王 濤，王鑫潔

（1.機(jī)械科學(xué)研究總院環(huán)保技術(shù)與裝備研究所，北京 100044；2.機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司，北京 100044；3.吉林大學(xué)管理學(xué)院，長(zhǎng)春 130012）

1 厭氧消化技術(shù)概述

1.1 技術(shù)來(lái)源

厭氧消化是利用兼氧菌和厭氧菌進(jìn)行厭氧生化反應(yīng)，分解污泥中有機(jī)質(zhì)的一種污泥處理工藝。

1881年法國(guó)Mouras研發(fā)的凈化器是污水（污泥）厭氧生物處理的雛形；1905年，德國(guó)的Imhoff池的出現(xiàn)，第一次將泥水分離進(jìn)行厭氧處理；1927年，首次在厭氧消化池中加上了加熱裝置，使產(chǎn)氣速率顯著提高；隨后，又增加了機(jī)械攪拌器，反應(yīng)速率進(jìn)一步提高；20世紀(jì)50年代初又出現(xiàn)了利用沼氣循環(huán)的攪拌裝置。多種形式的厭氧消化池逐漸發(fā)展形成了現(xiàn)代污泥厭氧消化技術(shù)的核心工藝體系。

1.2 技術(shù)原理

厭氧消化的作用機(jī)理有兩段論、三段論、四段論之分，兩段論可以分為產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段，其中產(chǎn)酸階段又可細(xì)分為水解酸化階段、酸性衰退階段。

水解酸化階段（酸性發(fā)酵）：污水中不溶性大分子有機(jī)物，如多糖、淀粉、纖維素等水解，主要產(chǎn)物為甲、乙、丙、丁酸、乳酸；緊接著氨基酸、蛋白質(zhì)、脂肪水解生成氨和胺、多肽等。

產(chǎn)甲烷階段（堿性發(fā)酵）：產(chǎn)甲烷細(xì)菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基質(zhì)通過(guò)不同途徑轉(zhuǎn)化為甲烷，其中最主要的基質(zhì)為乙酸。

全部反應(yīng)可以概括為：

1.3 厭氧消化池分類(lèi)

厭氧消化池從構(gòu)造上一般分為池頂、池體和池底三部分：池頂主要起到收集沼氣的作用；池體主要起到容納作用；池底一般主要起到排泥的作用。

按照消化池形狀可分為：圓柱形、橢圓形（卵形）和龜甲形等。

按照池頂結(jié)構(gòu)形式可分為：固定蓋式和移動(dòng)蓋式。

按照攪拌形式可分為：機(jī)械攪拌和沼氣攪拌兩種形式；機(jī)械攪拌又分為泵攪拌、槳葉攪拌、水射器攪拌等；沼氣攪拌又可分為氣提式攪拌、豎管式攪拌和氣體擴(kuò)散式攪拌等。

1.4 國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況

2000年，建設(shè)部、國(guó)家環(huán)保總局、科技部聯(lián)合發(fā)布的《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》規(guī)定：“處理能力達(dá)10萬(wàn)m3/d的污水處理二級(jí)設(shè)施產(chǎn)生的污泥，宜采取厭氧消化工藝進(jìn)行處理”。截至2011年，國(guó)內(nèi)已建成市政污水處理廠3078座，其中配套建設(shè)厭氧消化系統(tǒng)的50余座，這其中穩(wěn)定正常運(yùn)行的不超過(guò)10座。2010年、2011年污泥處理處置十大推薦案例中共列入6個(gè)厭氧消化項(xiàng)目，其中還包括當(dāng)時(shí)“尚未進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行和冬季運(yùn)行”的上海市白龍崗污水處理廠污泥處理工程。

依據(jù)中國(guó)水網(wǎng)2010年、2011年度污泥處理處置推薦案例評(píng)選資料及部分國(guó)內(nèi)公開(kāi)發(fā)表文獻(xiàn)資料摘錄列舉國(guó)內(nèi)正常運(yùn)行的主要厭氧消化工程實(shí)例情況有：

（1）大連東泰夏家河污泥處理廠

夏家河項(xiàng)目占地2.47公頃，日處理市政污泥600t。采用LIIP消化罐12個(gè)（圓柱形平底形式），直徑16m，高度15m，有效高度11.2m，單池有效容積2230m3，污泥停留時(shí)間22～25d，進(jìn)泥含固率10%，污泥投配率4%～5%，消化溫度37℃，沼氣日產(chǎn)量3萬(wàn)～3.2萬(wàn)m3，池容產(chǎn)氣率1.12～1.20m3/m3，經(jīng)提純處理后CH4日產(chǎn)量16,500m3供應(yīng)市政燃?xì)?。電?.5萬(wàn)～1.8萬(wàn)kW·h/d（攪拌強(qiáng)度19.5W/m3）。沼渣脫水后含水率降至70%左右，送至垃圾填埋場(chǎng)晾曬填埋；沼液排至夏家河污水處理廠處理排放。

項(xiàng)目工程總投資14,913萬(wàn)元，運(yùn)行成本130～150元/t。2007年開(kāi)工建設(shè)，2009年4月正式運(yùn)行。

（2）青島麥島污水處理廠污泥處理項(xiàng)目

麥島項(xiàng)目為青島麥島14萬(wàn)m3/d污水處理廠擴(kuò)建工程配套子項(xiàng)目，污水處理廠占地3.9公頃，污泥系統(tǒng)處理規(guī)模48tDS/d（相當(dāng)于含水率80%脫水污泥240t/d）。采用圓柱形消化池2座，直徑29.3m，高度25.7m，有效高度18m，單池有效容積12,700m3，污泥停留時(shí)間20d，進(jìn)泥含固率3.8%～4%，污泥投配率5%，消化溫度35℃±2℃，沼氣日產(chǎn)量14,400～15,000m3，池容產(chǎn)氣率0.59m3/m3，產(chǎn)品首先用于4臺(tái)500kVA沼氣發(fā)電機(jī)能源，剩余的沼氣通過(guò)火炬燃燒。攪拌強(qiáng)度0.9W/m3。沼渣脫水后含水率降至78%以下，送至垃圾填埋場(chǎng)或堆肥處理；沼液由污水處理廠處理排放。項(xiàng)目于2008年6月正式運(yùn)行。

（3）北京小紅門(mén)污水處理廠污泥處理項(xiàng)目

小紅門(mén)項(xiàng)目為北京小紅門(mén)60萬(wàn)m3/d污水處理廠工程配套子項(xiàng)目，污泥系統(tǒng)處理規(guī)模132.5tDS/d（相當(dāng)于含水率80%脫水污泥662.5t/d）。采用卵形消化池5座，單池有效容積12,300m3，污泥停留時(shí)間20d，進(jìn)泥含固率3.2%，污泥投配率5%，消化溫度35℃，沼氣日產(chǎn)量3萬(wàn)m3，池容產(chǎn)氣率0.49m3/m3，產(chǎn)品用于沼氣拖動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)。攪拌強(qiáng)度3W/m3。沼渣脫水后含水率降至83%左右，送至石灰干化車(chē)間干化外運(yùn)填埋；沼液由污水處理廠處理排放。

項(xiàng)目工程總投資20,000萬(wàn)元，運(yùn)行費(fèi)用1464萬(wàn)元/a。2008年11月竣工正式投入運(yùn)行。

（4）上海白龍崗污水處理廠污泥處理項(xiàng)目

白龍崗項(xiàng)目為上海白龍崗污水處理廠200萬(wàn)m3/d污水處理廠升級(jí)改造工程配套子項(xiàng)目，污泥系統(tǒng)處理規(guī)模204tDS/d（相當(dāng)于含水率80%脫水污泥1020t/d）。采用卵形消化池8座，池體最大直徑25m，垂直高度44m（地上32m，地下12m），單池有效容積12,400m3，設(shè)計(jì)污泥停留時(shí)間24.3d，進(jìn)泥含固率5%，污泥投配率4.1%，消化溫度33℃～35℃，沼氣日產(chǎn)量44,512m3，池容產(chǎn)氣率0.45m3/m3，產(chǎn)品用于消化池加熱保溫和后續(xù)污泥干化。攪拌強(qiáng)度4.7W/m3。沼渣脫水后含水率降至75%左右，送至流化床干化工序處理至含固率70%外運(yùn)；沼液由污水處理廠處理排放。

項(xiàng)目工程總投資63,000萬(wàn)元，運(yùn)行成本約120元/t脫水污泥。2010年10月建成，2011年4月12日進(jìn)入調(diào)試運(yùn)行。

（5）新疆烏魯木齊河?xùn)|污水處理廠污泥消化及熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目

新疆烏魯木齊河?xùn)|污水處理廠污泥消化及熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目為新疆烏魯木齊河?xùn)|污水處理廠原污泥厭氧消化系統(tǒng)維修改造項(xiàng)目。污泥系統(tǒng)處理規(guī)模79tDS/d（相當(dāng)于含水率80%脫水污泥395t/d）。采用圓柱形消化池4座，直徑20m，高度30.2m，期中柱體高度20m，單池有效容積7164m3，污泥停留時(shí)間16d，進(jìn)泥含固率4%，消化溫度35℃，沼氣日產(chǎn)量41,225m3。產(chǎn)品首先用于沼氣發(fā)電機(jī)能源，剩余的沼氣通過(guò)火炬燃燒。電耗6萬(wàn)kW·h/d（攪拌強(qiáng)度0.94W/m3）。沼渣脫水后含水率降至78%左右，送至垃圾填埋場(chǎng)或堆肥處理；沼液由污水處理廠處理排放（注：按照0.85Nm3/kgVSS產(chǎn)氣率估算，上述污泥系統(tǒng)處理規(guī)模與沼氣日產(chǎn)量對(duì)應(yīng)100%的有機(jī)質(zhì)含量和60%的降解率，顯然有失實(shí)）。

項(xiàng)目在2006年由于設(shè)備問(wèn)題停用，2009年經(jīng)改造后恢復(fù)運(yùn)行使用，2010年底開(kāi)始4座消化池正常運(yùn)行。

（6）鄭州王新莊污水處理廠污泥厭氧消化及沼氣利用項(xiàng)目

鄭州王新莊污水處理廠污泥厭氧消化及沼氣利用項(xiàng)目為鄭州王新莊污水處理廠工程配套子項(xiàng)目，污泥系統(tǒng)處理規(guī)模相當(dāng)于含水率80%脫水污泥330t/d。采用圓柱形消化池，一級(jí)3座，二級(jí)1座，直徑28.8m，高度20.2m，期中柱體高度14.5m，單池有效容積1萬(wàn)m3，污泥總停留時(shí)間24d，進(jìn)泥含固率5%，污泥投配率5%，消化溫度35℃±1℃，沼氣日產(chǎn)量2萬(wàn)m3左右，池容產(chǎn)氣率0.5m3/m3，經(jīng)提純處理后CH4日產(chǎn)量1萬(wàn)m3供應(yīng)市政燃?xì)?。沼渣脫水后含水率降?8%左右，送至垃圾填埋場(chǎng)或堆肥處理；沼液由污水處理廠處理排放。

項(xiàng)目于2001年正式運(yùn)行，根據(jù)2006年3月14日-3月23日的運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄（平均值）：生污泥量1205m3/d，進(jìn)泥含水率94.89%，沼氣產(chǎn)量17,625m3/d，基本達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

以上厭氧消化典型案例的主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 厭氧消化典型案例主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比

2 處理過(guò)程應(yīng)注意的問(wèn)題

2.1 泥質(zhì)

我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠的水質(zhì)與發(fā)達(dá)國(guó)家存在差異，在污水處理工藝選擇和優(yōu)化方面已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，在污泥處理處置方面同樣可以借鑒污水處理的經(jīng)驗(yàn)，在充分分析掌握我國(guó)泥質(zhì)特點(diǎn)的前提下，引入國(guó)外成熟技術(shù)時(shí)，應(yīng)在本土化改良后謹(jǐn)慎適度推廣，否則將只能是事倍功半，甚至是做無(wú)用功。

2.1.1 有機(jī)質(zhì)含量

我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)地域和季節(jié)不均勻特點(diǎn)，總體水平較發(fā)達(dá)國(guó)家明顯偏低。我國(guó)2001年抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)較美國(guó)2000年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)低28%，這主要是由于我國(guó)的市政污水進(jìn)水濃度偏低造成的；2009年我國(guó)的抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)較美國(guó)2000年的低46%，這主要是由于國(guó)內(nèi)新建了大量中小型污水處理廠，較大中城市的污水處理廠的進(jìn)水濃度更低。表2反映了上述情況。

表2 城市污水處理廠進(jìn)水有機(jī)質(zhì)含量統(tǒng)計(jì)對(duì)比 （單位：g/kg）

在SRT = 20d的情況下，如果按照50%的有機(jī)物降解率和0.85Nm3/kgVSS的產(chǎn)氣率估算，本文1.4節(jié)所列舉的項(xiàng)目有機(jī)質(zhì)含量平均應(yīng)達(dá)到55%以上，方可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)氣率目標(biāo)；按照45%的有機(jī)物降解率和0.8Nm3/kgVSS的產(chǎn)氣率估算，本文1.4節(jié)所列舉的項(xiàng)目有機(jī)質(zhì)含量平均應(yīng)達(dá)到65%以上，方可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)氣率目標(biāo)。而如果按照40%的有機(jī)物降解率和0.7Nm3/kgVSS的產(chǎn)氣率估算，則這一指標(biāo)必須達(dá)到83%以上方可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)氣率目標(biāo)。

因此，有機(jī)質(zhì)含量低將直接影響厭氧消化過(guò)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(guó)大部分厭氧消化池停運(yùn)的主要原因之一。保守粗略估計(jì)，有機(jī)質(zhì)含量低于60%的污泥很難在日后的運(yùn)行過(guò)程中實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

2.1.2 含砂量

污泥中的有機(jī)質(zhì)成分偏低對(duì)應(yīng)著無(wú)機(jī)成分偏高，從側(cè)面反映出污水處理廠進(jìn)水含砂量偏高。究其原因主要有：雨污分流系統(tǒng)不完善、污水管道受損、人為因素等。

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范：城市污水的含砂量可按10萬(wàn)m3污水沉砂30m3計(jì)算（注：合流制污水的含砂量應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定），但有些污水處理廠的進(jìn)水口水樣檢測(cè)高于上述值，甚至是設(shè)計(jì)含砂量的2～3倍。

目前污水處理廠所采用的沉砂系統(tǒng)主要用于去除污水中粒徑大于0.2mm、密度大于2.65t/m3的砂粒，以保護(hù)管道、閥門(mén)等設(shè)施免受磨損和阻塞。因此即使在除砂系統(tǒng)正常工作的前提下，部分砂粒也會(huì)隨污泥進(jìn)入到污水生化反應(yīng)系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)中。在污泥處理系統(tǒng)中，由于砂粒具有流動(dòng)性差、易沉積的特點(diǎn)，會(huì)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。

解決消化池沉砂的辦法有：1）加大攪拌動(dòng)力和延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，避免砂沉降并使之隨污泥排出池外；2）定期清理消化池。但前者意味著運(yùn)行成本的提高和設(shè)備磨損的加快，后者意味著無(wú)法連續(xù)運(yùn)行并可能需要清空消化池。此外優(yōu)化改善污水處理中沉砂系統(tǒng)的去除效果也不失為有效的辦法。

2.1.3 營(yíng)養(yǎng)與碳氮比

消化池的營(yíng)養(yǎng)由投配污泥供給，營(yíng)養(yǎng)配比中最重要的是C/N比。C/N比太高，細(xì)菌氮量不足，消化液緩沖能力降低，pH值容易下降；C/N比太低，含氮量過(guò)多，pH值可能上升到8.0以上，脂肪酸的銨鹽發(fā)生積累，使有機(jī)物分解受到抑制。

據(jù)研究，對(duì)于污泥消化處理來(lái)說(shuō)， C/N比以10～20較合適，因此，初沉污泥的消化效果較好，剩余污泥C/N比為5～10，不宜單獨(dú)進(jìn)行消化處理。近期建設(shè)的污水處理廠大多都省略了初沉系統(tǒng)，因此應(yīng)關(guān)注C/N比值對(duì)于厭氧消化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的不利影響。

2.2 池形的選擇

目前在國(guó)內(nèi)有應(yīng)用案例的，按照形狀可分為如下兩類(lèi)：

2.2.1 圓柱形消化池

圓柱形消化池的形狀是圓柱狀中部、圓錐形底部和頂部。這種池形的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，易選擇攪拌系統(tǒng)。但其底部面積較大，易造成粗砂的堆積，因此需要定期進(jìn)行停池清理。更重要的是在形狀變化的部分存在尖角，應(yīng)力很容易聚集在這些區(qū)域，使結(jié)構(gòu)處理較困難。底部和頂部的圓錐部分，在土建施工澆鑄時(shí)混凝土難密實(shí)，易產(chǎn)生滲漏。在傳統(tǒng)圓柱形消化池基礎(chǔ)上，近些年發(fā)展出平底圓柱形消化池，是一種土建成本較低的池形，它要求池形與裝備和功能之間要有更好的相互協(xié)調(diào)性。

2.2.2 卵形消化池

德國(guó)在1956年就開(kāi)始采用卵形消化池，目前應(yīng)用較普遍。其優(yōu)點(diǎn)主要有：1）其池形能促進(jìn)混合攪拌的均勻，單位面積內(nèi)可獲得較多的微生物，用較小的能量即可達(dá)到良好的混合效果；2）可有效消除粗砂和浮渣的堆積，池內(nèi)一般不產(chǎn)生死角，可保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性和連續(xù)性；3）表面積小，耗熱量較低，很容易保持系統(tǒng)溫度；4） 生化效果好，分解率高；5）上部面積少，不易產(chǎn)生浮渣，即使生成也易去除；6）消化池的殼體形狀使池體結(jié)構(gòu)受力分部均勻，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有很大優(yōu)勢(shì)，可以做到消化池單池池容的大型化。

卵形消化池的缺點(diǎn)是土建施工費(fèi)用比傳統(tǒng)消化池高，因此對(duì)大體積消化池采用卵形池更能體顯其優(yōu)點(diǎn)。

卵形消化池與圓柱形消化池的定性比較見(jiàn)表3。

消化池是實(shí)現(xiàn)厭氧消化工藝目的的核心構(gòu)筑物，但僅起到“工具”和“手段”的作用，并非項(xiàng)目成敗的“關(guān)鍵”。結(jié)合項(xiàng)目規(guī)模和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇適宜的池型即可。

2.3 溫度與無(wú)害化程度

厭氧消化代謝溫度在35℃～38℃和50℃～65℃存在兩個(gè)反應(yīng)高峰，因此厭氧發(fā)酵?？刂圃谶@兩個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)，以獲得盡可能高的降解速度和產(chǎn)氣率。相應(yīng)，厭氧消化被分為高溫消化（55℃左右）和中溫消化（35℃左右）。 實(shí)際上，在10℃～60℃的范圍內(nèi)，產(chǎn)甲烷菌并沒(méi)有特定的溫度限制，然而在一定溫度范圍內(nèi)被馴化以后，小幅度溫度升降即可嚴(yán)重影響消化進(jìn)程；研究表明：在污泥厭氧消化過(guò)程中，溫度發(fā)生±3℃變化時(shí)，就會(huì)抑制污泥消化速度；溫度發(fā)生±5℃變化時(shí)，就會(huì)突然停止產(chǎn)氣，使有機(jī)酸發(fā)生大量積累而破壞厭氧消化；尤其是高溫消化，對(duì)溫度變化更為敏感。因此，在厭氧消化操作運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)盡量保持溫度不變。厭氧的消化溫度和時(shí)間關(guān)系曲線見(jiàn)下圖。

厭氧消化溫度-時(shí)間關(guān)系曲線圖

表3 消化池形狀的定性比較

高溫消化的反應(yīng)速率為中溫消化的1.5～1.9倍，產(chǎn)氣率也較高，消化時(shí)間短，可取得較好的衛(wèi)生效果，消化后污泥的脫水性能也較好。但由于高溫消化加熱污泥所消耗的熱量大、能耗高，運(yùn)行管理要求嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)多采用中溫厭氧消化形式。但中溫厭氧消化在無(wú)害化方面存在以下問(wèn)題：

（1）主要細(xì)菌、病毒、寄生蟲(chóng)卵致死溫度均在50℃以上（見(jiàn)表4），因此中溫消化溫度無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)害化處理過(guò)程。

表4 主要細(xì)菌、病毒、寄生蟲(chóng)卵的滅活溫度

（2）厭氧消化確實(shí)能較大程度殺滅細(xì)菌和寄生蟲(chóng)卵，但殺菌機(jī)理目前尚不完全清楚，且無(wú)害化處理的可靠性尚存在質(zhì)疑。謝秀蘭關(guān)于中溫（37℃）沼氣發(fā)酵對(duì)4種細(xì)菌殺滅效果的研究表明：沼氣發(fā)酵對(duì)不同的病原菌殺滅效果不一致，其中傷寒沙門(mén)氏菌10d方能完全殺滅，福氏志賀菌30d仍不能完全殺滅。

（3）厭氧消化池運(yùn)行模式?jīng)Q定，新投配污泥有可能在沒(méi)有滿(mǎn)足停留時(shí)間的情況下隨出泥排出池外，無(wú)法完成反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)也無(wú)法完成無(wú)害化處理過(guò)程。

徹底解決上述問(wèn)題的辦法有：1）增加前處理工序并考慮無(wú)害化措施，如高溫高壓熱水解預(yù)處理等；2）除機(jī)械脫水外增加后處理工序，如高溫好氧堆肥、熱干化等。

2.4 污泥含固率與攪拌動(dòng)力

進(jìn)入消化池的物料的含水率應(yīng)盡量少，一方面可以減少消化池容積，降低耗熱量；另一方面可以提高污泥中甲烷菌濃度，加速生化反應(yīng)。李禮等對(duì)含固率（TS）分別為2%、6%、10%和14%的4組牛糞液進(jìn)行厭氧消化實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)運(yùn)行48d，結(jié)果表明，進(jìn)料TS是影響厭氧消化產(chǎn)氣效果的重要因素，調(diào)節(jié)進(jìn)料TS至10%?？梢允蛊鋮捬跸@得最佳的產(chǎn)氣效果，產(chǎn)氣率225cm3/g，產(chǎn)氣中甲烷含量為56.1%；而TS為6%時(shí)，產(chǎn)氣率117.8cm3/g，產(chǎn)氣中甲烷含量為53.4%。

但由于濃縮系統(tǒng)和輸送攪拌系統(tǒng)的限制，污泥含固率設(shè)計(jì)值一般采用3%～5%，目前最大可行的污泥含固率范圍為10%～12%。本文前述中的5個(gè)案例采用了3%～5%的含固率，只有夏家河項(xiàng)目采用了10%的含固率，主要是因?yàn)樵擁?xiàng)目的處理對(duì)象為含水率80%左右的脫水污泥，其他項(xiàng)目的處理對(duì)象均為濃縮污泥，含水率很難提高到5%。但從夏家河項(xiàng)目的數(shù)據(jù)可以看出兩個(gè)問(wèn)題：

（1）含水率80%的脫水污泥運(yùn)入廠內(nèi)后，需添加相同質(zhì)量的水稀釋到含水率為90%時(shí)方可進(jìn)入消化池，造成了資源能源的重復(fù)消耗；

（2）由于消化池固含量高，夏家河項(xiàng)目需付出相對(duì)于其他項(xiàng)目平均水平6.8倍的攪拌動(dòng)力消耗。

3 處置過(guò)程應(yīng)注意的問(wèn)題

2011年3月住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家發(fā)展改革委下發(fā)的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南（試行）》，給出了厭氧消化相關(guān)推薦處置技術(shù)路線：

（1）厭氧消化→脫水→自然干化（或好氧發(fā)酵）→土地利用（用于改良土壤、園林綠化、限制性農(nóng)用）；

（2）脫水→厭氧消化→脫水→自然干化（或好氧發(fā)酵）→土地利用（用于改良土壤、園林綠化、限制性農(nóng)用）；

（3）厭氧高溫好氧發(fā)酵（好氧堆肥）消化（或脫水后厭氧消化）→罐車(chē)運(yùn)輸→直接注入土壤（改良土壤、限制性農(nóng)用）。

厭氧消化后污泥進(jìn)入土地前需在兩道后處理工序中選擇其一。自然干化面臨占地面積、氣候影響、二次污染等諸多因素影響，因此高溫好氧發(fā)酵（好氧堆肥）作為后處理工序從技術(shù)和風(fēng)險(xiǎn)控制方面最具優(yōu)勢(shì)。

對(duì)比高溫好氧發(fā)酵（好氧堆肥）相關(guān)推薦處置技術(shù)路線：

（1）脫水→高溫好氧發(fā)酵→土地利用（用于土壤改良、園林綠化、限制性農(nóng)用）；

（2）脫水→高溫好氧發(fā)酵→園林綠化等分散施用。

不難發(fā)現(xiàn)，好氧發(fā)酵 + 土地利用與厭氧消化 + 好氧發(fā)酵 + 土地利用技術(shù)路線部分重合。因此必須考慮處理對(duì)象的有機(jī)質(zhì)濃度：若厭氧消化正常運(yùn)行后大幅度降低，會(huì)明顯影響好氧發(fā)酵的進(jìn)程；若厭氧消化運(yùn)行效果欠佳，則單位投資高于好氧發(fā)酵的厭氧消化系統(tǒng)建設(shè)的必要性將受到質(zhì)疑。

4 經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)環(huán)境保護(hù)部2010年2月頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置污染防治最佳可行技術(shù)指南（試行）》給出的參考數(shù)據(jù)：

投資成本與系統(tǒng)的構(gòu)成、污泥性質(zhì)、自動(dòng)化程度、設(shè)備質(zhì)量等因素相關(guān)。一般情況下，厭氧消化系統(tǒng)的工程投資為20萬(wàn)～40萬(wàn)元/t污泥（含水率80%）（不包括濃縮和脫水）。若采用更多進(jìn)口設(shè)備，投資成本將會(huì)增加。從以上案例數(shù)據(jù)分析，工程投資25萬(wàn)～60萬(wàn)元/t。全過(guò)程工程投資估算結(jié)果：按照厭氧消化系統(tǒng)平均單位投資35萬(wàn)元/ t污泥（污泥含水率80%）；減量30%；脫水與好氧發(fā)酵等后處理平均單位投資30萬(wàn)元/ t污泥（污泥含水率80%）；合計(jì)約56萬(wàn)元/ t污泥（污泥含水率80%）。

厭氧消化直接運(yùn)行成本為60～120 元/t 污泥（含水率80%）（不包括濃縮和脫水），從以上案例數(shù)據(jù)分析，運(yùn)行成本為60～150元/t。直接運(yùn)行費(fèi)用全成本估算結(jié)果：按照厭氧消化過(guò)程減量30%；脫水與好氧發(fā)酵等后處理平均100元/t污泥（含水率80%）；合計(jì)為130～190元/t，并且運(yùn)行成本指標(biāo)必須在泥質(zhì)條件良好的前提下方能實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

厭氧消化技術(shù)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，但在我國(guó)的應(yīng)用情況并不穩(wěn)定，主要原因有污泥有機(jī)質(zhì)含量較低、含砂量較高等客觀原因，也存在運(yùn)行管理等主觀因素。如果將厭氧消化技術(shù)放在一個(gè)處理工序上客觀看待，可以部分實(shí)現(xiàn)減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化，同時(shí)為資源化提供了良好的載體CH4；但厭氧消化并不是一個(gè)完整過(guò)程，就如同厭氧生化處理工序在污水處理工序中的位置一樣，必須與其它工藝聯(lián)合方可發(fā)揮自身特點(diǎn)，彌補(bǔ)先天不足。

此外，厭氧消化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行管理水平要求處理規(guī)模應(yīng)該是大型處理項(xiàng)目，并且下游完善可靠的最終處置和沼氣資源化利用渠道也是項(xiàng)目順利實(shí)施的重要保障。

最后，能源回收固然重要，但如果能使物質(zhì)按照最接近自然的方法循環(huán)起來(lái)，就更有意義，在這方面完全可以參照污水處理發(fā)展所走過(guò)的道路。

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