8項(xiàng)污水處理廠能量自給運(yùn)行措施介紹
美國大芝加哥廢水管理局（MWRD）成立于1889年，其職能就是保護(hù)當(dāng)?shù)氐暮恿骱�。目前下�?/span>7座水再生處理廠（WRPs）和22座提升泵站，每年的電耗約6億kWh，其制定的2023年目標(biāo)就是通過一系列的節(jié)能行動(dòng)并增加可再生能源開發(fā)利用，達(dá)到完全能量自給。
1 節(jié)能計(jì)劃
1.1 建筑能源審計(jì)
MWRD專門雇了一家能源合同管理服務(wù)商，對所有的建筑能耗源進(jìn)行分析審計(jì)，提出相應(yīng)的節(jié)能措施或者采用新的節(jié)能產(chǎn)品更換老舊設(shè)備材料，比如采用升級(jí)的LED內(nèi)飾照明及自控技術(shù)、蒸汽保溫隔熱材料或者更換鍋爐設(shè)備等。根據(jù)估算，每年可以節(jié)約80萬美元。
1.2 能源削減
MWRD下轄的污水廠和泵站用電對當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)造成非常重要的影響。當(dāng)電網(wǎng)經(jīng)歷高峰用電時(shí)，MWRD主動(dòng)通過關(guān)停部分設(shè)施、將污水調(diào)蓄在截流管內(nèi)來削減用電量，幫助當(dāng)?shù)仉娏緫?yīng)對用電負(fù)荷高峰，電力公司作為交換每年補(bǔ)償約190萬美元。
1.3 污泥干化替代
MWRD每年產(chǎn)生16.5萬噸干污泥，并采用多種污泥管理，包括污泥林地回用、干化污泥用于公園或高爾夫球場或污泥造粒制造商業(yè)肥料。MWRD目前正在安裝一套污泥堆肥設(shè)施（堆肥設(shè)施的能耗明顯低于污泥干化），采用樹皮或樹木碎渣作為添加劑，通過高溫堆肥制作A級(jí)污泥產(chǎn)品，預(yù)計(jì)2016年產(chǎn)生1萬噸堆肥產(chǎn)品。
1.4 新技術(shù)新工藝
氨氮排放會(huì)導(dǎo)致水體水質(zhì)惡化，傳統(tǒng)通過充氧去除氨氮的工藝需要大量能耗。新的氨氮去除工藝比如“厭氧氨氧化”或“短程硝化”在去除氨氮的同時(shí)，耗氧量減少導(dǎo)致能耗降低。MWRD目前正在其下轄的Egan污水廠建設(shè)一套用于離心脫水上清液處理的ANITATMMox厭氧氨氧化工藝。該工藝是一種基于MBBR技術(shù)的單級(jí)脫氮工藝，適用于高氨氮濃度的污水處理，其氨氮去除率大于90%，總氮去除率達(dá)到75%~85%，同時(shí)無需外加碳源，與傳統(tǒng)硝化反硝化脫氮工藝相比能耗較低。
Egan污水廠利用原有溶氣氣浮池改建為ANITATMMox工藝池，該污水廠處理Egan污水廠（規(guī)模為50MGD）和Kirie污水廠（規(guī)模為72MGD）兩個(gè)廠的污泥。由于工藝限制，污泥離心脫水上清液需要排入污水管道輸送至15英里外的O’Brien污水廠，這加劇了管網(wǎng)的臭氣和腐蝕問題。采用ANITATMMox工藝就地處理上清液，可以節(jié)約輸送的能耗。
MWRD還在研究將厭氧氨氧化技術(shù)用于污水處理主流程，如果研究成功，將完全改變污水脫氮進(jìn)程，節(jié)約曝氣能耗40%以上，約1.2億kWh/年，相當(dāng)于4500戶家庭的年用電量。
另外，MWRD還與GE公司合作，研究該公司一項(xiàng)國際領(lǐng)先的創(chuàng)新技術(shù)——膜曝氣生物膜反應(yīng)器（MABR），又稱ZeeLungTM。該技術(shù)采用一種特殊的膜產(chǎn)品，將氧氣通過這種膜供給附著在膜表面的生物膜微生物，能有效提高原有曝氣池的處理能力，無需增設(shè)反應(yīng)池，同時(shí)該技術(shù)還能改善TSS、氨氮的去除效果（尤其是低溫條件和高峰流量期間）。據(jù)估計(jì)，該技術(shù)可節(jié)約供氧能耗40%左右。
該試驗(yàn)裝置目前用在O’Brien污水廠的側(cè)流處理工程中，用于確定MABR技術(shù)相應(yīng)的硝化速率、氧轉(zhuǎn)移速率和充氧效率等技術(shù)參數(shù)，一旦通過長期試驗(yàn)證明效果后，該技術(shù)將可用于整個(gè)污水處理處理流程（250MGD規(guī)模，雨季流量450MGD），每年能夠節(jié)約電量達(dá)到1500萬kWh。
1.5 綠色屋頂安裝
2014年，RacineAvenue泵站安裝了一套33000平方英尺的屋頂系統(tǒng)，其中29300平方英尺是太陽光反射裝置（反射指數(shù)為86），通過減少屋頂吸熱而降低空調(diào)負(fù)荷；另外的3700平方英尺為綠色植物系統(tǒng)（包括8種不同植物種類），起到隔熱、減少雨水徑流、去除雨水污染負(fù)荷等效果。
2 可再生能源開發(fā)
2.1 水電開發(fā)
1907年，MWRD在芝加哥排水和航運(yùn)渠道與DESPlaines河流交匯處新建了一座Lockport水電站，利用渠道排入河流近38英尺的水頭落差進(jìn)行水力發(fā)電，目前的裝機(jī)容量為2臺(tái)6MW發(fā)電機(jī)，每年發(fā)電量為4000萬kWh，全部出售給當(dāng)?shù)仉娏尽?/span>
2.2 聯(lián)合消化和甲烷利用
MWRD下轄污水廠采用厭氧消化處理污泥，7座污水廠的污泥集中到4座污水廠處理，厭氧消化池共計(jì)46個(gè)。厭氧消化產(chǎn)生的沼氣含60%以上的甲烷，可以用來通過沼氣鍋爐產(chǎn)生蒸汽或熱水用于消化池或其他工藝加熱。
為了擴(kuò)大沼氣產(chǎn)量，MWRD接納工業(yè)或商業(yè)有機(jī)廢棄物作為消化池進(jìn)料進(jìn)行聯(lián)合消化。有機(jī)廢棄物包括固態(tài)或液態(tài)的來自食品加工、釀酒、奶制品、生物柴油廠的高濃度有機(jī)廢料，以及來自餐館和煉油廠的廢油脂。MWRD在Calumet污水廠建了一座有機(jī)廢棄物接收站，接納儲(chǔ)罐運(yùn)來的有機(jī)廢液。該廠的12座厭氧消化池通過聯(lián)合消化，沼氣產(chǎn)量增加了75%。MWRD還計(jì)劃建設(shè)一座沼氣處理站，將沼氣進(jìn)行提純并壓縮產(chǎn)生壓縮天然氣（CNG）供給車輛使用，從而減少汽油用量和溫室氣體排放。CNG銷售收入和廢棄有機(jī)物收集的處置費(fèi)都可以補(bǔ)償污水廠的運(yùn)行費(fèi)用。
MWRD目前還正在Stickney污水廠建設(shè)一套類似的聯(lián)合消化系統(tǒng)。該廠的24個(gè)厭氧消化池將每天接納100萬加侖的來自當(dāng)?shù)夭宛^和雜貨店的食品廢棄物，這類源頭分類收集的有機(jī)物能將厭氧消化的沼氣產(chǎn)量提高一倍，可以產(chǎn)生相當(dāng)于每年2000萬加侖汽油的CNG。
3 熱能利用
2012年，MWRD開始在Egan污水廠嘗試安裝太陽能光伏屋頂?shù)奶柲軣崴到y(tǒng)，用于預(yù)熱鍋爐補(bǔ)充水，污泥處理熱水及其他需要熱水的場合。同時(shí)在Kirie污水廠嘗試了污水源熱泵，將處理后出水的余熱用于廠內(nèi)綜合樓的空調(diào)，能夠節(jié)約綜合樓空調(diào)用電的50%左右。
4 結(jié)論
MWRD一直致力于向能量自給的目標(biāo)前進(jìn)，為減少溫室氣體排放、推動(dòng)周邊社區(qū)和環(huán)境更清潔、更可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
譯自Wateronline雜志2016年第3期
中國能源自給之路
中國能源問題主要不是資源稟賦不足或生產(chǎn)能力不夠造成的，而是因?yàn)楝F(xiàn)有能源體制脫胎于傳統(tǒng)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)，能源政策還不能完全適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)和經(jīng)濟(jì)全球化的要求
中國雖然能源消費(fèi)總量達(dá)到世界第一，但人均能源消費(fèi)量僅與世界平均水平相當(dāng)，與發(fā)達(dá)國家相差甚遠(yuǎn)，油氣等優(yōu)質(zhì)能源的消費(fèi)水平甚至低于很多低收入國家。近幾年，美國的頁巖氣革命促進(jìn)其能源獨(dú)立，能源價(jià)格出現(xiàn)下降，油價(jià)、工商業(yè)電價(jià)已低于中國，極大地提高了其制造業(yè)競爭力。這對于長期靠低成本優(yōu)勢發(fā)展制造業(yè)的中國來說，無疑是巨大的壓力。我們作為一個(gè)發(fā)展中大國，要在2020年實(shí)現(xiàn)全面小康，離不開充足、廉價(jià)、清潔、安全的能源供給。
改革開放以來，中國能源工業(yè)迅速壯大，能源自給率超過90%，有力支撐了經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。但是其存在的問題，如能源結(jié)構(gòu)不合理、煤電矛盾加劇、用能成本上升、節(jié)能減排壓力加大等，也成為發(fā)展的重要制約。這些問題主要不是資源稟賦不足或生產(chǎn)能力不夠造成的，而是因?yàn)楝F(xiàn)有能源體制脫胎于傳統(tǒng)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)，能源政策還不能完全適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)和經(jīng)濟(jì)全球化的要求。
十八大提出了“推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命”，成為解決中國能源問題的重要指導(dǎo)思想。所謂革命，不僅指能源技術(shù)上的進(jìn)步，也包括能源結(jié)構(gòu)、能源體制、能源安全觀念上的重大變化。
一、能源發(fā)展應(yīng)當(dāng)走市場化道路
能源是我國計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期嚴(yán)格實(shí)行計(jì)劃管理的產(chǎn)品，這成為能源供應(yīng)長期短缺、利用效率較低的重要原因。隨著中國確立市場化改革方向，國家首先放開了煤炭價(jià)格，又在電力行業(yè)實(shí)行廠網(wǎng)分開。通過引入競爭機(jī)制，煤炭、電力的供給能力明顯增加，效率大幅提高。
但是，能源市場化改革的步伐是緩慢的。迄今為止，生產(chǎn)計(jì)劃、電量計(jì)劃、運(yùn)輸計(jì)劃、項(xiàng)目審批、國家定價(jià)仍普遍存在，能源消費(fèi)計(jì)劃正在醞釀。一些國有能源企業(yè)仍在代行政府職能。各種行政審批數(shù)量眾多，耗費(fèi)大量時(shí)間和金錢，提高了交易成本�？梢哉f，能源領(lǐng)域普遍存在著計(jì)劃與市場并存的雙軌制，價(jià)格機(jī)制在能源生產(chǎn)經(jīng)營中的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用受到了抑制。
能源是否要進(jìn)行市場化改革，各方面認(rèn)識(shí)并不統(tǒng)一。拖延能源市場化改革的觀點(diǎn)包括：“特殊論”，煤炭、電力、油氣是特殊商品，是市場失靈的領(lǐng)域；“安全論”，改革會(huì)影響社會(huì)穩(wěn)定和生產(chǎn)安全；“控制論”，這些領(lǐng)域是國民經(jīng)濟(jì)命脈，必須壟斷經(jīng)營等。其實(shí)不僅僅是能源，很多領(lǐng)域在面臨市場化改革時(shí)都會(huì)有人舉出這幾面旗幟作為擋箭牌。而發(fā)達(dá)市場經(jīng)濟(jì)國家的歷史則表明，這些領(lǐng)域完全可以市場化。
中國應(yīng)當(dāng)通過深化改革，建立起現(xiàn)代能源市場體系，做到由供求關(guān)系決定價(jià)格，由競爭優(yōu)化資源配置，由契約規(guī)范交易活動(dòng)。改革關(guān)鍵是將各能源行業(yè)的競爭性業(yè)務(wù)與非競爭性業(yè)務(wù)分開。競爭性領(lǐng)域完全放給市場，非競爭性業(yè)務(wù)應(yīng)當(dāng)實(shí)行公平接入，提高普遍服務(wù)水平，加強(qiáng)政府監(jiān)管。
二、解決煤電矛盾需進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)鏈改革
近幾年，煤電矛盾日益成為經(jīng)濟(jì)生活中揮之不去的陰霾。大部分觀點(diǎn)認(rèn)為，這是“市場煤”與“計(jì)劃電”之間的矛盾，通過調(diào)整電價(jià)可以解決。但是，多年來的煤電聯(lián)動(dòng)形成了輪番漲價(jià)，卻未達(dá)到預(yù)期目的。于是，研究者提出了多個(gè)解決方案，如煤電聯(lián)營、煤炭儲(chǔ)備、電煤價(jià)格干預(yù)等，都未觸及造成煤電矛盾的體制問題。
當(dāng)我們把目光從價(jià)格移開，進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)鏈考察時(shí)可以看到，煤電產(chǎn)業(yè)鏈涉及三個(gè)市場，即電煤市場、運(yùn)力市場、電力市場。
煤電矛盾是體制矛盾的總爆發(fā)，需要對全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行市場化改革�；谶@一理念，筆者在研究中分析了現(xiàn)有煤電矛盾解決方案的局限性，提出了全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌龌母锏慕鉀Q思路。具體措施包括，下決心盡快取消煤炭、運(yùn)力、電力的計(jì)劃指標(biāo)；建立全國電煤交易市場；逐步將電網(wǎng)、鐵路網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸業(yè)務(wù)與電力、運(yùn)力的營銷業(yè)務(wù)分開，形成由市場供求關(guān)系決定煤價(jià)、電價(jià)、運(yùn)價(jià)的價(jià)格形成機(jī)制。
2012年下半年，有關(guān)部門著手電煤并軌工作。在煤、運(yùn)、電市場化改革中，電煤并軌應(yīng)當(dāng)是最容易完成的一項(xiàng)任務(wù)。目前，電煤并軌方案已經(jīng)出臺(tái)，雖然取消了重點(diǎn)合同煤，但簽訂中長期合同仍然需要有關(guān)部門進(jìn)行匯總，并對其運(yùn)力進(jìn)行銜接、安排，由政府部門對合同執(zhí)行進(jìn)行監(jiān)管。改革的效果有待觀察，改革之路還很漫長。
三、用新體制新辦法開發(fā)頁巖氣
近年來，北美頁巖氣產(chǎn)量快速增長，對世界能源格局產(chǎn)生重大影響。中國也掀起一股頁巖氣熱，國內(nèi)大部分研究者把注意力放在了勘查、技術(shù)、環(huán)境、監(jiān)管等方面。筆者認(rèn)為頁巖氣開發(fā)最大難點(diǎn)還是體制。
首先是市場開放度不夠。美國頁巖氣開發(fā)得益于競爭開放的開發(fā)體制。中國頁巖氣開發(fā)面臨區(qū)塊出讓、管網(wǎng)、電網(wǎng)三個(gè)領(lǐng)域的開放問題。我國頁巖氣近80%分布區(qū)和常規(guī)天然氣重疊。常規(guī)天然氣礦權(quán)配置是靠企業(yè)登記獲得，頁巖氣礦權(quán)則是招標(biāo)出讓。為了避免矛盾，頁巖氣招標(biāo)區(qū)塊都避開了重疊區(qū)，這意味著大部分頁巖氣區(qū)塊將無法靠競爭方式出讓。我國天然氣管網(wǎng)掌握在少數(shù)大企業(yè)手里，不向民營企業(yè)和地方開放，開采出的頁巖氣如何運(yùn)輸是早晚會(huì)遇到的問題。當(dāng)然頁巖氣可以就近使用，如開發(fā)冷熱電聯(lián)供的天然氣站，這又面臨電網(wǎng)能不能向分布式電源站開放的問題。
其次，開發(fā)收益分配也是難題。世界上大部分國家為了使油氣資源收益最大化，政府會(huì)與資源開采企業(yè)簽訂分成合同或服務(wù)合同，將國家的油氣收益形成一個(gè)專門基金，用于國家需要的方向。我國礦產(chǎn)資源雖然屬國家所有，但對資源開發(fā)征收的稅費(fèi)比率較低，更談不上與資源企業(yè)進(jìn)行收益分成。資源開發(fā)企業(yè)的利潤空間較大，石油、天然氣開發(fā)的利潤大部分留在國有企業(yè)。頁巖氣的開發(fā)應(yīng)當(dāng)避免這種情況再次發(fā)生。
中國要實(shí)現(xiàn)“頁巖氣革命”，應(yīng)當(dāng)突破傳統(tǒng)油氣開發(fā)模式，對新礦種實(shí)行新體制。所有頁巖氣礦業(yè)權(quán)都應(yīng)當(dāng)通過公開招標(biāo)出讓。對頁巖氣與已登記常規(guī)石油天然氣重疊的礦區(qū)，國家也應(yīng)設(shè)置新的頁巖氣礦業(yè)權(quán)，各類企業(yè)通過平等競爭獲得。同時(shí)，適時(shí)進(jìn)行天然氣管網(wǎng)改革，實(shí)行“網(wǎng)運(yùn)分開”，接入和建設(shè)向所有用戶開放。為了保證國家作為資源所有者的權(quán)益，可以借鑒國外的做法，由礦產(chǎn)資源主管部門與開發(fā)企業(yè)簽訂分成合同。頁巖氣如果實(shí)行新體制并獲得成功，也可以為推進(jìn)油頁巖、油砂、天然氣水合物等油氣資源開發(fā)探索一條新路。
四、冷靜看待可再生能源發(fā)展
大規(guī)模發(fā)展風(fēng)能、太陽能發(fā)電可以減少溫室氣體排放，這是發(fā)達(dá)國家普遍鼓勵(lì)其發(fā)展的重要原因。中國現(xiàn)在已經(jīng)是世界第一排放大國，在聯(lián)合國[微博]氣候變化談判中受到很大壓力。中國領(lǐng)導(dǎo)人在國際會(huì)議的講話中承諾，2020年“非化石能源比重達(dá)到15%左右”和“單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年降低40%－45%”。中國大力發(fā)展可再生能源很大程度上是為了履行這兩項(xiàng)承諾�，F(xiàn)在看來，完成這兩個(gè)指標(biāo)仍然有不小難度。
我們再來看看發(fā)達(dá)國家，根據(jù)《聯(lián)合國氣候變化框架公約》和《京都議定書》，在2012年第一承諾期結(jié)束之前，對列入《公約》“附件一”的38個(gè)國家，包括發(fā)達(dá)國家和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型國家，規(guī)定了具體的、具有法律約束力的溫室氣體減排目標(biāo)。現(xiàn)在，第一承諾期已經(jīng)結(jié)束，發(fā)達(dá)國家沒有完成目標(biāo)，第二承諾期的談判舉步維艱。中國作為不承擔(dān)減排義務(wù)的國家，在第一承諾期壓力最大的時(shí)候提出的指標(biāo)，是否要延續(xù)到第二承諾期，這值得進(jìn)一步研究思考。畢竟，爭取較多的排放權(quán)等于我們獲得更大的發(fā)展空間。
發(fā)展可再生能源對調(diào)整能源結(jié)構(gòu)具有重要意義，但對發(fā)展思路存在不小的爭議，需要慎重決策。中國太陽能、光伏發(fā)電走的是“大規(guī)模、高度集中開發(fā)，遠(yuǎn)距離、高電壓輸送”的發(fā)展道路。風(fēng)電、太陽能發(fā)電都有隨機(jī)性、間歇性的特點(diǎn)。在一個(gè)電網(wǎng)里，集中開發(fā)的風(fēng)能、太陽能發(fā)電規(guī)模太大，會(huì)為電網(wǎng)調(diào)度增加困難。而以分散方式、較低電壓等級(jí)接入系統(tǒng)的風(fēng)電、光伏發(fā)電，對電網(wǎng)的影響較小。
現(xiàn)在，西部地區(qū)大規(guī)模開發(fā)的風(fēng)電、光伏發(fā)電遠(yuǎn)離消費(fèi)地，面臨送出困難，甚至出現(xiàn)大量棄風(fēng)限電的現(xiàn)象。在研究解決辦法時(shí)，有關(guān)方面寄希望于特高壓遠(yuǎn)距離輸電。由于輸電投入巨大而可再生能源電量較少，會(huì)大幅提高消費(fèi)地用電成本，不是經(jīng)濟(jì)可行的辦法。因此，中國應(yīng)當(dāng)盡快調(diào)整開發(fā)方針，大力發(fā)展“小規(guī)模、低電壓、近消納、直接接入配電網(wǎng)系統(tǒng)”的分布式可再生能源，不宜再在西部大規(guī)模開發(fā)風(fēng)能、太陽能發(fā)電項(xiàng)目。
近年來，我國光伏產(chǎn)能迅速增長，但是作為一個(gè)高度外向型產(chǎn)業(yè)，光伏產(chǎn)業(yè)受全球經(jīng)濟(jì)衰退影響，面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。自2011年下半年開始，我國光伏行業(yè)整體盈利能力急劇下降。在這種形勢下，唯有大幅度擴(kuò)大國內(nèi)市場需求，才是緩解全行業(yè)困境的根本出路。在具體措施上，可以考慮大規(guī)模發(fā)展分布式光伏發(fā)電，在各地實(shí)施“屋頂光伏”計(jì)劃，鼓勵(lì)從事光伏發(fā)電的企業(yè)、工業(yè)園區(qū)、商業(yè)單位和家庭“自發(fā)自用、多余上網(wǎng)”。
在現(xiàn)階段，風(fēng)能、太陽能發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性不理想，必須依靠補(bǔ)貼才能盈利。按照已公布的風(fēng)能、太陽能、可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃，2015年需要用于可再生能源電價(jià)補(bǔ)貼的資金約1000億元，預(yù)計(jì)有500多億元資金缺口。如果要完全滿足要求，需大幅提漲電價(jià)，否則電網(wǎng)就要拖欠補(bǔ)貼資金。
因此，發(fā)展可再生能源應(yīng)當(dāng)采用以補(bǔ)貼定規(guī)模的辦法。為了提高補(bǔ)貼績效，應(yīng)當(dāng)從補(bǔ)貼裝機(jī)改為補(bǔ)貼發(fā)電量，從補(bǔ)貼發(fā)電端改為補(bǔ)貼用戶端。在經(jīng)濟(jì)下行的壓力下，為避免削弱企業(yè)競爭力，今后幾年銷售電價(jià)不宜大幅上調(diào)。國家在制定上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過招標(biāo)發(fā)現(xiàn)價(jià)格，建立單位補(bǔ)貼額度逐年降低的機(jī)制。
五、安全高效發(fā)展核電
我國核電從上世紀(jì)70年代初正式起步，由于歷史原因，到本世紀(jì)初，雖有11臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，但形成了多國采購、多種機(jī)型、多國標(biāo)準(zhǔn)、多種技術(shù)并存的發(fā)展模式，沒有形成自主化、規(guī)�；l(fā)展的能力。
2003年10月，在杭州召開的全國核電建設(shè)工作會(huì)議指出，核電是一種清潔安全、技術(shù)成熟、供應(yīng)能力強(qiáng)的發(fā)電方式。加快發(fā)展核電的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟、條件基本具備。會(huì)議明確了核電發(fā)展的方向是，統(tǒng)一技術(shù)路線，抓緊自主化依托項(xiàng)目建設(shè)，力求在現(xiàn)有成熟技術(shù)上有所突破，努力形成自主設(shè)計(jì)、設(shè)備制造和建設(shè)中國品牌核電站的能力。從此，中國核電進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。
2008年政府換屆后，筆者參與組織了四次核電調(diào)研，調(diào)研認(rèn)為，過多過快上馬二代核電機(jī)組會(huì)帶來長期風(fēng)險(xiǎn)，也會(huì)對發(fā)展三代核電技術(shù)在容量、設(shè)備制造、人才等方面形成擠壓。調(diào)研報(bào)告建議，我國應(yīng)堅(jiān)持中央確定的三代AP1000技術(shù)路線，合理把握開工節(jié)奏，嚴(yán)格控制二代機(jī)型的建設(shè)規(guī)模，內(nèi)陸不建二代機(jī)型。“3·11”福島核事故進(jìn)一步證明，二代核電使用的能動(dòng)型安全系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)是現(xiàn)實(shí)存在的，而中國引進(jìn)AP1000的戰(zhàn)略決策完全正確。因此建議國家組織力量，對照世界最先進(jìn)的核電安全標(biāo)準(zhǔn)，對所有核電項(xiàng)目進(jìn)行一次清理。未開工的核電項(xiàng)目，條件允許的應(yīng)當(dāng)改用非能動(dòng)安全機(jī)型。
六、節(jié)能減排應(yīng)重在制度創(chuàng)新
“十一五”規(guī)劃《綱要》提出了兩個(gè)約束性指標(biāo)，即“與2005年相比，2010年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低20%左右，主要污染物排放總量減少10%”。“十一五”的第一年(2006年)，這兩項(xiàng)指標(biāo)沒有完成年度計(jì)劃，有的指標(biāo)不降反升。2007年1月29日，時(shí)任國務(wù)院副總理曾培炎在電力工業(yè)上大壓小工作會(huì)上第一次使用了“節(jié)能減排”的概念。在他的積極推動(dòng)下，國務(wù)院制定了《節(jié)能減排綜合性工作方案》，從此節(jié)能減排被提上了各級(jí)政府工作的重要日程。
電力是一次能源轉(zhuǎn)化為二次能源的主要方式，也是節(jié)能減排的關(guān)鍵領(lǐng)域。長期以來，我國電網(wǎng)的發(fā)電調(diào)度沿用傳統(tǒng)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的辦法，對各個(gè)機(jī)組平均分配發(fā)電利用小時(shí)數(shù)。這種看似公平的調(diào)度方式，使高能耗、高污染的小火電，與水電、核電等清潔電源以及大型高效燃煤發(fā)電機(jī)組享有同樣的發(fā)電時(shí)間，造成了巨大的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。
針對這一問題，經(jīng)與國家發(fā)改委有關(guān)司局共同調(diào)研，筆者在一份研究報(bào)告中提出了實(shí)施節(jié)能發(fā)電調(diào)度的建議，即以節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)為標(biāo)準(zhǔn)，確定各類發(fā)電機(jī)組的發(fā)電次序和發(fā)電時(shí)間，目標(biāo)是調(diào)度范圍內(nèi)的發(fā)電量化石燃料消耗最少。2007年8月，國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)了發(fā)展改革委、環(huán)�？偩�、電監(jiān)會(huì)、能源辦等部門《關(guān)于節(jié)能發(fā)電調(diào)度辦法(試行)的通知》，并在河南、江蘇、四川、貴州開展了試點(diǎn)工作。
值得一提的是，江澤民同志在2008年發(fā)表的《對中國能源問題的思考》一文中，肯定了節(jié)能發(fā)電調(diào)度是一項(xiàng)“實(shí)踐中已經(jīng)證明行之有效的制度”。溫家寶在第十一屆全國人民代表大會(huì)第五次會(huì)議(2012年)上作的政府工作報(bào)告中，將節(jié)能發(fā)電調(diào)度作為加強(qiáng)用能管理的重要措施。但是在實(shí)踐中，一些地方和部門更愿意推行發(fā)電權(quán)交易。這種交易方式仍然是先將發(fā)電量人為地按計(jì)劃分配到每個(gè)機(jī)組，再允許不同機(jī)組對計(jì)劃指標(biāo)進(jìn)行交易，超出計(jì)劃的部分要電廠花錢購買發(fā)電權(quán)。名為市場交易，實(shí)際與市場經(jīng)濟(jì)背道而馳。
關(guān)于如何促進(jìn)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展，筆者也進(jìn)行了一些宏觀上的研究和思考，提出了一些觀點(diǎn)和建議。
第一，發(fā)展先進(jìn)生產(chǎn)能力，淘汰落后生產(chǎn)能力。
電力工業(yè)“上大壓小”是我國淘汰落后產(chǎn)能的一個(gè)成功案例。過去六年，中國淘汰了8000多萬千瓦能耗高、污染重的小火電機(jī)組，相當(dāng)于一個(gè)歐洲中等國家的電力裝機(jī)規(guī)模，這在西方發(fā)達(dá)國家是無法做到的。現(xiàn)在，一些部門為了控制排放總量，對新上高載能項(xiàng)目制定了嚴(yán)格的審批門檻，如鋼鐵、水泥、電解鋁、造紙等行業(yè)。一般來說，重化工業(yè)項(xiàng)目規(guī)模越大、技術(shù)越先進(jìn)，其能耗也越經(jīng)濟(jì)、越有條件對排放進(jìn)行處理。因此，我們不但不應(yīng)限制大項(xiàng)目，相反應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)發(fā)展大項(xiàng)目、發(fā)展先進(jìn)生產(chǎn)能力，使原有的小企業(yè)在市場競爭中自行淘汰出局。這不但符合國家節(jié)能減排總體要求，也可以保證地方和企業(yè)的利益，提高它們關(guān)停淘汰落后的積極性，是一項(xiàng)一舉多贏的政策。
第二，應(yīng)當(dāng)重視節(jié)能環(huán)保治理手段面臨的挑戰(zhàn)。
目前，國家在環(huán)境治理上有三個(gè)主要手段：指標(biāo)控制、項(xiàng)目審批、價(jià)格補(bǔ)貼。這些做法雖然發(fā)揮了一定作用，但實(shí)際績效不夠理想。一是約束性指標(biāo)的制定，其理論和方法一直不為外界所知。指標(biāo)分解下達(dá)過程，往往成為中央與地方的博弈過程。各地不是努力降低能耗和排放，反而積極向有關(guān)部門爭取獲得較高的能耗和排放指標(biāo)，這與科學(xué)發(fā)展觀背道而馳。相關(guān)主管部門自己制定約束性指標(biāo)、自己下達(dá)、自己統(tǒng)計(jì)、自己考核的做法，也易使人們對其客觀公正產(chǎn)生疑問。二是環(huán)評報(bào)告和節(jié)能評估報(bào)告審批，其過程看似很嚴(yán)，但普遍存在“重前期審批、輕過程監(jiān)管”的現(xiàn)象。三是價(jià)格補(bǔ)貼的使用，與國際上普遍將環(huán)境成本內(nèi)部化的做法相反，實(shí)際形成了“企業(yè)污染、消費(fèi)者付費(fèi)”。這些制度安排，在很大程度上對節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)形成了逆向調(diào)節(jié)。因此，我主張重新審視既有的環(huán)境治理思路，減少審批和指標(biāo)控制，把更多的精力放在對企業(yè)環(huán)境行為的全過程監(jiān)管，更多地運(yùn)用市場力量建立對企業(yè)節(jié)能環(huán)保的激勵(lì)機(jī)制和約束機(jī)制。
第三，建議調(diào)整應(yīng)對氣候變化談判的策略。
現(xiàn)在，國際上溫室氣體的排放權(quán)之爭實(shí)際上演變成發(fā)展權(quán)之爭。隨著中國成為世界第一排放大國，人均排放較低的談判優(yōu)勢將逐漸喪失。為了給全面建成小康社會(huì)創(chuàng)造更大的產(chǎn)業(yè)空間，中國應(yīng)當(dāng)采取措施，盡快將人均碳排放水平提高到發(fā)達(dá)國家平均水平，從而在較高的碳排放基數(shù)上開展減排談判，爭取對我最為有利的結(jié)果。目前，國際上已經(jīng)提出了幾十種碳排放權(quán)分配方案，每一種方案都反映了所代表的國家或國家集團(tuán)的利益。我國應(yīng)盡快研究提出符合中國和廣大發(fā)展中國家利益的碳排放權(quán)分配方案，這是我們參與游戲規(guī)則制定的必要前提。
七、在開放格局中維護(hù)能源安全
長期以來，中國在能源安全特別是石油安全上，主要是著眼于立足國內(nèi)，同時(shí)在國外獲取石油資源。但是面對復(fù)雜多變的世界能源形勢，如果由一個(gè)國家獨(dú)自應(yīng)對，其力量畢竟弱小。在經(jīng)濟(jì)全球化形勢下，有必要在能源安全上從個(gè)體安全走向集體安全。
現(xiàn)在，國際社會(huì)普遍接受G20成為今后開展全球經(jīng)濟(jì)治理的主要平臺(tái)。溫家寶在2012年第五屆世界未來能源峰會(huì)中，提出在G20框架下建立全球能源市場治理機(jī)制。這也是十七屆五中全會(huì)提出中國要積極參與全球經(jīng)濟(jì)治理后，中國政要提出的首個(gè)事關(guān)全球治理的倡議，在國際社會(huì)得到了良好反響。中國應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確把握合作機(jī)遇，在開放的格局中維護(hù)國家能源安全。（整理自能源雜志）
約旦As Samra污水處理廠
約旦面臨著來自于人口增長，水資源短缺和能源價(jià)格上漲的挑戰(zhàn)。當(dāng)?shù)卣庾R(shí)到應(yīng)對這些危機(jī)必須要提高農(nóng)業(yè)灌溉的水資源利用率，并優(yōu)化能源使用。As Samra污水處理廠項(xiàng)目正是為了實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)。污水處理廠采用先進(jìn)的處理技術(shù)，在處理污水的同時(shí)生產(chǎn)可再生能源，提高了資源利用率，改善了約旦國民的生活水平。
蘇伊士環(huán)境集團(tuán)在2003年經(jīng)過激烈的國際競標(biāo)獲得了項(xiàng)目開發(fā)權(quán)。As Samra污水處理廠第一期工程于2008年完工，當(dāng)時(shí)的處理能力為267,000立方米/天，可以滿足首都安曼和周邊地區(qū)230萬居民產(chǎn)生的需求。這座極其現(xiàn)代化的工廠替代了已經(jīng)老舊的穩(wěn)定塘系統(tǒng)。約旦谷下游農(nóng)業(yè)區(qū)的灌溉一直以來都非常依賴回用水，新工廠的建造極大地改善了供應(yīng)農(nóng)業(yè)區(qū)的水質(zhì)和水量。
As Samra污水處理廠的穩(wěn)定塘
不斷上升的人口對污水處理廠的處理能力提出了更高的要求。2009年約旦政府決定擴(kuò)建As Samra污水處理廠。約旦水資源與灌溉部提出了為期25年的BOT擴(kuò)建計(jì)劃。工廠的處理污水處理能力將提高37%，達(dá)到364,000立方米/天，而污泥處理能力將提高80%以上。工程從2012年7月開始執(zhí)行，預(yù)計(jì)2037年完工，擴(kuò)建后的污水處理廠將可以滿足安曼及其周邊地區(qū)350萬人口當(dāng)量的需要。
目前，As Samra污水處理廠是約旦最大的污水處理廠，約旦全國70%的污水都在此進(jìn)行處理。As Samra污水處理廠生產(chǎn)高品質(zhì)的回用水，符合各項(xiàng)國際出水標(biāo)準(zhǔn)。被用于農(nóng)業(yè)灌溉的回用水占到了約旦全國用水量的10%，大大緩解了約旦的淡水短缺壓力。
在污水處理的同時(shí)，As Samra處理廠對資源和能源進(jìn)行了回收和利用，成為了世界上最早實(shí)現(xiàn)能源高效回收的污水處理廠之一：通過生產(chǎn)水電和生物沼氣，處理廠每天可以生產(chǎn)約230,000kW的綠色能源，能源回收率高達(dá)80%，僅20%的工廠用電需從國家電網(wǎng)中獲取；生產(chǎn)可再生能源每年還可以可以減少300,000噸的碳排放。
原水從位于安曼Ain Ghazal的預(yù)處理設(shè)施流入As Samra污水處理廠。安曼的城市海拔高度比As Samra污水處理廠的所處位置高100米，污水處理廠因此在進(jìn)水口安裝了2臺(tái)875kW的水斗式水輪機(jī)，利用水輪機(jī)將水流的能量轉(zhuǎn)化成為機(jī)械能，并最終轉(zhuǎn)換為電能。水斗式水輪機(jī)可以承受10%-100%的設(shè)計(jì)流量，易于清洗，能夠有效抵抗污水硫化氫的腐蝕并防止混入污水的纖維材料堵塞渦輪。工廠與出水口存在42米的高度差；經(jīng)處理的污水流經(jīng)3000米的管道來到安裝有2臺(tái)混流式水輪機(jī)的出水口，由于此時(shí)水中的氯濃度高于普通河水，水輪機(jī)因此進(jìn)行了抗腐蝕處理。
消化反應(yīng)器中產(chǎn)生的生物沼氣被儲(chǔ)存在四個(gè)氣罐中。為了保證電能熱能的轉(zhuǎn)化效率，處理廠采用了深度監(jiān)測系統(tǒng)，嚴(yán)格檢查控制生物沼氣中硫化氫和甲烷的濃度。一般情況下，凈化處理后的生物沼氣中硫化氫含量都低于500ppm。去除硫化氫等雜質(zhì)的生物沼氣經(jīng)過10個(gè)1000kW熱電聯(lián)產(chǎn)單元被轉(zhuǎn)化成電能和熱能，其中熱能可以將消化反應(yīng)器中的污泥維持在35℃-37℃。
水輪機(jī)和生物沼氣產(chǎn)生的電能被輸入到一個(gè)獨(dú)立電網(wǎng)中用于工廠每日運(yùn)行的能源需要。為了優(yōu)化能源生產(chǎn)，提高能源使用效率，As Samra污水處理廠設(shè)有監(jiān)控和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)（SupervisoryControl and Data Acquisition System ）和能量計(jì)量儀表，盡可能地減少從約旦國家電網(wǎng)中支取電力，爭取實(shí)現(xiàn)能源自給。
創(chuàng)新的項(xiàng)目財(cái)政運(yùn)營模式和工廠能源自給的性質(zhì)降低了處理成本，使出產(chǎn)的回用水價(jià)格更加親民。As Samra污水處理廠在招聘員工時(shí)優(yōu)先考慮約旦人，為當(dāng)?shù)剡�創(chuàng)造了很多就業(yè)機(jī)會(huì)。通過培訓(xùn)，員工得以掌握重要的知識(shí)技能和經(jīng)驗(yàn)，確保提供高質(zhì)量的操作和維護(hù)工作。As Samra污水處理廠項(xiàng)目還對約旦自然生態(tài)環(huán)境的改善起到了積極作用。由于水質(zhì)提升，魚又重新出現(xiàn)在了Zarqa河。
國際水協(xié)會(huì)（IWA）官網(wǎng) www.iwa-network.org
污水處理碳中和運(yùn)行是未來污水處理的一種國際趨勢。奧地利斯特拉斯(Strass)污水處理廠以主流傳統(tǒng)工藝(AB法)與側(cè)流現(xiàn)代工藝(厭氧氨氧化)相結(jié)合方式實(shí)現(xiàn)剩余污泥產(chǎn)量最大化，在2005年通過厭氧消化產(chǎn)甲烷并熱電聯(lián)產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了108%的能源自給率，完全達(dá)到碳中和運(yùn)行目標(biāo)。目前，該廠利用剩余污泥與廠外廚余垃圾厭氧共消化，使得能源自給率高達(dá)200%，不僅實(shí)現(xiàn)能源自給自足，而且還有一半所產(chǎn)生的能量可以向廠外供應(yīng)，已成為名副其實(shí)的“能源工廠”。
奧地利作為歐洲發(fā)達(dá)國家，在能源利用方面一貫強(qiáng)調(diào)可持續(xù)和低碳減排原則，發(fā)展可再生能源和提高能源利用率是其主要能源戰(zhàn)略。在污水處理行業(yè)，政府同樣鼓勵(lì)回收污水中的可再生能源，以減少對化石能源的依賴和大量排放CO2。在此方面，奧地利滑雪圣地斯特拉斯(Strass)污水處理廠規(guī)模雖小，但其在能源回收方面的突出表現(xiàn)使之成為全球可持續(xù)污水處理標(biāo)志性示范廠之一。該廠通過回收污水中能量(CH4)并優(yōu)化各處理單元運(yùn)行，早在2005年便已實(shí)現(xiàn)了碳中和運(yùn)行目標(biāo)，其產(chǎn)能/耗能比已高達(dá)1.08，是目前世界上率先實(shí)現(xiàn)能量自給自足為數(shù)不多的幾個(gè)污水處理廠之一。
Strass污水處理廠服務(wù)周邊31個(gè)社區(qū)，主要承擔(dān)居民及游客生活污水處理。由于污水處理廠所在地是著名的滑雪圣地，故該廠服務(wù)人口波動(dòng)較大，夏季約60000人，冬季則高達(dá)250000人;污水流量也因此在17000～38000 m3/d之間波動(dòng)，平均為26500m3/d。
Strass污水處理廠主流工藝采用較為傳統(tǒng)的AB法，以最大限度回收污水中的有機(jī)物(COD)。
Strass污水處理廠規(guī)模雖小，但通過主流工藝AB法可以獲得較多剩余污泥，與外源廚余垃圾一同實(shí)施厭氧共消化所產(chǎn)生的生物氣(CH4)熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)后完全可以滿足其運(yùn)行能耗(熱、電)，早在2005年便實(shí)現(xiàn)了“碳中和”運(yùn)行目標(biāo)，成為污水處理碳中和運(yùn)行的國際先驅(qū)。
Strass污水處理廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，污水處理規(guī)模不在大小，只要處理工藝選擇得當(dāng)，便能最大化剩余污泥產(chǎn)量，使之在厭氧消化中轉(zhuǎn)化為可用能源。這與我國視污泥為負(fù)擔(dān)，想方設(shè)法進(jìn)行污泥減量的做法截然相反。能量開源是Strass污水處理廠實(shí)現(xiàn)碳中和運(yùn)行的法寶，特別是利用自身厭氧消化池優(yōu)勢，實(shí)時(shí)收集廠外廚余垃圾進(jìn)行共消化，不僅解決了廚余垃圾的穩(wěn)定處理問題，而且在滿足碳中和運(yùn)行的基礎(chǔ)上還可實(shí)現(xiàn)向廠外供電、供熱。在2005年僅剩余污泥轉(zhuǎn)化能源、實(shí)現(xiàn)自給率為108%的基礎(chǔ)上，目前該廠剩余污泥與廚余垃圾共消化使能源自給率高達(dá)200%，可以向廠外輸出一半所產(chǎn)生的能量，已成為名副其實(shí)的“能源工廠”。
污水有用嗎?答案是肯定的。污水同樣可以為咱們供熱、制冷，還能轉(zhuǎn)化為生活用水。當(dāng)然，這同樣也需要一種叫做海水源熱泵的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
污水源熱泵系統(tǒng)是利用污水，通過污水換熱器與中介水進(jìn)行換熱，中介水進(jìn)入熱泵主機(jī)，主機(jī)消耗少量的電能，在冬天將水資源中的低品質(zhì)能量“汲取”出來，經(jīng)管網(wǎng)供給室內(nèi)采暖系統(tǒng)、生活熱水系統(tǒng);夏天，將室內(nèi)的熱量帶走，并釋放到污水中，給室內(nèi)制冷并制取生活熱水。
目前國內(nèi)很多住宅建筑，污水處理廠等項(xiàng)目中充分利用污水源熱泵技術(shù)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的能源供給。
污水處理廠有望為未來生態(tài)城市提供能源
污水處理廠有望為未來生態(tài)城市提供能源。此處應(yīng)強(qiáng)調(diào)地是，利用污水處理過程中回收的能源來滿足污水處理設(shè)施的能源需求不應(yīng)被當(dāng)作一個(gè)目標(biāo)，它應(yīng)更多地被當(dāng)作綜合各地環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)因素的全球水資源管理戰(zhàn)略的一部分。改善污水水質(zhì)應(yīng)是首要目標(biāo)，樹立正確的目標(biāo)后，要選擇最實(shí)用的方法和技術(shù)來提高能源使用效率，優(yōu)化污水利用方式以更好地生產(chǎn)和回收能源。創(chuàng)新能源回收技術(shù)必須更經(jīng)濟(jì)、可靠、易使用且對水質(zhì)或環(huán)境無不良影響，這樣才能更具吸引力。
對現(xiàn)行水資源管理方法的分析顯示利用污水處理實(shí)來現(xiàn)能源自給是切實(shí)可行的。不過，對現(xiàn)有污水處理廠而言，欲實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)還需要長期的優(yōu)化過程，相對較高的投資，并且在更具能效的新設(shè)備上使用創(chuàng)新技術(shù)。
早在2 0 世紀(jì)9 0 年代初期，歐洲（奧地利、法國、德國、瑞士和瑞典）就已實(shí)行了能源優(yōu)化的強(qiáng)大標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目和指導(dǎo)方針，證明了能源優(yōu)化利用的巨大潛力，當(dāng)前這些國家的污水處理廠能源利用率可提升20%到50%。澳大利亞、美國和加拿大也啟用了類似的能源節(jié)約項(xiàng)目。歐洲的一些污水處理廠還通過實(shí)施上述能源優(yōu)化方案實(shí)現(xiàn)了高效利用能源和能源自給自足的目標(biāo)。
如今，奧地利的兩個(gè)市級(jí)污水處理廠實(shí)現(xiàn)了能源自給，即22萬人口當(dāng)量的Strass污水處理廠（見圖4a）和人口當(dāng)量為5萬的Wolfgangsee-Ischl污水處理廠。兩家能源自足的污水處理廠實(shí)行污水去除營養(yǎng)物處理和能源優(yōu)化項(xiàng)目已有近20年的歷史。他們能源優(yōu)化的主要方式包括最佳曝氣控制，從初沉池中回收更多的污泥，為厭氧消化提供更多的有機(jī)物質(zhì)，優(yōu)化中溫條件下的厭氧污泥分解器的性能，提高熱電聯(lián)合節(jié)能量，以污泥脫水過濾設(shè)備為基質(zhì)進(jìn)行全程自養(yǎng)脫氮處理。
目前較少有文獻(xiàn)介紹新型能源自給污水處理廠的設(shè)計(jì)和運(yùn)營信息。在此，我們以約旦的AsSamra污水處理廠（見圖4b）為例，做一個(gè)簡單的介紹。自2008年試運(yùn)行能源自足方案以來，AsSamra污水處理廠實(shí)現(xiàn)了90%以上的能源需求自給，成為污水處理廠能源自給的表率。這個(gè)人口當(dāng)量達(dá)220萬的污水廠每天為安曼及其周圍居民處理267000立方米的污水，并為農(nóng)業(yè)提供了優(yōu)質(zhì)再生水。
該廠應(yīng)用活性污泥法脫氮，用氯殺菌消毒，對混合性污泥進(jìn)行除味處理和厭氧消化，并且利用下一代技術(shù)，如：水輪機(jī)和沼氣驅(qū)動(dòng)的熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)來滿足其能源需求（需求的85%到95%）。這就意味著每人口當(dāng)量的能源消耗為21.3kWh/pe. year（按110gCOD/pe . d計(jì)算），稍高于奧地利Strass污水處理廠19.9kWh/pe.Year。但是AsSamra污水處理廠設(shè)有殺菌除味設(shè)施。
AsSamra工廠從污水中回收能量的作法旨在回收污水中的潛在能源。然而，這種方式獲取的能源數(shù)量相對有限，并且取決于各地不同的情況，特別是當(dāng)?shù)氐母卟詈退看笮�。污水中有機(jī)物質(zhì)所含的化學(xué)結(jié)合能量是最具回收潛力的能源方式。這里，能量平衡的狀況取決于污水的有機(jī)物濃度、該國具體的人均用水量、下水道的類別、工業(yè)污水的比例及種類和其他地域特點(diǎn)。
從當(dāng)前城市水資源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中可以看出，人們消耗了大量的水和能源，大量的營養(yǎng)物質(zhì)也沒有得到有效利用。過去，水與能源被分開來管理，但是在“未來城市”，整個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)采用可持續(xù)性管理方式，限制能源消耗的同時(shí)最大程度地回收能源。
合理的城市規(guī)劃是可持續(xù)水資源管理措施的基礎(chǔ)，包括供水系統(tǒng)在兩種地區(qū)的設(shè)計(jì)：一是整個(gè)城市水資源類型多樣化，包括城區(qū)的雨水收集利用來最大程度地降低取水需求；二是在水資源稀缺地區(qū)實(shí)施分質(zhì)供水，僅對少部分水進(jìn)行可飲用標(biāo)準(zhǔn)的處理。
在水處理系統(tǒng)的末端環(huán)節(jié)，污水處理過程優(yōu)化能源回收和水回用。污水不僅應(yīng)被看作是一種實(shí)現(xiàn)水再利用的潛在的替代性水資源，還應(yīng)被視為是一種富含營養(yǎng)物質(zhì)和有機(jī)成分的潛在的能源來源。
也可以從“城市新陳代謝”這一概念入手來考慮優(yōu)化水與資源關(guān)系的潛在方式。“城市新陳代謝”認(rèn)為城市是一個(gè)有生命的系統(tǒng)，具有吸收和排泄功能。作為一個(gè)生命體，體內(nèi)循環(huán)至關(guān)重要。有了循環(huán)功能，它才能從攝入的物質(zhì)中（食物、能源、水和營養(yǎng)物質(zhì)）最大化地獲取能量，以排出體內(nèi)的有毒殘留物（傳統(tǒng)污染物和新出現(xiàn)的污染物）。此外，引進(jìn)雙循環(huán)混合系統(tǒng)可以更好地進(jìn)行源頭分類、熱量回收和沼氣生產(chǎn)。
污水廠污泥能源化利用——剩余污泥轉(zhuǎn)化能源瓶頸與突破技術(shù)
本文發(fā)表在《中國給水排水》雜志，2014年18期。
1概述
污水生物處理技術(shù)可有效去除有機(jī)物、氮、磷等污染物，完成三級(jí)處理的目標(biāo)。但是，污水凈化程度越高，相應(yīng)的能耗也就越大。從這個(gè)意義上看，傳統(tǒng)污水生物處理技術(shù)實(shí)際上是一種“污染轉(zhuǎn)嫁”過程，有將水污染轉(zhuǎn)化為大氣污染之嫌，因?yàn)楹哪芡鶐淼氖荂O2等溫室氣體的排放。有鑒于此，污水處理廠“碳中和”運(yùn)行已被歐美等國家提到了戰(zhàn)略高度，以避免污水被凈化的同時(shí)出現(xiàn)二次污染問題。污水處理“碳中和”運(yùn)行的實(shí)質(zhì)就是實(shí)現(xiàn)能源消耗的自給自足，大量剩余污泥（約為處理水量的0.3~0.5%，以97%含水率計(jì)）中蘊(yùn)藏的巨大有機(jī)能量（13~14kJ/g×COD[1]）因此成為能源自給自足的首選來源。
其實(shí)，剩余污泥厭氧消化轉(zhuǎn)化能源（甲烷/CH4）一直是污水處理的常規(guī)技術(shù)。之所以在我國長期沒有受到追捧，主要與國家的能源政策有關(guān)，目前國家并沒有鼓勵(lì)/扶持污水處理廠發(fā)展污泥轉(zhuǎn)化能源的財(cái)政補(bǔ)貼措施。這就使得大多數(shù)污水處理廠認(rèn)為污泥轉(zhuǎn)化能源是一個(gè)投入大而產(chǎn)出少的賠錢項(xiàng)目，遠(yuǎn)不如直接利用國家電網(wǎng)來得經(jīng)濟(jì)，以至于剩余污泥在我國泛濫成災(zāi)，成為污水處理廠最終處置的巨大負(fù)擔(dān)。事實(shí)上，補(bǔ)貼剩余污泥轉(zhuǎn)化能源可帶來益處諸多的綜合環(huán)境效應(yīng)，這也是歐洲國家普遍采取的環(huán)境政策。相信我國在不久的將來也會(huì)采取類似的財(cái)政扶持政策，逐漸讓污水處理廠認(rèn)識(shí)到污泥轉(zhuǎn)化能源是有利可圖的項(xiàng)目。
2 污泥厭氧消化內(nèi)在瓶頸與突破途徑
雖然參與水解有機(jī)物的發(fā)酵細(xì)菌在整個(gè)厭氧消化過程中始終處于優(yōu)勢菌種狀態(tài)，但研究表明，整個(gè)厭氧消化過程中復(fù)雜有機(jī)物水解階段是最終產(chǎn)甲烷的限速步驟，這被歸咎為有機(jī)物本身的原因。具體到活性污泥厭氧消化，需要從污泥組成出發(fā)，分析所含主要有機(jī)物成分、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從而歸納出限制水解的瓶頸所在，繼而總結(jié)出相應(yīng)的突破技術(shù)措施。
2.1 污泥組成成分
表1 剩余污泥有機(jī)成分構(gòu)成
Tab.1 Organic composition in excess sludge
|
構(gòu)成 國家 |
細(xì)胞體（% VSS） |
非細(xì)胞體顆粒有機(jī)物（% VSS） |
||
|
木質(zhì)素（% VSS） |
腐殖質(zhì)（% VSS） |
其他（% VSS） |
||
|
中國 |
62±5 |
16±8 |
10.2 |
12.0 |
|
加拿大 |
57±4 |
13.8 |
18.8±2 |
10.4 |
|
印度 |
53.3 |
31±3 |
6.1 |
9.6 |
|
美國 |
56±6 |
18±4 |
12±3 |
15.0 |
剩余污泥來源于初沉池和二沉池，其中，具有能源轉(zhuǎn)化潛力的有機(jī)物含量范圍為60~70%（重量百分比）。初沉污泥多是非生命顆粒有機(jī)物，二沉污泥則主要由微生物細(xì)胞體組成。混合的剩余污泥中往往還含有一些木質(zhì)纖維素、腐殖質(zhì)等一類極難降解的有機(jī)物質(zhì)。一些國家和地區(qū)典型剩余污泥有機(jī)成分構(gòu)成總結(jié)于表1。
2.2 污泥細(xì)胞屏蔽
微生物細(xì)胞壁（穩(wěn)定的半剛性結(jié)構(gòu)，起著保護(hù)細(xì)胞的作用）阻礙了細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物（蛋白質(zhì)、多糖和酶等）的釋放與水解。因此，污泥水解不暢便成為限制污泥消化速率和效率的重要瓶頸之一。目前，污泥厭氧消化中有機(jī)物的轉(zhuǎn)化沼氣效率一般在30~45%以下。
2.3 木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)阻力
表1顯示出剩余污泥中往往含有較多木質(zhì)纖維素物質(zhì)。這些木質(zhì)纖維素物質(zhì)在厭氧消化工程中幾乎完整不動(dòng)地殘留于消化后的熟污泥中，這與木質(zhì)纖維素的生物難降解性以及厭氧消化過程較低的水解率密不可分。木質(zhì)纖維素物質(zhì)屬外源性物質(zhì)，來源于蔬菜殘?jiān)�、廁所手紙、未消化殘留物、紙屑、雜草、樹葉等懸浮雜物。
木質(zhì)纖維素是半纖維素（木糖葡萄糖等通過共價(jià)鍵，氫鍵等化學(xué)鍵鏈接構(gòu)成）、纖維素（由D-吡喃型葡萄糖借由β-1,4糖苷鍵相連接構(gòu)成）和木質(zhì)素（由木糖葡萄糖等通過共價(jià)鍵，氫鍵等化學(xué)鍵鏈接構(gòu)成）的總稱,它們的分子結(jié)構(gòu)與聚合物的穩(wěn)定聚合狀態(tài)是導(dǎo)致這類物質(zhì)生物降解性差的主要原因。木質(zhì)纖維素中的3種基本成分往往并不彼此獨(dú)立存在,鏈狀纖維素分子所組成的纖維束骨架通過半纖維素的連結(jié)作用使得木質(zhì)素纏繞包裹在纖維束周圍,形成整體結(jié)構(gòu)致密穩(wěn)定的復(fù)雜聚合物——木質(zhì)纖維素。正是由于木質(zhì)素的穩(wěn)定包裹作用和本身降解的復(fù)雜性、頑固性,使得木質(zhì)素在生物處理過程中實(shí)際起到了保護(hù)纖維素和半纖維素降解的作用,這就阻礙了水解酶發(fā)揮有效作用,使得木質(zhì)纖維素整體的生物降解性能十分低下。
2.4 細(xì)胞破壁與木質(zhì)纖維素破穩(wěn)
污泥生物細(xì)胞裂解/水解是厭氧消化效率的重要限制因素,而污泥預(yù)處理技術(shù)可有效提高細(xì)胞破裂、水解效果，釋放出細(xì)胞內(nèi)全部有機(jī)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)后續(xù)污泥處理步驟能源產(chǎn)出效率的最大化。目前適用的預(yù)處理技術(shù)為：加熱、超聲波、酸解、堿解等[3]。對木質(zhì)纖維素類物質(zhì)實(shí)施結(jié)構(gòu)破穩(wěn)，這些預(yù)處理技術(shù)同樣適用，預(yù)處理能有效破壞穩(wěn)定的木質(zhì)纖維素類結(jié)構(gòu)，使之產(chǎn)生的小分子化學(xué)結(jié)構(gòu)順利的進(jìn)入后續(xù)的水解階段。
綜合細(xì)胞破壁與木質(zhì)纖維素破穩(wěn)，兩者采用的預(yù)處理技術(shù)原理完全相同。因此，有可能將針對這兩類物質(zhì)的預(yù)處理技術(shù)合二為一，這就需要總結(jié)和歸納可同時(shí)滿足兩者破壁/破穩(wěn)的工藝條件。
2.4.1 細(xì)胞破壁與木質(zhì)纖維素破穩(wěn)預(yù)處理工藝條件
熱解能促進(jìn)微生物細(xì)胞的裂解，目前應(yīng)用的溫度范圍在70~170 ℃。熱解亦能促進(jìn)木質(zhì)纖維素成分的水解，適用的溫度在200 ℃左右，較細(xì)胞破壁應(yīng)用溫度要高。
酸、堿作用于微生物細(xì)胞旨在于破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。較低pH值只能破壞微生物的絮體結(jié)構(gòu)；較高pH值才能夠有效溶解并破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜；更高的pH值則能使蛋白質(zhì)變性、脂類皂化、DNA水解。但是，一旦當(dāng)堿處理中投入的Na+、K+等堿土金屬離子濃度過高，則會(huì)抑制微生物（尤其是產(chǎn)甲烷菌）的活性和新陳代謝。酸、堿作用于木質(zhì)纖維素主要目的是對其復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，使其變成易于水解的小分子結(jié)構(gòu)，但木質(zhì)纖維素的酸/堿解往往需要配合高溫，實(shí)際上是一種聯(lián)合預(yù)處理工藝。
對污泥細(xì)胞施加超聲波可破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，釋放胞內(nèi)有機(jī)物。對木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)施加超聲波可以松動(dòng)木質(zhì)素穩(wěn)定的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)、打開纖維素結(jié)晶區(qū)，使大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化成小分子物質(zhì)或分子。提高超聲波能量密度比延長超聲波作用時(shí)間效果更加明顯。
2.4.2 綜合預(yù)處理工藝條件
綜合上述細(xì)胞破壁與木質(zhì)纖維素破穩(wěn)所需的各自預(yù)處理工藝條件，我們曾提出合并兩種預(yù)處理的思路與工藝應(yīng)用條件，以在同一工藝、相同條件下達(dá)到細(xì)胞破壁和木質(zhì)纖維素破穩(wěn)的雙重目的，如圖2所示。
圖2 綜合污泥預(yù)處理技術(shù)路徑與工藝條件
Fig.2 Flow-sheetof combined sludge pretreatment
2.4.3 綜合預(yù)處理實(shí)驗(yàn)效果
以圖2顯示的綜合污泥預(yù)處理技術(shù)路徑與工藝條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲得了如表3所示的剩余污泥厭氧消化甲烷增量效果。
實(shí)驗(yàn)表明，細(xì)胞破壁與木質(zhì)纖維素破穩(wěn)在預(yù)處理階段完全可以合二為一。這樣做的效果是避免預(yù)處理工藝的重復(fù)設(shè)置。然而，最佳的綜合預(yù)處理工藝條件仍需要實(shí)驗(yàn)探尋。
表3 綜合污泥預(yù)處理工藝條件下甲烷增量效果
Tab. 3 Enhanced methane production under the combinedpretreatment
|
預(yù)處理方法 |
工藝條件 |
木質(zhì)纖維素降解量（%） |
甲烷增產(chǎn)（%） |
|
熱解 |
T=150 ℃，5h |
52.6 |
53.6 |
|
酸解 |
pH=2，24 h |
39.1 |
24.0 |
|
堿解 |
pH=13，24 h |
38.9 |
26.9 |
|
超聲波 |
500 W，2 h |
43.5 |
40.0 |
2.5 破除腐殖質(zhì)對水解的干擾
2.5.1腐殖質(zhì)來源與化學(xué)結(jié)構(gòu)
腐殖質(zhì)在自然環(huán)境中普遍存在，在土壤和沉積淤泥中腐殖質(zhì)含量約為10%，在剩余污泥有機(jī)物中腐殖質(zhì)的含量亦可達(dá)6~20%之多，如表1所示。環(huán)境中腐殖質(zhì)主要來自植物組織的分解, 但腐殖質(zhì)比他們的前體（醌類、多酚類和木質(zhì)纖維素類）更難被生物降解，這與其化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)。
腐殖質(zhì)是一種具有羰基結(jié)構(gòu)的高分子量芳香族聚合物，隨取代基的不同其功能也有相應(yīng)變化, 如被羧基、酚基、羥基、酮基和醌基所取代, 其酸堿性、極性變化、甚至化學(xué)性質(zhì)和生理特性因此會(huì)產(chǎn)生較大差異。腐殖質(zhì)可以促進(jìn)一些有毒物質(zhì)的降解，但其本身，并不容易被降解轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)。
2.5.2 腐殖質(zhì)對厭氧消化的抑制作用
一般情況下，剩余污泥中的腐殖質(zhì)含量一是從污水中帶入，二是由木質(zhì)纖維素類物質(zhì)所轉(zhuǎn)化[30]。腐殖質(zhì)對厭氧消化作用的抑制體現(xiàn)在兩個(gè)方面：1）其本身復(fù)雜、穩(wěn)固的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了它們很難被微生物降解；2）腐殖質(zhì)物質(zhì)中的多種官能團(tuán)會(huì)對很多發(fā)酵細(xì)菌水解酶和蛋白酶起到破壞作用，導(dǎo)致復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)水解出現(xiàn)障礙。前者作用只是使腐殖質(zhì)自身不能降解，但后者則影響到其它有機(jī)物的水解�？梢�，污泥中腐殖質(zhì)對水解的抑制作用比起自身難降解更為可怕，有可能會(huì)導(dǎo)致水解過程的失靈。因此，有必要關(guān)注污泥中腐殖質(zhì)的含量以及其結(jié)構(gòu)破解或功能屏蔽（抑制水解）方面的研究。
如上所述，腐殖質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有多種官能團(tuán)。腐殖質(zhì)的前體為多酚類和醌型化合物，能夠通過氫鍵共價(jià)優(yōu)先結(jié)合發(fā)酵細(xì)菌上的水解酶和蛋白酶，并使這類酶緊緊附著在腐殖質(zhì)表面之上，形成被“捆綁”之勢，這主要是腐殖質(zhì)所帶官能團(tuán)所表現(xiàn)出的束縛作用。如此這般，腐殖質(zhì)不僅本身難以水解，還阻礙了其它有機(jī)物的水解。進(jìn)言之，多酚類化合物通常都會(huì)直接或間接抑制微生物生長，這也對厭氧系統(tǒng)生物量有著一定的負(fù)面效應(yīng)。
2.5.3 破解腐殖質(zhì)對水解抑制之方法
隨污水進(jìn)入污泥的腐殖質(zhì)顯然只能寄希望于上述污泥預(yù)處理措施對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，以最大程度避免其隨污泥進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)，這就需要研究預(yù)處理對腐殖質(zhì)的破壞作用。然而，即使預(yù)處理對腐殖質(zhì)存在某種程度上的結(jié)構(gòu)破壞作用，也難免會(huì)有一定量的腐殖質(zhì)進(jìn)入消化系統(tǒng)。況且，在木質(zhì)纖維素的水解過程中也有可能導(dǎo)致腐殖質(zhì)的產(chǎn)生。因此，破解腐殖質(zhì)對水解抑制作用不僅要做到“防患于未然”，更重要的是還要研究“除患于既成之后”的技術(shù)措施。
一旦腐殖質(zhì)存在于消化系統(tǒng)，再攻破其結(jié)構(gòu)顯然十分困難。在這種情況下只能被動(dòng)研究使其阻礙水解作用屏蔽的技術(shù)方法。這就需要研究如何阻止腐殖質(zhì)優(yōu)先束縛水解酶和蛋白酶的方法。研究表明，當(dāng)消化系統(tǒng)中存在無機(jī)陽離子時(shí)，它們可以捷足先登，率先搶占腐殖酸分子上吸附酶的位置，從而減輕、甚至阻斷其對蛋白酶的束縛作用[33]。研究表明，二價(jià)陽離子（Ca2+）作為交換離子時(shí)，可有效減緩腐殖質(zhì)對酶的捕獲作用，同時(shí)也可以抑制蛋白酶的氨基與腐殖酸上的羧基相結(jié)合。
3 污泥厭氧消化外部刺激手段
圖1顯示，在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段形成的H2和CO2可藉兩條路徑向CH4方向轉(zhuǎn)化：1）嗜氫產(chǎn)甲烷菌（過程4（2））；2）同型乙酸菌（過程3）+ 嗜乙酸產(chǎn)甲烷菌（過程4（1））。實(shí)際上，在厭氧消化整個(gè)過程最終產(chǎn)生的生物氣體中CH4的含量并不是很高，通常低于55%，而CO2所占比例高達(dá)25~45%，這必然導(dǎo)致生物氣體的燃燒值較低。理論上，在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段讓外部CO2或H2介入，可以刺激上述2條產(chǎn)CH4路徑加速反應(yīng)，以提高生物氣體中CH4含量的比例。因此，有必要研究這種外部手段對厭氧消化的刺激作用。
3.1外部CO2介入的影響
CO2是整個(gè)厭氧消化過程中碳與能量鏈上的一個(gè)基本單元，它不僅是發(fā)酵過程的終產(chǎn)物，同時(shí)也是中間產(chǎn)物和反應(yīng)基質(zhì)。CO2對許多產(chǎn)酸或者產(chǎn)乙酸微生物的代謝均具有相當(dāng)程度的刺激作用，因此，將外部CO2通入?yún)捬跸到y(tǒng)，有可能最終刺激CH4的生成。從另一角度上看，外部CO2通入?yún)捬跸到y(tǒng)生成CH4也相當(dāng)于一種“碳捕捉”。
有研究表明，將外部純化后的CO2通入兩相厭氧污泥發(fā)酵系統(tǒng)（CO2負(fù)荷為0.49±0.04 m?/d）中后，水解和酸化反應(yīng)相中的有機(jī)酸（VFAs）含量明顯提高，最終使整個(gè)厭氧系統(tǒng)所產(chǎn)生的生物氣體中CH4含量提高到64±2%，通入系統(tǒng)的CO2約有40%被厭氧系統(tǒng)所吸收。通入的CO2可以溶解在污泥中，并誘導(dǎo)VFAs增產(chǎn)，最終使CH4產(chǎn)率和比例雙雙獲得提高。也有實(shí)驗(yàn)顯示，在厭氧消化系統(tǒng)中低的頂空CO2濃度可以提高有機(jī)底物的降解速率，而高的CO2頂空濃度可以提高總的VFAs產(chǎn)率。
3.2外部H2介入的影響
生物氣體中高的CO2含量和極低的H2含量表明，無論是嗜氫產(chǎn)甲烷還是同型乙酸反應(yīng)過程中CO2含量始終是過量的。因此，當(dāng)將外部H2介入?yún)捬跸到y(tǒng)后，理論上說可以同時(shí)加速嗜氫產(chǎn)甲烷和同型乙酸過程，最終導(dǎo)致較多的CH4生成。這同時(shí)也就降低了生物氣體中的CO2含量，不僅增加了生物氣體的燃燒值，同時(shí)又避免了CO2的直接排放。
然而，H2介入?yún)捬跸到y(tǒng)可能是一把雙刃劍。一方面，增加H2的含量有助于加速嗜氫產(chǎn)甲烷和同型乙酸過程。但另一方面，如果形成較高的H2分壓可能不利于VFAs分解，且消化液中的H2如若不能及時(shí)釋放出來，將會(huì)對消化過程構(gòu)成反饋抑制。因此，在向厭氧反應(yīng)器中通入H2時(shí)，要找到一個(gè)H2分壓臨界點(diǎn)。在這一臨界點(diǎn)下，通入的H2既能保持對下游產(chǎn)CH4的強(qiáng)化作用，同時(shí)并不會(huì)對上游VFAs分解產(chǎn)生抑制作用。因此，需要開展這方面的基礎(chǔ)研究。
4 結(jié)語
剩余污泥厭氧消化轉(zhuǎn)化能源除被一般有機(jī)物厭氧消化影響因素（生理/生化特點(diǎn)、溫度、pH、有毒物質(zhì)與營養(yǎng)元素等）與工藝條件（SRT、HRT、OLR、ORP等）左右外，更大程度上被污泥組分所制約。其中，污泥細(xì)胞生物結(jié)構(gòu)和木質(zhì)纖維素化學(xué)結(jié)構(gòu)在很大程度上制約著厭氧消化的水解過程。進(jìn)言之，污泥中腐殖質(zhì)的存在不僅自身難以降解，而且還會(huì)嚴(yán)重影響其它有機(jī)物的水解過程。
因此，在厭氧消化系統(tǒng)外對污泥細(xì)胞破壁和木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)破穩(wěn)顯得非常重要。只有這樣，方能使細(xì)胞內(nèi)有機(jī)質(zhì)（蛋白質(zhì)、多糖、酶等）得以釋放，木質(zhì)纖維素復(fù)雜、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)才會(huì)打碎而變成容易水解的小分子有機(jī)結(jié)構(gòu)。細(xì)胞破壁和木質(zhì)纖維素破穩(wěn)所采用的預(yù)處理技術(shù)原理完全相同，主要是通過熱解、超聲波、酸解、堿解或這幾種方法的聯(lián)合方式予以實(shí)施，只不過兩者的預(yù)處理所應(yīng)用的工藝條件不同而已。這樣看來，細(xì)胞破壁和木質(zhì)纖維素破穩(wěn)在預(yù)處理階段可以合二為一，只要選擇同時(shí)能滿足兩者的預(yù)處理工藝條件。
腐殖質(zhì)較木質(zhì)纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固，幾乎不可能在厭氧消化過程中獲得降解。然而，腐殖質(zhì)的難降解性倒是其次，關(guān)鍵是它們的存在還會(huì)對其它有機(jī)物水解產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。這就寄希望于上述污泥預(yù)處理措施能對腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)也會(huì)起到一定的破壞作用。同時(shí)，更重要的是還要研究使腐殖質(zhì)阻礙水解過程作用失效的有效屏蔽方法，如，利用外加金屬離子的方式，使之優(yōu)先與腐殖質(zhì)中活躍的官能團(tuán)結(jié)合，以阻止這些官能團(tuán)對水解酶分子的“捆綁”，從而使水解順利進(jìn)行。
多位專家反復(fù)強(qiáng)調(diào)，概念廠需要在現(xiàn)行法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)之上探索未來水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，篩選節(jié)能降耗技術(shù)工藝，提出資源能源開發(fā)對策，優(yōu)化各種工藝組合，通過精心設(shè)計(jì)和運(yùn)營，完成這一復(fù)雜的系統(tǒng)工程。
