推进市政污水处理行业低碳转型，助力碳达峰、碳中和

时间：2021-07-05 09:11

来源：《中国环保产业》杂志2021年第6期

作者：常纪文，井媛媛，耿瑜，宋晓彤

3）现有的市政污水处理厂特别是老旧市政污水处理厂，难以承受低碳改造的建设成本和低碳运行的运营成本。

2.2 沼气和污泥热能利用的前景与现实问题

发达国家的沼气热能技术特别是污泥厌氧消化沼气热电联产系统的研发起步较早，如奥地利Strass市政污水处理厂的污泥厌氧消化热电联产效率达40%左右，沼气发电量约为2.3度/立方米，沼气产量为5800立方米/天，沼气的甲烷含量为62%，电能产生量为8490度/天，市政污水处理厂的能源自给率可达108%；芬兰Viikinmaki市政污水处理厂污泥厌氧消化每年产生沼气1340万吨，产电量2.5341亿度，为水厂提供64%的电力和100%的热能，实现了热能的自给自足。在污泥热能利用方面，发达国家普遍采用干化焚烧工艺，有的也将污泥制作为燃料棒（热值约为3000卡/克以上），或与厨余垃圾、餐厨垃圾协同处理，实现热能利用最大化。荷兰和德国的污泥焚烧比例在2015年便超过40%，日本目前超过60%的污泥采用焚烧技术进行处置。

我国市政污水处理厂的沼气利用技术，如“厌氧消化+沼气利用”的污泥沼气利用技术，目前已有较为成熟的应用，如上海白龙港污水处理厂等项目厌氧消化能源自给率已达100%；北京排水集团位于北京的五座污泥处理中心沼气热电联产设施未来预计可替代污水污泥处理全过程18%～20%的电能。在污泥热能利用方面，目前我国已实现自持焚烧，部分项目甚至能利用余热发电。除自用外，多余电量可上网。按照污泥快速减量化的要求，污泥干化焚烧将成为主流的污泥处置路线，现已有一些地区要求优先采用该技术路线。应用新技术可全面提高我国市政污水处理厂的沼气产量及沼气向热能的转化效率，提高污泥的焚烧或者发电率，促进市政污水处理行业污水、污泥处理的能源自给，因此前景非常好。

但目前我国市政污水处理厂沼气和污泥的热能利用遇到如下现实问题需要解决：

1）市政污水处理厂进水的有机物浓度和污泥有机质含量相对较低，污泥厌氧消化碳源不足，会在一定程度上影响热电联产的单位产电量。

2）我国污泥的热值总体相对较低，限制了污泥燃料棒的生产和应用。

3）污泥热能利用成本相对较高，国家和地方目前尚未制定相应的价格和收费支持机制。

4）部分市政污水中混有含重金属的工业废水，污泥焚烧工艺一般会添加熔融工序，容易造成二次污染。

5）目前污泥的跨行政区域运输和处置监管严格，开展区域集中的焚烧发电有难度。

2.3 企业运营节能的前景与现实问题

精细化智能管控系统的研发能降低能耗和药耗，促进出水的安全稳定达标，因此用空间很大。宜兴概念污水处理厂预计于2021年中期全部建成投运，其设计集水质永续、能量自给、资源循环、环境友好于一体，采取污水精细化管控模式。在节能方面，可在目前耗能基础上减少50%以上，实现能源自给；在资源循环方面，利用污泥与有机废弃物结合发电、制沼气，可实现污泥的无害化和资源化；在环境友好方面，出水、出料、出气都达到对生态环境的无害要求。如结合实际应用精细化智能管控系统，我国精细化智能管控的发展前景将十分广阔。

新技术的研发对城市市政污水处理厂实现节能降耗、碳减排甚至能源自给与外供提供了支撑。我国在好氧颗粒污泥技术、同步硝化反硝化技术、生物脱氮技术、厌氧氨氧化技术等领域或环节目前已走在世界前沿，将来也会得到进一步的发展。

目前，我国市政污水处理行业在运营节能方面遇到一些现实问题需要解决。

在精细化智能管控系统的建设方面：

1）市政污水处理企业粗放式管理未得到改善，却过分追求硬件投入。

2）缺乏市政污水处理企业运营能耗管理的评价标准，节能降耗成果的行业水平难以衡量。截至2019年年底，我国县级及以上城市区域（不含建制镇）已建设市政污水处理厂4140座，年污水处理量达5 258 594万立方米。因为工艺不一，各企业运营中每吨污水的电耗差距较大，总体介于0.12～0.69度，行业均值在0.35度左右，需建立相应的能耗管理与评价标准，促进全行业减少能耗。

3）缺乏对市政污水处理行业低碳的达标规划和对于市政污水处理企业的考核机制。

在新技术研发方面：

1）低碳新工艺和新技术在工程应用阶段不可避免地会影响出水水质的稳定性，一些企业不愿意尝试。

2）目前仍有一些先进技术如从污水中回收利用不可再生资源磷，在我国未得到重视。2016年欧盟出台的新版《化肥管理条例》把市政污水处理企业回收的鸟粪石等磷酸盐产物纳入化肥生产的原料，并针对此类磷肥制定了标准规范，德国规定污水和污泥中磷的回收量要在2020年前达到磷矿石进口总量的50%，而我国的相关工作仍处于探索阶段。

2.4 厂内太阳能面板铺设的前景与现实问题

发达国家的市政污水处理行业目前仅在部分项目上安装应用了太阳能光伏系统。美国Hill Canyon市政污水处理厂建设了500千瓦的热电联产机和584千瓦直流电（500千瓦交流电）的太阳能光伏系统，可为厂内提供65%的电量；美国Moorpark再生水厂每天处理约8330吨污水，2012年该水厂光伏系统投入使用后每年产电230万度，节省水厂80%的电网购电。总体来看，发达国家市政污水处理行业应用太阳能光伏系统处于发展阶段。

1 2 345 6

编辑：李丹