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没有浪费:中国的废物发电革命

18.01.2018
吉利安•杜
 
利用污泥污水发电的时机已经成熟,中国城市应主动迎接挑战,吉利安·杜写道。
 
湖北襄阳的污泥处理厂。图片来源:TOVEN
 
对下水道中的污水和污泥的利用是目前全球清洁能源运动的最前沿领域。美国的一些城市正创造性地利用污水和污泥发电,起到了优化经济效益、产生清洁能源以及控制污染的作用。
 
不过,在中国,污水发电运动才刚刚起步。但是,鉴于中国的一些城市无论规模还是人口密度都是世界上最大的,所以中国在这一领域的进步可能会引领一场污泥发电革命。
 
在威尔逊国际学者中心中国环境论坛《洞察》系列刊物的第四期中,6位来自中美两国的专家探讨了污泥发电在中国城市的发展潜力,并根据自己的经验提出了一些建议。《变废为电:废水发电能否给中国城市的污染防治和清洁能源带来彻底变革》的作者们认为,这些解决方案在能源和污染防治方面具有巨大潜力。
 
毒性临界点
 
随着过去几十年中国城市的迅速发展,未经处理的污泥(城市污水处理产生的有毒副产品)悄无声息地污染着中国的土壤、地下水和农田。令人吃惊的是,直到2013年底,中国污泥问题的严重性和污染危机才因为媒体报道而真正受到大众关注,当时,《财新》记者报导了他们一路跟随北京市一家污水处理厂的卡车从市中心到了城郊,看到司机把未经处理的污泥非法倾倒在农田中。事件曝光之后,忧心忡忡的民众在北京周边地区发现了30多处污泥倾倒点。
 
中国的污水厂每年生产超过4000万吨污泥,这足以填满五座吉萨金字塔,其中经过处理的还不到20%。中国城市大多把污泥运至填埋场和焚烧炉,或者将未经处理的污泥非法倒入河道或农田。
 
中国的污水处理厂、焚烧厂和填埋场是空气污染的排放大户。在填埋场承载能力几乎达到极限的情况下,中国的焚烧能力在2003到2013年间提升了10倍,而焚烧释放的有毒空气污染物与癌症发病率升高有着直接联系。中国也是全球最大的温室气体排放国;其污水处理厂排放的甲烷占全球污水甲烷排放的四分之一。甲烷是一种非常强劲的温室气体,其积蓄热量的能力是二氧化碳的28倍。
 
发电潜力
 
甲烷若进入大气,就是一种危险的温室气体,但如果加以捕获并用于燃烧,就可以成为一种宝贵的能量来源。甲烷的捕获和利用是废物发电革命的核心所在。中国废物发电转型的成功与否将取决于其能否协调运用多种手段,包括政策指令、市场激励措施、伙伴关系、以及成功的甲烷捕获模式等。
 
令人鼓舞的是,2015年出台的《水污染防治行动计划》制定了雄心勃勃的目标,以改善其发展不足的污泥处理能力,解决长期以来被忽视的废水和污泥问题。该计划要求大部分地级城市的污泥无害化处理处置率必须在2020年底前达到90%以上。
 
然而,尽管甲烷捕获和利用技术存在已有数十年,但中国的城市管理者以及能源和水资源公用事业经营者才刚刚开始探索如何将污泥转化为能源。中国开展的50多个污泥发电试点项目都面临着政策、治理和融资方面的困难,致使他们中大多数未取得成功。
 
 
放眼美国
 
波士顿、奥克兰、华盛顿和波特兰等美国城市都已经开始利用富含养分的污泥提取沼气,这场废物发电革命也让他们受益匪浅。这些城市将废物无害化处理的过程变成了一个闭路循环,从而带来了多方面的显著效益和清洁能源解决方案。这些城市可以与中国城市建立强有力的伙伴关系,中国从中可以获得很多学习机会。
 
美国城市采用创新经济模型和技术,力求最有效地利用废水中蕴藏的资源。例如,俄勒冈州波特兰市开采沼气为当地供暖并用作清洁汽车燃料,华盛顿特区将沼渣用作土壤改良剂和化肥。捕获甲烷的处理厂可利用甲烷为处理设备供电,在节省资金的同时减少自身碳足迹。
 
直面挑战的中国
 
然而,大量的基础设施改造不可能一蹴而就。特别是对中国城市来说,许多关键性挑战和要求令人甚是担忧。中国要想完成其十三五规划中提出的先进污泥处理和处置设施建设,需要融资316亿元。甲烷捕获对有机物含量的要求较高,而目前中国大部分排水系统都没有实现废水和雨水的分流,导致废水中有机物含量持续偏低,含沙量居高不下。中国一些城市正开始效仿美国城市,利用餐厨垃圾,通过厌氧消化提升污泥中的有机物含量。北京已经有5座在建的厌氧消化污泥发电厂,污泥日处理能力超过6000吨。
 
但对于中国那些巨大的污泥山而言,单纯采用厌氧消化技术是远远不够的。各个城市的污泥的质量和数量、以及甲烷和其他产品的潜在市场都不尽相同。中国很多城市都意识到,并没有一种通用技术可以同时解决各地及各行各业所面临的不同的污泥挑战。
 
正如《洞察》中的文章所指出的那样,深受污泥问题困扰的城市还必须制定正确的政策和市场激励措施,鼓励废物发电运动的蓬勃发展。但随着中国政府不断朝着雄心勃勃的水资源治理和低碳发展目标推进,以及全球专业知识的不断积累,推进污泥处理、减少甲烷排放的机会已经前所未有的成熟。
 
 
本文转载自威尔逊国际学者中心博客新安全比特(New Security Beat)
 
翻译:金艳
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