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沒有浪費:中國的廢物發電革命

對下水道中的污水和污泥的利用是目前全球清潔能源運動的最前沿領域。美國的一些城市正創造性地利用污水和污泥發電,達成優化經濟效益,產生清潔能源以及控制污染的作用。

不過,在中國,污水發電運動才剛剛起步。但是中國的一些城市無論規模還是人口密度,都是世界上最大的,所以中國在這一領域的進步可能會引領一場污泥發電革命。

在威爾遜國際學者中心中國環境論壇“洞察”系列刊物的第四期中,6位來自中美兩國的專家探討了污泥發電在中國城市的發展潛力,並根據自己的經驗提出了一些建議。變廢為電:廢水發電能否給中國城市的污染防治和清潔能源帶來徹底變革的作者們認為,這些解決方案在能源和污染防治方面具有巨大潛力。

隨著過去幾十年中國城市的迅速發展,未經處理的污泥 (城市污水處理產生的有毒副產品) 悄無聲息地污染著中國的土壤、地下水和農田。令人吃驚的是,直到2013年底,中國污泥問題的嚴重性和污染危機才因為媒體報導而真正受到大眾關注,當時,財新記者報導了他們一路跟隨北京市一家污水處理廠的卡車從市中心到了城郊,看到司機把未經處理的污泥非法傾倒在農田中。事件曝光之後,憂心忡忡的民眾在北京周邊地區發現了30多處污泥傾倒點。

中國的污水廠每年生產超過4000萬噸污泥,足以填滿五座吉薩金字塔,其中經過處理的還不到20%。中國城市大多把污泥運至掩埋場和焚化爐,或者將未經處理的污泥非法倒入河道或農田。

中國的污水處理廠、掩埋場和焚化爐是空氣污染的排放大戶。在掩埋場承載能力幾乎達到極限的情況下,中國的焚燒能力在20032013年間提升了10倍,而焚燒釋放的有毒空氣污染物與癌症發病率升高有著直接聯繫中國也是全球最大的溫室氣體排放國。其污水處理廠排放的甲烷佔全球污水甲烷排放的四分之一甲烷是一種非常強勁的溫室氣體,其積蓄熱量的能力是二氧化碳的28倍。

甲烷若進入大氣,就是一種危險的溫室氣體,但如果加以捕捉並用於燃燒,就可以成為一種寶貴的能量來源。甲烷的捕捉和利用是廢物發電革命的核心所在。中國廢物發電轉型的成功與否將取決於其能否協調運用多種手段,包括政策指令、市場激勵措施、夥伴關係,以及成功的甲烷捕捉模式等。

令人鼓舞的是,2015年發布的水污染防治行動計劃制定了雄心勃勃的目標,以改善其發展不足的污泥處理能力,解決長期以來被忽視的廢水和污泥問題。該計劃要求大部分地級城市的污泥無害化處理處置率必須在2020年底前達到90%以上。

然而,儘管甲烷捕捉和利用技術存在已有數十年,但中國的城市管理者以及能源和水資源公用事業經營者才剛剛開始探索如何將污泥轉化為能源。中國開展的50多個污泥發電試點項目都面臨著政策、治理和融資方面的困難,致使他們大多未取得成功。

波士頓、奧克蘭、華盛頓和波特蘭等美國城市都已經開始利用富含養分的污泥提取沼氣,這場廢物發電革命也讓他們受益匪淺。這些城市將廢物無害化處理的過程變成了一個閉循環,從而帶來了多方面的顯著效益和清潔能源解決方案。這些城市可以與中國城市建立強有力的夥伴關係,中國從中可以獲得很多學習機會。

美國城市採用創新經濟模型和技術,力求最有效地利用廢水中蘊藏的資源。例如,俄勒岡州波特蘭市開採沼氣為當地供暖並用作清潔汽車燃料,華盛頓特區將沼渣用作土壤改良劑和化肥,捕捉甲烷的處理廠可利用甲烷為處理設備供電,在節省資金的同時減少自身碳足跡。

然而,大量的基礎設施改造不可能一蹴而成。特別是對中國城市來說,許多關鍵性挑戰和要求令人甚是擔憂。中國要想完成其十三五規劃中提出的先進污泥處理和處置設施建設,需要融資316億人民幣。甲烷捕捉對有機物含量的要求較高,而目前中國大部分排水系統都沒有實現廢水和雨水的分流,導致廢水中有機物含量持續偏低,含沙量居高不下。中國一些城市正開始效仿美國城市,利用餐廚垃圾,通過厭氧消化提升污泥中的有機物含量。北京已經有5座在建的厭氧消化污泥發電廠,污泥日處理能力超過6000噸。

但對於中國那些巨大的污泥山而言,單純採用厭氧消化技術是遠遠不夠的。各個城市的污泥的品質和數量,以及甲烷和其他產品的潛在市場都不盡相同。很多城市都意識到,並沒有一種通用技術可以同時解決各地及各行各業所面臨的不同的污泥挑戰。

正如“洞察”中的文章所指出的那樣,深受污泥問題困擾的城市還必須制定正確的政策和市場激勵措施,鼓勵廢物發電運動的蓬勃發展。但隨著中國政府不斷朝著雄心勃勃的水資源治理和低碳發展目標推進,以及全球專業知識的不斷積累,推進污泥處理,減少甲烷排放的機會已經前所未有的成熟。

 

資料來源:Chinadialogue (2018-01-18) (PIDC編譯)