紐約的布魯克林有何值得北京學習？

第三眼 Vol.56

這個月初，小編在推特遇到一篇題為《Managing Sludge Mountains: What Beijing Can Learn From Brazil》的博文。點進去發現是一個為中國污泥處理把脈的系列報道，署名作者叫Carl Hooks，是一個在China Environment Forum工作的研究助理。充滿好奇心的小編髮現這個組織的中文信息實在有限，勉強搜到它隸屬美國的威爾遜國際學者中心（Woodrow Wilson International Center for Scholars），又簡稱威爾遜中心（Wilson Center）。百度一下，發現它位於DC的總統紀念館，為紀念美國唯一擁有博士學位的總統伍德羅·威爾遜而成立。1968年美國國會通過法案使它成為史密森尼學會的一部分，據說也是世界排名前15的智庫。所以這麼聽上去，這個組織的文章應該還是有些值得一讀的地方吧？

因此，本期奧氏部落的第三眼專欄，小編就為大家看看Carl Hooks同學在此系列中的開篇之作——《污泥山管理 之布魯克林有何值得北京學習》

Carl Hooks

中國環境論壇研究助理

污泥山管理

布魯克林有何值得北京學習

中國的城市正被未經處理的污泥包圍，這些污泥是來自人糞和雨水徑流的刺鼻又粘稠的混合物。早在四五年前，北京最大的污水處理廠的污泥未經處理，就經一輛輛卡車運到北京郊外的「污泥山」，當做「免費的肥料」送給城市周邊的農場。這樣的處置是不合法的。同樣地，在廣州，有毒污泥丟到附近的河流只需要租一艘船。從遙遠的西部沙漠城市烏魯木齊到東部的國際大都會上海，越來越多的中國城市正陷入污泥管理和城市垃圾山的掙扎中，同時，它們大多面臨污水和洪水的困擾。

中國的許多城市往往將污泥傾倒進垃圾填埋場，很少對其作前期處理，更談不上回收其中蘊藏的能量，或轉化為豐富的堆肥。目前雖然80％以上的污泥在污水處理廠得到進行初始脫水處理，但其中75％或以上的脫水污泥未得到任何其他形式的處理。這些未經處理的污泥分解後會產生甲烷，其溫室氣體強度比二氧化碳高25倍。中國2015年出台的「水十條」的首要任務之一就是要制止這些不負責任的污泥處置方式，並對污泥中的甲烷和營養物質加以利用。湖北省的襄陽就是其中的示範城市，那裡建成了一家生物甲烷工廠，這是中國為數不多的從廢物中持續產生沼氣的工廠之一。該工廠每天捕獲超過12000m3的甲烷，並對其處理加工成壓縮天然氣，作為當地計程車和卡車的燃料。

但要在中國城市開發污泥的能源潛力從來不是一件輕鬆的事情。中國的城市污水經常受到雨水徑流的「稀釋污染」，因此污泥的有機物含量較低，相應的甲烷量有限，導致沼氣生產變得不可行。另一方面，中國農業部也已禁止城市污泥農用，即使是經過處理的污泥。其中部分原因是工業廢水往往會混入市政污水管網（比率可能高達30％），如果處理不充分不恰當，可能會導致有毒物質在干污泥中的殘留。

Newtown Creek: PPP模式的P2P典範？

在布魯克林的Greenpoint附近，八個巨大的鋼製卵型消化器在陽光下閃閃發光。 在Newtown Creek污水處理廠，這些巨「蛋」通過厭氧消化反應來處理數百萬加侖的來自180英里外的紐約污水管道的黑色污泥。污泥經加熱到37攝氏度，在厭氧環境里停留15-20天，反應器內的細菌將污泥中的有機物轉化成由甲烷和二氧化碳組成的沼氣。其中40％的甲烷得以回用加熱鍋爐作為工廠和消化罐的可持續加熱源; 剩下的60%則經過凈化後成為可再生管道天然氣併入國家電網，並由位於新英格蘭的一家英國公用事業公司運營。

自2013年起，紐約市環境保護部和國家電網建立的新型PPP公私合作夥伴關係使Newtown Creek成為美國最矚目的污水處理廠之一。該工廠每天處理高達3.3億加侖污水，相當於紐約市每天生產的三分之一。Newtown Creek污水廠佔地53英畝，服務人口多達130多萬人，目前仍是紐約市14座污水廠中規模最大的一家。

2013年，紐約市廢物管理署開始把從城市學校和餐館收集的食物殘渣，變質食物和含食物油漬的紙張都運送到Newtown Creek污水廠。每天大約有250噸食物垃圾送進沼氣池，這些富含細菌和有機物質的進料使污水廠的消化器達到使Newtown Creek污水廠每年能夠多生產5億立方英尺的甲烷。2013年紐約市立法要求該市食物垃圾產生量最大的350家單位將其垃圾運到厭氧消化池（或堆肥廠），而不再送去垃圾填埋場或焚化爐。

協同消化和甲烷捕獲這個美妙的動態二重奏使得Newtown Creek污水廠用可持續的方法為其運營提供能源，生產足夠的可再生天然氣能滿足當地5200個住戶的供暖需求，並使紐約溫室氣體的年排放量減少19000噸，相當於無需在城市街道上減少1900輛汽車，而且無需花費布魯克林納稅人的一分錢。該設施展示了現代城市如何利用PPP合作模式將有毒廢物轉化為綠色能源資源。

複製布魯克林模式？

所以，Newtown Creek是中國城市應該效仿的「模範污水廠」嗎？「不完全，」哥倫比亞大學Kartik Chandran教授說。Chandran教授是2015年麥克阿瑟「天才」獎的獲得者，是污泥能源工程的專家。 Chandran教授和他的研究團隊一直在研究Newtown Creek的消化器和世界各地其他19個系統的微生物進程。「在美國實際上許多有比Newtown Creek更先進的（污水/污泥處理）項目，」在最近的一次採訪中他向中國環境論壇如此透露，其中包括了在夏威夷和奧克蘭的案例。

如果中國希望提升城市的污泥能源回收率，那麼使用食物廚餘和其他有機物質可能是關鍵要點——要從污泥回收能量密度更大的甲烷，就需要向沼氣池中添加廚餘。用Chandran教授的話說：「任何有機質都是（消化器）的獵物。」Chandran的研究顯示，Newtown Creek的沼氣池還沒被餵飽。「Newtown Creek生產的沼氣還是被稀釋了——其甲烷含量只有50-60%，與濃縮生物燃料相比，它而不是高質量的能源。「

此外，Newtown Creek的厭氧消化過程僅僅將污泥中的碳轉化為甲烷。更有效的「雙贏」模式應該是將污泥中的氮磷也一併回收，因為這兩種營養物可以成為農業肥料或工業化學品的原料。 但紐約州關於營養物質去除的法規十分嚴格，限制了紐約污水廠的氮磷的潛在產出，這也是中國和其他發展中國家同樣面臨的問題。

「中國國際論壇」製作總結的污泥的潛在用途

而且有些時候政府的指導方針反倒成了污水處理廠從協同消化中回收污泥價值的阻礙因素。中國城市不缺發展的雄心，例如北京就說要「建設厭氧消化設備，但必須找到減少甲烷排放的措施，並將其用於能源供應商，」Chandran說， 「我認為（他們）還沒考慮過監管框架等問題。」

2015年，北京市的污泥安全處置率為23%。只有少數污水處理廠能夠對污泥處理做適當處理。中國接近4000座城市污水處理廠中，有許多已安裝了沼氣捕獲技術，但至今只有約50個城市在嘗試將捕獲的沼氣用於能源供應，更多的只是將其簡單燒掉。

此外，現代污泥能源回收工廠的建設不可能又快又便宜。Newtown Creek建於1967年，在2000年初各種因素下迫切需要得到升級。為擴大其生產能力並遵守「清潔水法案」規定的聯邦標準，紐約市政府在2003年至2009年之間為其翻新耗費了6.8億美元。為了完成這個翻新設計，紐約市環境保護部與不同的私有建築公司，設計公司和工程公司簽訂合同，甚至還組建了一個市民委員會來代表居民利益。

無論是就PPP合作細節作談判，抑或對污泥處置設備進行數百萬美元的投資建設之前，中國市政當局都應該意識到布魯克林案例中遇到的技術和政策問題。Newtown Creek污水廠除了其成功案例的優點之外，其獨特的缺點，也應該作為中國的污泥處理出路的借鑒參考。這使它成為具有雙麵價值的案例研究。

作者簡介

本文作者是China Environment Forum（中國環境論壇）的研究助理。這份報告得到了美國環保署EPA以及Global Methane Initiative的支持 ，以及得到了Henry Luce Foundation, ClimateWorks和Energy Foundation China的資助。

參考資料

https://www.newsecuritybeat.org/2017/09/managing-sludge-mountains-beijing-learn-brooklyn/

【奧尼卡水處理創新部落】

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