北極星節(jié)能環(huán)保網(wǎng)訊大連東泰夏家河污泥處理廠BOT項目在厭氧處理工藝業(yè)內(nèi)可謂首屈一指，作為典型案例在不同場合被屢屢提起。下面，針對這一項目的真實運營情況一一解讀。
一、資料來源
根據(jù)對大連市中心城區(qū)現(xiàn)有污水處理廠實際產(chǎn)泥量的調(diào)查和對擬建污水處理廠產(chǎn)泥量的估算預(yù)測，現(xiàn)有規(guī)模化的污水處理廠產(chǎn)泥量為330-600 t/d(含水率80%)。該項目采用BOT的建設(shè)方式，通過政府公開招標(biāo)確定由大連東泰產(chǎn)業(yè)廢棄物處理有限公司中標(biāo)。項目規(guī)劃占地面積4.11公頃，一期征地2.47公頃，建設(shè)規(guī)模為日處理市政污泥600噸，項目總投資約15000萬元，運行費用為130～150元/噸(含水率80%)，每日水耗為：中水約400噸、自來水70噸，每日電耗為15000～18000千瓦時。
對該項目設(shè)計參數(shù)做出完整介紹《大連市夏家河污泥處理廠工藝設(shè)計與運行經(jīng)驗介紹》一文。
有關(guān)實際運行的數(shù)據(jù)則主要來自兩篇報道：《這里的污泥源源不斷地變成燃?xì)狻?/span>(載遼寧日報)和李枝宏《夏家河子污泥處理廠每天“消化”污泥達(dá)600噸》
二、設(shè)計條件下的基本參數(shù)
1、沼氣產(chǎn)量
根據(jù)陳文，本項目年產(chǎn)生664.3萬立方米沼氣，日產(chǎn)沼氣量27600立方米，沼氣自用量30%。如果將年總氣量6643000除以日產(chǎn)氣量27600，得到年設(shè)計生產(chǎn)日數(shù)僅241天，這似乎是不可能的，此值應(yīng)是可對外供氣的沼氣量，即年運行日數(shù)如果以365天計算，則產(chǎn)氣量(含自用部分)應(yīng)為365×27600=10074000立方米/年。
關(guān)于沼氣量，還有另外一種說法，中國水網(wǎng)的評選資料表格顯示，沼氣產(chǎn)量32000立方米/日，甲烷含量≥60%。根據(jù)筆者的分析，此值較難采信。本文以27600立方米/日沼氣量作為設(shè)計基準(zhǔn)。
2、噸污泥處理投資
本項目日處理含固率20%的污泥600噸，干基污泥量120噸/日，投資14913萬元，則以含固率20%濕泥計的單位處理投資為14913/600=25萬元/日?噸。
3、厭氧消化裝置及其池容產(chǎn)氣率
本項目采用了直徑16m、高度15m、有效高度11.2m、有效容積2230立方米的消化罐12個，則總有效容積為2230×12=26760立方米。
以設(shè)計值27600立方米沼氣計算，池容產(chǎn)氣率為27600/26760=1.03m3/ m3。
如果產(chǎn)氣量32000立方米沼氣屬實，則池容產(chǎn)氣率可高達(dá)1.2 m3/ m3。
關(guān)于天然氣產(chǎn)量，有三個不同的說法。一個是中國水網(wǎng)評選2010年十大推薦污泥處置項目時的對外公布數(shù)據(jù)16500立方米/日，一個是遼寧日報刊登的新聞通稿11000立方米，此外是陳文“現(xiàn)日產(chǎn)天然氣10000立方米”的說法。
陳文采用了沼氣熱值5200kcal/ m3，可知此沼氣的含甲烷量約55%(根據(jù)甲烷燃燒熱890.31kJ/mol折算)，假設(shè)制取天然氣的甲烷收率為95%，16500立方米的天然氣需要16500/55%/95%=31579立方米的沼氣。顯然，即使不考慮自用沼氣，設(shè)計值27600的沼氣量也不足以有16500立方米的天然氣產(chǎn)出。
以陳文所公布的“實際數(shù)據(jù)”10000立方米天然氣產(chǎn)量而言，所需沼氣量應(yīng)在19000立方米左右(10000/55%/95%=19135立方米)。
5、由消化器的耗熱量反推天然氣的設(shè)計產(chǎn)量
本項目采用中溫消化，溫度為35±1度。消化的加熱量決定了可供制取天然氣的沼氣可用量。
本項目的入消化器固體濃度為10%，停留時間22天。根據(jù)給出的消化器尺寸，采用大連地區(qū)的氣候數(shù)據(jù)，假設(shè)罐頂、罐底、罐底的傳熱系數(shù)分別為0.7、0.7和0.52kcal/m2.h.K，可以得到本項目消化罐的加熱量冬季最大1723000kcal/h，夏季最小900000kcal/h，年平均1280000kcal/h。考慮沼氣鍋爐的熱效率90%，管路熱損失3%，則加熱所需的沼氣平均需用量約為6614 m3/d，這樣額定設(shè)計產(chǎn)氣量下所能提供給天然氣制取系統(tǒng)的沼氣量為20976m3/d，產(chǎn)天然氣量大約10920立方米/日，即大約76%的沼氣用于制取天然氣，24%用于消化器加熱。
這一數(shù)據(jù)比陳文所提到的自用氣量30%略為樂觀，因此10000～11000立方米/日左右的天然氣產(chǎn)量可能是設(shè)計值。
6、污泥的有機(jī)質(zhì)含量
以設(shè)計有效池容26760立方米、日處理120干噸污泥固體、入消化罐含固率10%考慮，設(shè)計停留時間為22.3天，與陳文所報道的數(shù)據(jù)22天相符。
中溫35度消化，時間為22天，有機(jī)質(zhì)降解率可能在40～50%之間。取降解率50%，沼氣的甲烷含量55%，單位有機(jī)質(zhì)降解的甲烷產(chǎn)率為0.42 m3/kg.VSSr，則120tds/d污泥固體中的可揮發(fā)性有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)該在60.25%以上。如果是取降解率40%，可揮發(fā)性有機(jī)質(zhì)含量則應(yīng)該在75%以上。筆者以為，本項目的設(shè)計值可能就是有機(jī)質(zhì)含量60%，消化降解率50%。
7、電耗
按照公布的數(shù)據(jù)，電耗15000～18000kWh/d。以有效厭氧池容(26760立方米)的單位電耗看，此項目的每1000立方米池容電耗高達(dá)23～28kW/km3(整個項目，含輸送等)，高于一般沼氣發(fā)電項目的池容電耗10-20kW/km3(青島麥島測算值為12.4kW/km3，德國漢堡為23.4kW/km3，僅消化和發(fā)電部分為10.1kW//km3)。
8、沼液處理
根據(jù)介紹，本項目消化后沼液脫水后的廢液先經(jīng)除磷脫氮處理，再進(jìn)入夏家河污水處理廠。理論上，污泥處理廠需承擔(dān)將沼液從COD15000～20000以上降到500mg/l以下的污水處理成本。本文假設(shè)污水部分的消耗均為電費，已包含在內(nèi)。
9、沼渣出路
該項目的沼渣作為填埋土或綠化用途，不計填埋成本。
10、設(shè)計值下的運行成本評估
直接運行成本可做如下評估：
電費=15000kW/d×0.65元/kW=9750元/日
人工費=30000元/人月×12人/30天=986元/日
藥劑耗(因天然氣脫硫要求較高，假設(shè)噸濕泥脫硫費用10元)=10×600=6000元/日
假設(shè)總投資1.4913億元中，設(shè)備費約1.2億，取大修維護(hù)系數(shù)2.5%，維護(hù)費=8219元/日
綜合以上諸項費用，折合到噸濕泥處理量中的直接運行成本為42元/噸。
11、設(shè)計值下的財務(wù)成本
作為BOT項目，有必要計算以下財務(wù)成本。假設(shè)項目為全額貸款，銀行年息5.94%，還款期20年，則日折舊及財務(wù)成本為28721元，折合脫水污泥48元/噸。
12、綜合收入
假設(shè)天然氣銷售價格為2.4元/立方米，則設(shè)計條件下(天然氣產(chǎn)量11000立方米/日)的天然氣銷售產(chǎn)值為11000×2.4=26400元(天然氣實際價格根據(jù)淡旺季有差別，為3.5～3.9元/立方米)。
根據(jù)中國水網(wǎng)公布的數(shù)據(jù)，大連市財政局每噸污泥(含固率20%)處理補貼為135元(2011年已上升為170元)，則設(shè)計條件下的污泥處置費為600×135=81000元/日。
這意味著噸污泥的產(chǎn)值約為179元。減去運行成本和財務(wù)成本，噸濕泥處理量的凈盈利為89.5元。
顯然，在設(shè)計條件下，大連夏家河BOT項目應(yīng)具有較好的盈利能力。
三、實際運行值
根據(jù)遼寧日報文，“夏家河污泥處理廠于2009年4月29日投料試運行，目前已累計處理污泥3.5萬噸，共生產(chǎn)沼氣175萬立方米，生產(chǎn)腐殖土1萬噸”，由采訪日期12月17日反推，日歷時間大約為232天。
根據(jù)大連日報文，“據(jù)統(tǒng)計，該廠從去年4月29日投料運行，當(dāng)年12月17日就將天然氣送入煤氣新廠。截至今年4月30日，該廠共處理污泥及其他可降解有機(jī)廢物6.5萬噸，其中包括工業(yè)類似污泥8380噸、糞便130噸、餐飲垃圾90噸及海關(guān)查沒食品50噸;產(chǎn)沼氣394萬立方米、外售天然氣110萬立方米;產(chǎn)沼渣2.5萬噸，外售腐殖土1.5萬噸”。日歷時間正好足一年(367天)。
將上述兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可對實際運行數(shù)據(jù)解析如下：
1、處理量
按照遼寧日報文提供的數(shù)據(jù)，232天里處理了污泥35000t，則實際日均處理污泥量為151噸(35000t/232d=151t/d);
按照大連日報提供的數(shù)據(jù)，一年時間里處理了污泥56350噸(65000噸減去非大連財政局付費的廢棄物量)，則實際日均處理污泥量為154噸(56350t/365d=154t/d);
這就是說，在實際運行中，該項目實際處理污泥量僅為設(shè)計值600噸/日污泥的25%強(qiáng)。
2、池容產(chǎn)氣率
按遼寧日報數(shù)據(jù)，175萬立方米沼氣除以天數(shù)(232天)，日均產(chǎn)氣量約為7543立方米。
按大連日報數(shù)據(jù)，394萬立方米沼氣除以天數(shù)(367天)，日均產(chǎn)氣量為10736立方米。
按照有效池容考慮，實際池容產(chǎn)氣率為0.282~0.401m3/m3，遠(yuǎn)低于設(shè)計值1.03。
以設(shè)計產(chǎn)氣量27600立方米/日考慮，沼氣產(chǎn)出率(分別為7543和10736立方米)分別為27%和39%。與實際污泥處理量為設(shè)計值25%的進(jìn)行比較，沼氣產(chǎn)出率27～39%似乎高于25%，一個可能的原因是高含有機(jī)質(zhì)廢物的引入。依靠高有機(jī)質(zhì)的有機(jī)廢棄物，可使項目的產(chǎn)氣率提高。
