推進市政污水處理行業低碳轉型，助力碳達峰、碳中和

時間：2021-07-05 09:11

來源：《中國環保產業》雜志2021年第6期

作者：常紀文，井媛媛，耿瑜，宋曉彤

3）現有的市政污水處理廠特別是老舊市政污水處理廠，難以承受低碳改造的建設成本和低碳運行的運營成本。

2.2 沼氣和污泥熱能利用的前景與現實問題

發達國家的沼氣熱能技術特別是污泥厭氧消化沼氣熱電聯產系統的研發起步較早，如奧地利Strass市政污水處理廠的污泥厭氧消化熱電聯產效率達40%左右，沼氣發電量約為2.3度/立方米，沼氣產量為5800立方米/天，沼氣的甲烷含量為62%，電能產生量為8490度/天，市政污水處理廠的能源自給率可達108%；芬蘭Viikinmaki市政污水處理廠污泥厭氧消化每年產生沼氣1340萬噸，產電量2.5341億度，為水廠提供64%的電力和100%的熱能，實現了熱能的自給自足。在污泥熱能利用方面，發達國家普遍采用干化焚燒工藝，有的也將污泥制作為燃料棒（熱值約為3000卡/克以上），或與廚余垃圾、餐廚垃圾協同處理，實現熱能利用最大化。荷蘭和德國的污泥焚燒比例在2015年便超過40%，日本目前超過60%的污泥采用焚燒技術進行處置。

我國市政污水處理廠的沼氣利用技術，如“厭氧消化+沼氣利用”的污泥沼氣利用技術，目前已有較為成熟的應用，如上海白龍港污水處理廠等項目厭氧消化能源自給率已達100%；北京排水集團位于北京的五座污泥處理中心沼氣熱電聯產設施未來預計可替代污水污泥處理全過程18%～20%的電能。在污泥熱能利用方面，目前我國已實現自持焚燒，部分項目甚至能利用余熱發電。除自用外，多余電量可上網。按照污泥快速減量化的要求，污泥干化焚燒將成為主流的污泥處置路線，現已有一些地區要求優先采用該技術路線。應用新技術可全面提高我國市政污水處理廠的沼氣產量及沼氣向熱能的轉化效率，提高污泥的焚燒或者發電率，促進市政污水處理行業污水、污泥處理的能源自給，因此前景非常好。

但目前我國市政污水處理廠沼氣和污泥的熱能利用遇到如下現實問題需要解決：

1）市政污水處理廠進水的有機物濃度和污泥有機質含量相對較低，污泥厭氧消化碳源不足，會在一定程度上影響熱電聯產的單位產電量。

2）我國污泥的熱值總體相對較低，限制了污泥燃料棒的生產和應用。

3）污泥熱能利用成本相對較高，國家和地方目前尚未制定相應的價格和收費支持機制。

4）部分市政污水中混有含重金屬的工業廢水，污泥焚燒工藝一般會添加熔融工序，容易造成二次污染。

5）目前污泥的跨行政區域運輸和處置監管嚴格，開展區域集中的焚燒發電有難度。

2.3 企業運營節能的前景與現實問題

精細化智能管控系統的研發能降低能耗和藥耗，促進出水的安全穩定達標，因此用空間很大。宜興概念污水處理廠預計于2021年中期全部建成投運，其設計集水質永續、能量自給、資源循環、環境友好于一體，采取污水精細化管控模式。在節能方面，可在目前耗能基礎上減少50%以上，實現能源自給；在資源循環方面，利用污泥與有機廢棄物結合發電、制沼氣，可實現污泥的無害化和資源化；在環境友好方面，出水、出料、出氣都達到對生態環境的無害要求。如結合實際應用精細化智能管控系統，我國精細化智能管控的發展前景將十分廣闊。

新技術的研發對城市市政污水處理廠實現節能降耗、碳減排甚至能源自給與外供提供了支撐。我國在好氧顆粒污泥技術、同步硝化反硝化技術、生物脫氮技術、厭氧氨氧化技術等領域或環節目前已走在世界前沿，將來也會得到進一步的發展。

目前，我國市政污水處理行業在運營節能方面遇到一些現實問題需要解決。

在精細化智能管控系統的建設方面：

1）市政污水處理企業粗放式管理未得到改善，卻過分追求硬件投入。

2）缺乏市政污水處理企業運營能耗管理的評價標準，節能降耗成果的行業水平難以衡量。截至2019年年底，我國縣級及以上城市區域（不含建制鎮）已建設市政污水處理廠4140座，年污水處理量達5 258 594萬立方米。因為工藝不一，各企業運營中每噸污水的電耗差距較大，總體介于0.12～0.69度，行業均值在0.35度左右，需建立相應的能耗管理與評價標準，促進全行業減少能耗。

3）缺乏對市政污水處理行業低碳的達標規劃和對于市政污水處理企業的考核機制。

在新技術研發方面：

1）低碳新工藝和新技術在工程應用階段不可避免地會影響出水水質的穩定性，一些企業不愿意嘗試。

2）目前仍有一些先進技術如從污水中回收利用不可再生資源磷，在我國未得到重視。2016年歐盟出臺的新版《化肥管理條例》把市政污水處理企業回收的鳥糞石等磷酸鹽產物納入化肥生產的原料，并針對此類磷肥制定了標準規范，德國規定污水和污泥中磷的回收量要在2020年前達到磷礦石進口總量的50%，而我國的相關工作仍處于探索階段。

2.4 廠內太陽能面板鋪設的前景與現實問題

發達國家的市政污水處理行業目前僅在部分項目上安裝應用了太陽能光伏系統。美國Hill Canyon市政污水處理廠建設了500千瓦的熱電聯產機和584千瓦直流電（500千瓦交流電）的太陽能光伏系統，可為廠內提供65%的電量；美國Moorpark再生水廠每天處理約8330噸污水，2012年該水廠光伏系統投入使用后每年產電230萬度，節省水廠80%的電網購電。總體來看，發達國家市政污水處理行業應用太陽能光伏系統處于發展階段。

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編輯：李丹

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