外相比，這個(gè)比例是很不相稱的。而國內(nèi)在厭氧設(shè)施上確實(shí)遇到了不少技術(shù)問題。”但他同時(shí)強(qiáng)調(diào)，為什么國外用得不錯(cuò)的技術(shù)在國內(nèi)就是做不好，除了泥質(zhì)的差異外，還有不少原因。
“國外厭氧消化工藝的大面積推行，其原因首先是將污水污泥當(dāng)做資源的理念越來越成為共識。其次是從一開始就將污水污泥的處理處置加以統(tǒng)籌考慮。第三，不斷上漲的填埋費(fèi)用發(fā)揮對技術(shù)應(yīng)用的倒逼作用。第四，出于對可再生能源和低碳的重視等。”他說，這些都是需要相關(guān)各方予以重視的。
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厭氧消化
污泥在無氧條件下，由兼性菌和厭氧細(xì)菌將污泥中可生物降解的有機(jī)物分解成二氧化碳、甲烷和水等，使污泥得到穩(wěn)定的處理過程，是污泥減量化、穩(wěn)定化的常用手段之一。
污泥厭氧消化是一個(gè)多階段的復(fù)雜過程，完成整個(gè)消化過程，需要經(jīng)過3個(gè)階段，即水解、酸化階段，乙酸化階段，甲烷化階段。
熱水解
熱水解是污泥預(yù)處理的一種方式。污泥經(jīng)高壓蒸汽預(yù)處理，溶解污泥中的膠體物質(zhì)，破碎細(xì)胞物質(zhì)，水解大分子物質(zhì)，使污泥性質(zhì)發(fā)生相應(yīng)的變化。
協(xié)同厭氧
協(xié)同厭氧消化是污泥高級厭氧消化的一種，可以與餐廚垃圾協(xié)同處置，將大大提高產(chǎn)氣率，從而提升產(chǎn)氣效益，降低厭氧消化的高成本。
有機(jī)質(zhì)含量低、含砂量高對厭氧消化的負(fù)面影響
有機(jī)質(zhì)含量低將直接影響厭氧消化過程的產(chǎn)氣率指標(biāo)，從而影響系統(tǒng)能耗和運(yùn)行成本，這也是我國大部分厭氧消化池停運(yùn)的主要原因之一。據(jù)保守粗略估計(jì)，有機(jī)質(zhì)含量低于60%的污泥很難在日后厭氧處理運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
在污泥處理系統(tǒng)中，由于砂粒具有流動性差、易沉積的特點(diǎn)，會引起污泥管道堵塞、消化池底部積砂，從而影響消化池的正常運(yùn)行和沼氣產(chǎn)量，并且磨損設(shè)備尤其是機(jī)械式攪拌器。
來源： 中國環(huán)境報(bào)
