8项污水处理厂能量自给运行措施介绍
美国大芝加哥废水管理局（MWRD）成立于1889年，其职能就是保护当地的河流湖泊。目前下辖7座水再生处理厂（WRPs）和22座提升泵站，每年的电耗约6亿kWh，其制定的2023年目标就是通过一系列的节能行动并增加可再生能源开发利用，达到完全能量自给。
1 节能计划
1.1 建筑能源审计
MWRD专门雇了一家能源合同管理服务商，对所有的建筑能耗源进行分析审计，提出相应的节能措施或者采用新的节能产品更换老旧设备材料，比如采用升级的LED内饰照明及自控技术、蒸汽保温隔热材料或者更换锅炉设备等。根据估算，每年可以节约80万美元。
1.2 能源削减
MWRD下辖的污水厂和泵站用电对当地电网造成非常重要的影响。当电网经历高峰用电时，MWRD主动通过关停部分设施、将污水调蓄在截流管内来削减用电量，帮助当地电力公司应对用电负荷高峰，电力公司作为交换每年补偿约190万美元。
1.3 污泥干化替代
MWRD每年产生16.5万吨干污泥，并采用多种污泥管理，包括污泥林地回用、干化污泥用于公园或高尔夫球场或污泥造粒制造商业肥料。MWRD目前正在安装一套污泥堆肥设施（堆肥设施的能耗明显低于污泥干化），采用树皮或树木碎渣作为添加剂，通过高温堆肥制作A级污泥产品，预计2016年产生1万吨堆肥产品。
1.4 新技术新工艺
氨氮排放会导致水体水质恶化，传统通过充氧去除氨氮的工艺需要大量能耗。新的氨氮去除工艺比如“厌氧氨氧化”或“短程硝化”在去除氨氮的同时，耗氧量减少导致能耗降低。MWRD目前正在其下辖的Egan污水厂建设一套用于离心脱水上清液处理的ANITATMMox厌氧氨氧化工艺。该工艺是一种基于MBBR技术的单级脱氮工艺，适用于高氨氮浓度的污水处理，其氨氮去除率大于90%，总氮去除率达到75%~85%，同时无需外加碳源，与传统硝化反硝化脱氮工艺相比能耗较低。
Egan污水厂利用原有溶气气浮池改建为ANITATMMox工艺池，该污水厂处理Egan污水厂（规模为50MGD）和Kirie污水厂（规模为72MGD）两个厂的污泥。由于工艺限制，污泥离心脱水上清液需要排入污水管道输送至15英里外的O’Brien污水厂，这加剧了管网的臭气和腐蚀问题。采用ANITATMMox工艺就地处理上清液，可以节约输送的能耗。
MWRD还在研究将厌氧氨氧化技术用于污水处理主流程，如果研究成功，将完全改变污水脱氮进程，节约曝气能耗40%以上，约1.2亿kWh/年，相当于4500户家庭的年用电量。
另外，MWRD还与GE公司合作，研究该公司一项国际领先的创新技术——膜曝气生物膜反应器（MABR），又称ZeeLungTM。该技术采用一种特殊的膜产品，将氧气通过这种膜供给附着在膜表面的生物膜微生物，能有效提高原有曝气池的处理能力，无需增设反应池，同时该技术还能改善TSS、氨氮的去除效果（尤其是低温条件和高峰流量期间）。据估计，该技术可节约供氧能耗40%左右。
该试验装置目前用在O’Brien污水厂的侧流处理工程中，用于确定MABR技术相应的硝化速率、氧转移速率和充氧效率等技术参数，一旦通过长期试验证明效果后，该技术将可用于整个污水处理处理流程（250MGD规模，雨季流量450MGD），每年能够节约电量达到1500万kWh。
1.5 绿色屋顶安装
2014年，RacineAvenue泵站安装了一套33000平方英尺的屋顶系统，其中29300平方英尺是太阳光反射装置（反射指数为86），通过减少屋顶吸热而降低空调负荷；另外的3700平方英尺为绿色植物系统（包括8种不同植物种类），起到隔热、减少雨水径流、去除雨水污染负荷等效果。
2 可再生能源开发
2.1 水电开发
1907年，MWRD在芝加哥排水和航运渠道与DESPlaines河流交汇处新建了一座Lockport水电站，利用渠道排入河流近38英尺的水头落差进行水力发电，目前的装机容量为2台6MW发电机，每年发电量为4000万kWh，全部出售给当地电力公司。
2.2 联合消化和甲烷利用
MWRD下辖污水厂采用厌氧消化处理污泥，7座污水厂的污泥集中到4座污水厂处理，厌氧消化池共计46个。厌氧消化产生的沼气含60%以上的甲烷，可以用来通过沼气锅炉产生蒸汽或热水用于消化池或其他工艺加热。
为了扩大沼气产量，MWRD接纳工业或商业有机废弃物作为消化池进料进行联合消化。有机废弃物包括固态或液态的来自食品加工、酿酒、奶制品、生物柴油厂的高浓度有机废料，以及来自餐馆和炼油厂的废油脂。MWRD在Calumet污水厂建了一座有机废弃物接收站，接纳储罐运来的有机废液。该厂的12座厌氧消化池通过联合消化，沼气产量增加了75%。MWRD还计划建设一座沼气处理站，将沼气进行提纯并压缩产生压缩天然气（CNG）供给车辆使用，从而减少汽油用量和温室气体排放。CNG销售收入和废弃有机物收集的处置费都可以补偿污水厂的运行费用。
MWRD目前还正在Stickney污水厂建设一套类似的联合消化系统。该厂的24个厌氧消化池将每天接纳100万加仑的来自当地餐馆和杂货店的食品废弃物，这类源头分类收集的有机物能将厌氧消化的沼气产量提高一倍，可以产生相当于每年2000万加仑汽油的CNG。
3 热能利用
2012年，MWRD开始在Egan污水厂尝试安装太阳能光伏屋顶的太阳能热水系统，用于预热锅炉补充水，污泥处理热水及其他需要热水的场合。同时在Kirie污水厂尝试了污水源热泵，将处理后出水的余热用于厂内综合楼的空调，能够节约综合楼空调用电的50%左右。
4 结论
MWRD一直致力于向能量自给的目标前进，为减少温室气体排放、推动周边社区和环境更清洁、更可持续发展做出贡献。
译自Wateronline杂志2016年第3期
中国能源自给之路
中国能源问题主要不是资源禀赋不足或生产能力不够造成的，而是因为现有能源体制脱胎于传统计划经济，能源政策还不能完全适应市场经济和经济全球化的要求
中国虽然能源消费总量达到世界第一，但人均能源消费量仅与世界平均水平相当，与发达国家相差甚远，油气等优质能源的消费水平甚至低于很多低收入国家。近几年，美国的页岩气革命促进其能源独立，能源价格出现下降，油价、工商业电价已低于中国，极大地提高了其制造业竞争力。这对于长期靠低成本优势发展制造业的中国来说，无疑是巨大的压力。我们作为一个发展中大国，要在2020年实现全面小康，离不开充足、廉价、清洁、安全的能源供给。
改革开放以来，中国能源工业迅速壮大，能源自给率超过90%，有力支撑了经济快速发展。但是其存在的问题，如能源结构不合理、煤电矛盾加剧、用能成本上升、节能减排压力加大等，也成为发展的重要制约。这些问题主要不是资源禀赋不足或生产能力不够造成的，而是因为现有能源体制脱胎于传统计划经济，能源政策还不能完全适应市场经济和经济全球化的要求。
十八大提出了“推动能源生产和消费革命”，成为解决中国能源问题的重要指导思想。所谓革命，不仅指能源技术上的进步，也包括能源结构、能源体制、能源安全观念上的重大变化。
一、能源发展应当走市场化道路
能源是我国计划经济时期严格实行计划管理的产品，这成为能源供应长期短缺、利用效率较低的重要原因。随着中国确立市场化改革方向，国家首先放开了煤炭价格，又在电力行业实行厂网分开。通过引入竞争机制，煤炭、电力的供给能力明显增加，效率大幅提高。
但是，能源市场化改革的步伐是缓慢的。迄今为止，生产计划、电量计划、运输计划、项目审批、国家定价仍普遍存在，能源消费计划正在酝酿。一些国有能源企业仍在代行政府职能。各种行政审批数量众多，耗费大量时间和金钱，提高了交易成本。可以说，能源领域普遍存在着计划与市场并存的双轨制，价格机制在能源生产经营中的自动调节作用受到了抑制。
能源是否要进行市场化改革，各方面认识并不统一。拖延能源市场化改革的观点包括：“特殊论”，煤炭、电力、油气是特殊商品，是市场失灵的领域；“安全论”，改革会影响社会稳定和生产安全；“控制论”，这些领域是国民经济命脉，必须垄断经营等。其实不仅仅是能源，很多领域在面临市场化改革时都会有人举出这几面旗帜作为挡箭牌。而发达市场经济国家的历史则表明，这些领域完全可以市场化。
中国应当通过深化改革，建立起现代能源市场体系，做到由供求关系决定价格，由竞争优化资源配置，由契约规范交易活动。改革关键是将各能源行业的竞争性业务与非竞争性业务分开。竞争性领域完全放给市场，非竞争性业务应当实行公平接入，提高普遍服务水平，加强政府监管。
二、解决煤电矛盾需进行全产业链改革
近几年，煤电矛盾日益成为经济生活中挥之不去的阴霾。大部分观点认为，这是“市场煤”与“计划电”之间的矛盾，通过调整电价可以解决。但是，多年来的煤电联动形成了轮番涨价，却未达到预期目的。于是，研究者提出了多个解决方案，如煤电联营、煤炭储备、电煤价格干预等，都未触及造成煤电矛盾的体制问题。
当我们把目光从价格移开，进行全产业链考察时可以看到，煤电产业链涉及三个市场，即电煤市场、运力市场、电力市场。
煤电矛盾是体制矛盾的总爆发，需要对全产业链进行市场化改革。基于这一理念，笔者在研究中分析了现有煤电矛盾解决方案的局限性，提出了全产业链市场化改革的解决思路。具体措施包括，下决心尽快取消煤炭、运力、电力的计划指标；建立全国电煤交易市场；逐步将电网、铁路网的网络运输业务与电力、运力的营销业务分开，形成由市场供求关系决定煤价、电价、运价的价格形成机制。
2012年下半年，有关部门着手电煤并轨工作。在煤、运、电市场化改革中，电煤并轨应当是最容易完成的一项任务。目前，电煤并轨方案已经出台，虽然取消了重点合同煤，但签订中长期合同仍然需要有关部门进行汇总，并对其运力进行衔接、安排，由政府部门对合同执行进行监管。改革的效果有待观察，改革之路还很漫长。
三、用新体制新办法开发页岩气
近年来，北美页岩气产量快速增长，对世界能源格局产生重大影响。中国也掀起一股页岩气热，国内大部分研究者把注意力放在了勘查、技术、环境、监管等方面。笔者认为页岩气开发最大难点还是体制。
首先是市场开放度不够。美国页岩气开发得益于竞争开放的开发体制。中国页岩气开发面临区块出让、管网、电网三个领域的开放问题。我国页岩气近80%分布区和常规天然气重叠。常规天然气矿权配置是靠企业登记获得，页岩气矿权则是招标出让。为了避免矛盾，页岩气招标区块都避开了重叠区，这意味着大部分页岩气区块将无法靠竞争方式出让。我国天然气管网掌握在少数大企业手里，不向民营企业和地方开放，开采出的页岩气如何运输是早晚会遇到的问题。当然页岩气可以就近使用，如开发冷热电联供的天然气站，这又面临电网能不能向分布式电源站开放的问题。
其次，开发收益分配也是难题。世界上大部分国家为了使油气资源收益最大化，政府会与资源开采企业签订分成合同或服务合同，将国家的油气收益形成一个专门基金，用于国家需要的方向。我国矿产资源虽然属国家所有，但对资源开发征收的税费比率较低，更谈不上与资源企业进行收益分成。资源开发企业的利润空间较大，石油、天然气开发的利润大部分留在国有企业。页岩气的开发应当避免这种情况再次发生。
中国要实现“页岩气革命”，应当突破传统油气开发模式，对新矿种实行新体制。所有页岩气矿业权都应当通过公开招标出让。对页岩气与已登记常规石油天然气重叠的矿区，国家也应设置新的页岩气矿业权，各类企业通过平等竞争获得。同时，适时进行天然气管网改革，实行“网运分开”，接入和建设向所有用户开放。为了保证国家作为资源所有者的权益，可以借鉴国外的做法，由矿产资源主管部门与开发企业签订分成合同。页岩气如果实行新体制并获得成功，也可以为推进油页岩、油砂、天然气水合物等油气资源开发探索一条新路。
四、冷静看待可再生能源发展
大规模发展风能、太阳能发电可以减少温室气体排放，这是发达国家普遍鼓励其发展的重要原因。中国现在已经是世界第一排放大国，在联合国[微博]气候变化谈判中受到很大压力。中国领导人在国际会议的讲话中承诺，2020年“非化石能源比重达到15%左右”和“单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年降低40%－45%”。中国大力发展可再生能源很大程度上是为了履行这两项承诺。现在看来，完成这两个指标仍然有不小难度。
我们再来看看发达国家，根据《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》，在2012年第一承诺期结束之前，对列入《公约》“附件一”的38个国家，包括发达国家和经济转型国家，规定了具体的、具有法律约束力的温室气体减排目标。现在，第一承诺期已经结束，发达国家没有完成目标，第二承诺期的谈判举步维艰。中国作为不承担减排义务的国家，在第一承诺期压力最大的时候提出的指标，是否要延续到第二承诺期，这值得进一步研究思考。毕竟，争取较多的排放权等于我们获得更大的发展空间。
发展可再生能源对调整能源结构具有重要意义，但对发展思路存在不小的争议，需要慎重决策。中国太阳能、光伏发电走的是“大规模、高度集中开发，远距离、高电压输送”的发展道路。风电、太阳能发电都有随机性、间歇性的特点。在一个电网里，集中开发的风能、太阳能发电规模太大，会为电网调度增加困难。而以分散方式、较低电压等级接入系统的风电、光伏发电，对电网的影响较小。
现在，西部地区大规模开发的风电、光伏发电远离消费地，面临送出困难，甚至出现大量弃风限电的现象。在研究解决办法时，有关方面寄希望于特高压远距离输电。由于输电投入巨大而可再生能源电量较少，会大幅提高消费地用电成本，不是经济可行的办法。因此，中国应当尽快调整开发方针，大力发展“小规模、低电压、近消纳、直接接入配电网系统”的分布式可再生能源，不宜再在西部大规模开发风能、太阳能发电项目。
近年来，我国光伏产能迅速增长，但是作为一个高度外向型产业，光伏产业受全球经济衰退影响，面临着前所未有的挑战。自2011年下半年开始，我国光伏行业整体盈利能力急剧下降。在这种形势下，唯有大幅度扩大国内市场需求，才是缓解全行业困境的根本出路。在具体措施上，可以考虑大规模发展分布式光伏发电，在各地实施“屋顶光伏”计划，鼓励从事光伏发电的企业、工业园区、商业单位和家庭“自发自用、多余上网”。
在现阶段，风能、太阳能发电的经济性不理想，必须依靠补贴才能盈利。按照已公布的风能、太阳能、可再生能源发展“十二五”规划，2015年需要用于可再生能源电价补贴的资金约1000亿元，预计有500多亿元资金缺口。如果要完全满足要求，需大幅提涨电价，否则电网就要拖欠补贴资金。
因此，发展可再生能源应当采用以补贴定规模的办法。为了提高补贴绩效，应当从补贴装机改为补贴发电量，从补贴发电端改为补贴用户端。在经济下行的压力下，为避免削弱企业竞争力，今后几年销售电价不宜大幅上调。国家在制定上网标杆电价时，应当通过招标发现价格，建立单位补贴额度逐年降低的机制。
五、安全高效发展核电
我国核电从上世纪70年代初正式起步，由于历史原因，到本世纪初，虽有11台机组运行，但形成了多国采购、多种机型、多国标准、多种技术并存的发展模式，没有形成自主化、规模化发展的能力。
2003年10月，在杭州召开的全国核电建设工作会议指出，核电是一种清洁安全、技术成熟、供应能力强的发电方式。加快发展核电的时机已经成熟、条件基本具备。会议明确了核电发展的方向是，统一技术路线，抓紧自主化依托项目建设，力求在现有成熟技术上有所突破，努力形成自主设计、设备制造和建设中国品牌核电站的能力。从此，中国核电进入了一个新的发展阶段。
2008年政府换届后，笔者参与组织了四次核电调研，调研认为，过多过快上马二代核电机组会带来长期风险，也会对发展三代核电技术在容量、设备制造、人才等方面形成挤压。调研报告建议，我国应坚持中央确定的三代AP1000技术路线，合理把握开工节奏，严格控制二代机型的建设规模，内陆不建二代机型。“3·11”福岛核事故进一步证明，二代核电使用的能动型安全系统的安全风险是现实存在的，而中国引进AP1000的战略决策完全正确。因此建议国家组织力量，对照世界最先进的核电安全标准，对所有核电项目进行一次清理。未开工的核电项目，条件允许的应当改用非能动安全机型。
六、节能减排应重在制度创新
“十一五”规划《纲要》提出了两个约束性指标，即“与2005年相比，2010年单位国内生产总值能源消耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%”。“十一五”的第一年(2006年)，这两项指标没有完成年度计划，有的指标不降反升。2007年1月29日，时任国务院副总理曾培炎在电力工业上大压小工作会上第一次使用了“节能减排”的概念。在他的积极推动下，国务院制定了《节能减排综合性工作方案》，从此节能减排被提上了各级政府工作的重要日程。
电力是一次能源转化为二次能源的主要方式，也是节能减排的关键领域。长期以来，我国电网的发电调度沿用传统计划经济的办法，对各个机组平均分配发电利用小时数。这种看似公平的调度方式，使高能耗、高污染的小火电，与水电、核电等清洁电源以及大型高效燃煤发电机组享有同样的发电时间，造成了巨大的能源浪费和环境污染。
针对这一问题，经与国家发改委有关司局共同调研，笔者在一份研究报告中提出了实施节能发电调度的建议，即以节能、环保、经济为标准，确定各类发电机组的发电次序和发电时间，目标是调度范围内的发电量化石燃料消耗最少。2007年8月，国务院办公厅转发了发展改革委、环保总局、电监会、能源办等部门《关于节能发电调度办法(试行)的通知》，并在河南、江苏、四川、贵州开展了试点工作。
值得一提的是，江泽民同志在2008年发表的《对中国能源问题的思考》一文中，肯定了节能发电调度是一项“实践中已经证明行之有效的制度”。温家宝在第十一届全国人民代表大会第五次会议(2012年)上作的政府工作报告中，将节能发电调度作为加强用能管理的重要措施。但是在实践中，一些地方和部门更愿意推行发电权交易。这种交易方式仍然是先将发电量人为地按计划分配到每个机组，再允许不同机组对计划指标进行交易，超出计划的部分要电厂花钱购买发电权。名为市场交易，实际与市场经济背道而驰。
关于如何促进节能减排和可持续发展，笔者也进行了一些宏观上的研究和思考，提出了一些观点和建议。
第一，发展先进生产能力，淘汰落后生产能力。
电力工业“上大压小”是我国淘汰落后产能的一个成功案例。过去六年，中国淘汰了8000多万千瓦能耗高、污染重的小火电机组，相当于一个欧洲中等国家的电力装机规模，这在西方发达国家是无法做到的。现在，一些部门为了控制排放总量，对新上高载能项目制定了严格的审批门槛，如钢铁、水泥、电解铝、造纸等行业。一般来说，重化工业项目规模越大、技术越先进，其能耗也越经济、越有条件对排放进行处理。因此，我们不但不应限制大项目，相反应当鼓励发展大项目、发展先进生产能力，使原有的小企业在市场竞争中自行淘汰出局。这不但符合国家节能减排总体要求，也可以保证地方和企业的利益，提高它们关停淘汰落后的积极性，是一项一举多赢的政策。
第二，应当重视节能环保治理手段面临的挑战。
目前，国家在环境治理上有三个主要手段：指标控制、项目审批、价格补贴。这些做法虽然发挥了一定作用，但实际绩效不够理想。一是约束性指标的制定，其理论和方法一直不为外界所知。指标分解下达过程，往往成为中央与地方的博弈过程。各地不是努力降低能耗和排放，反而积极向有关部门争取获得较高的能耗和排放指标，这与科学发展观背道而驰。相关主管部门自己制定约束性指标、自己下达、自己统计、自己考核的做法，也易使人们对其客观公正产生疑问。二是环评报告和节能评估报告审批，其过程看似很严，但普遍存在“重前期审批、轻过程监管”的现象。三是价格补贴的使用，与国际上普遍将环境成本内部化的做法相反，实际形成了“企业污染、消费者付费”。这些制度安排，在很大程度上对节能减排和环境保护形成了逆向调节。因此，我主张重新审视既有的环境治理思路，减少审批和指标控制，把更多的精力放在对企业环境行为的全过程监管，更多地运用市场力量建立对企业节能环保的激励机制和约束机制。
第三，建议调整应对气候变化谈判的策略。
现在，国际上温室气体的排放权之争实际上演变成发展权之争。随着中国成为世界第一排放大国，人均排放较低的谈判优势将逐渐丧失。为了给全面建成小康社会创造更大的产业空间，中国应当采取措施，尽快将人均碳排放水平提高到发达国家平均水平，从而在较高的碳排放基数上开展减排谈判，争取对我最为有利的结果。目前，国际上已经提出了几十种碳排放权分配方案，每一种方案都反映了所代表的国家或国家集团的利益。我国应尽快研究提出符合中国和广大发展中国家利益的碳排放权分配方案，这是我们参与游戏规则制定的必要前提。
七、在开放格局中维护能源安全
长期以来，中国在能源安全特别是石油安全上，主要是着眼于立足国内，同时在国外获取石油资源。但是面对复杂多变的世界能源形势，如果由一个国家独自应对，其力量毕竟弱小。在经济全球化形势下，有必要在能源安全上从个体安全走向集体安全。
现在，国际社会普遍接受G20成为今后开展全球经济治理的主要平台。温家宝在2012年第五届世界未来能源峰会中，提出在G20框架下建立全球能源市场治理机制。这也是十七届五中全会提出中国要积极参与全球经济治理后，中国政要提出的首个事关全球治理的倡议，在国际社会得到了良好反响。中国应当准确把握合作机遇，在开放的格局中维护国家能源安全。（整理自能源杂志）
约旦As Samra污水处理厂
约旦面临着来自于人口增长，水资源短缺和能源价格上涨的挑战。当地政府意识到应对这些危机必须要提高农业灌溉的水资源利用率，并优化能源使用。As Samra污水处理厂项目正是为了实现这样的目标。污水处理厂采用先进的处理技术，在处理污水的同时生产可再生能源，提高了资源利用率，改善了约旦国民的生活水平。
苏伊士环境集团在2003年经过激烈的国际竞标获得了项目开发权。As Samra污水处理厂第一期工程于2008年完工，当时的处理能力为267,000立方米/天，可以满足首都安曼和周边地区230万居民产生的需求。这座极其现代化的工厂替代了已经老旧的稳定塘系统。约旦谷下游农业区的灌溉一直以来都非常依赖回用水，新工厂的建造极大地改善了供应农业区的水质和水量。
As Samra污水处理厂的稳定塘
不断上升的人口对污水处理厂的处理能力提出了更高的要求。2009年约旦政府决定扩建As Samra污水处理厂。约旦水资源与灌溉部提出了为期25年的BOT扩建计划。工厂的处理污水处理能力将提高37%，达到364,000立方米/天，而污泥处理能力将提高80%以上。工程从2012年7月开始执行，预计2037年完工，扩建后的污水处理厂将可以满足安曼及其周边地区350万人口当量的需要。
目前，As Samra污水处理厂是约旦最大的污水处理厂，约旦全国70%的污水都在此进行处理。As Samra污水处理厂生产高品质的回用水，符合各项国际出水标准。被用于农业灌溉的回用水占到了约旦全国用水量的10%，大大缓解了约旦的淡水短缺压力。
在污水处理的同时，As Samra处理厂对资源和能源进行了回收和利用，成为了世界上最早实现能源高效回收的污水处理厂之一：通过生产水电和生物沼气，处理厂每天可以生产约230,000kW的绿色能源，能源回收率高达80%，仅20%的工厂用电需从国家电网中获取；生产可再生能源每年还可以可以减少300,000吨的碳排放。
原水从位于安曼Ain Ghazal的预处理设施流入As Samra污水处理厂。安曼的城市海拔高度比As Samra污水处理厂的所处位置高100米，污水处理厂因此在进水口安装了2台875kW的水斗式水轮机，利用水轮机将水流的能量转化成为机械能，并最终转换为电能。水斗式水轮机可以承受10%-100%的设计流量，易于清洗，能够有效抵抗污水硫化氢的腐蚀并防止混入污水的纤维材料堵塞涡轮。工厂与出水口存在42米的高度差；经处理的污水流经3000米的管道来到安装有2台混流式水轮机的出水口，由于此时水中的氯浓度高于普通河水，水轮机因此进行了抗腐蚀处理。
消化反应器中产生的生物沼气被储存在四个气罐中。为了保证电能热能的转化效率，处理厂采用了深度监测系统，严格检查控制生物沼气中硫化氢和甲烷的浓度。一般情况下，净化处理后的生物沼气中硫化氢含量都低于500ppm。去除硫化氢等杂质的生物沼气经过10个1000kW热电联产单元被转化成电能和热能，其中热能可以将消化反应器中的污泥维持在35℃-37℃。
水轮机和生物沼气产生的电能被输入到一个独立电网中用于工厂每日运行的能源需要。为了优化能源生产，提高能源使用效率，As Samra污水处理厂设有监控和数据获取系统（SupervisoryControl and Data Acquisition System ）和能量计量仪表，尽可能地减少从约旦国家电网中支取电力，争取实现能源自给。
创新的项目财政运营模式和工厂能源自给的性质降低了处理成本，使出产的回用水价格更加亲民。As Samra污水处理厂在招聘员工时优先考虑约旦人，为当地还创造了很多就业机会。通过培训，员工得以掌握重要的知识技能和经验，确保提供高质量的操作和维护工作。As Samra污水处理厂项目还对约旦自然生态环境的改善起到了积极作用。由于水质提升，鱼又重新出现在了Zarqa河。
国际水协会（IWA）官网 www.iwa-network.org
污水处理碳中和运行是未来污水处理的一种国际趋势。奥地利斯特拉斯(Strass)污水处理厂以主流传统工艺(AB法)与侧流现代工艺(厌氧氨氧化)相结合方式实现剩余污泥产量最大化，在2005年通过厌氧消化产甲烷并热电联产实现了108%的能源自给率，完全达到碳中和运行目标。目前，该厂利用剩余污泥与厂外厨余垃圾厌氧共消化，使得能源自给率高达200%，不仅实现能源自给自足，而且还有一半所产生的能量可以向厂外供应，已成为名副其实的“能源工厂”。
奥地利作为欧洲发达国家，在能源利用方面一贯强调可持续和低碳减排原则，发展可再生能源和提高能源利用率是其主要能源战略。在污水处理行业，政府同样鼓励回收污水中的可再生能源，以减少对化石能源的依赖和大量排放CO2。在此方面，奥地利滑雪圣地斯特拉斯(Strass)污水处理厂规模虽小，但其在能源回收方面的突出表现使之成为全球可持续污水处理标志性示范厂之一。该厂通过回收污水中能量(CH4)并优化各处理单元运行，早在2005年便已实现了碳中和运行目标，其产能/耗能比已高达1.08，是目前世界上率先实现能量自给自足为数不多的几个污水处理厂之一。
Strass污水处理厂服务周边31个社区，主要承担居民及游客生活污水处理。由于污水处理厂所在地是著名的滑雪圣地，故该厂服务人口波动较大，夏季约60000人，冬季则高达250000人;污水流量也因此在17000～38000 m3/d之间波动，平均为26500m3/d。
Strass污水处理厂主流工艺采用较为传统的AB法，以最大限度回收污水中的有机物(COD)。
Strass污水处理厂规模虽小，但通过主流工艺AB法可以获得较多剩余污泥，与外源厨余垃圾一同实施厌氧共消化所产生的生物气(CH4)热电联产(CHP)后完全可以满足其运行能耗(热、电)，早在2005年便实现了“碳中和”运行目标，成为污水处理碳中和运行的国际先驱。
Strass污水处理厂运行经验表明，污水处理规模不在大小，只要处理工艺选择得当，便能最大化剩余污泥产量，使之在厌氧消化中转化为可用能源。这与我国视污泥为负担，想方设法进行污泥减量的做法截然相反。能量开源是Strass污水处理厂实现碳中和运行的法宝，特别是利用自身厌氧消化池优势，实时收集厂外厨余垃圾进行共消化，不仅解决了厨余垃圾的稳定处理问题，而且在满足碳中和运行的基础上还可实现向厂外供电、供热。在2005年仅剩余污泥转化能源、实现自给率为108%的基础上，目前该厂剩余污泥与厨余垃圾共消化使能源自给率高达200%，可以向厂外输出一半所产生的能量，已成为名副其实的“能源工厂”。
污水有用吗?答案是肯定的。污水同样可以为咱们供热、制冷，还能转化为生活用水。当然，这同样也需要一种叫做海水源热泵的技术来实现。
污水源热泵系统是利用污水，通过污水换热器与中介水进行换热，中介水进入热泵主机，主机消耗少量的电能，在冬天将水资源中的低品质能量“汲取”出来，经管网供给室内采暖系统、生活热水系统;夏天，将室内的热量带走，并释放到污水中，给室内制冷并制取生活热水。
目前国内很多住宅建筑，污水处理厂等项目中充分利用污水源热泵技术实现项目的能源供给。
污水处理厂有望为未来生态城市提供能源
污水处理厂有望为未来生态城市提供能源。此处应强调地是，利用污水处理过程中回收的能源来满足污水处理设施的能源需求不应被当作一个目标，它应更多地被当作综合各地环境、社会和经济因素的全球水资源管理战略的一部分。改善污水水质应是首要目标，树立正确的目标后，要选择最实用的方法和技术来提高能源使用效率，优化污水利用方式以更好地生产和回收能源。创新能源回收技术必须更经济、可靠、易使用且对水质或环境无不良影响，这样才能更具吸引力。
对现行水资源管理方法的分析显示利用污水处理实来现能源自给是切实可行的。不过，对现有污水处理厂而言，欲实现这一目标还需要长期的优化过程，相对较高的投资，并且在更具能效的新设备上使用创新技术。
早在2 0 世纪9 0 年代初期，欧洲（奥地利、法国、德国、瑞士和瑞典）就已实行了能源优化的强大标准项目和指导方针，证明了能源优化利用的巨大潜力，当前这些国家的污水处理厂能源利用率可提升20%到50%。澳大利亚、美国和加拿大也启用了类似的能源节约项目。欧洲的一些污水处理厂还通过实施上述能源优化方案实现了高效利用能源和能源自给自足的目标。
如今，奥地利的两个市级污水处理厂实现了能源自给，即22万人口当量的Strass污水处理厂（见图4a）和人口当量为5万的Wolfgangsee-Ischl污水处理厂。两家能源自足的污水处理厂实行污水去除营养物处理和能源优化项目已有近20年的历史。他们能源优化的主要方式包括最佳曝气控制，从初沉池中回收更多的污泥，为厌氧消化提供更多的有机物质，优化中温条件下的厌氧污泥分解器的性能，提高热电联合节能量，以污泥脱水过滤设备为基质进行全程自养脱氮处理。
目前较少有文献介绍新型能源自给污水处理厂的设计和运营信息。在此，我们以约旦的AsSamra污水处理厂（见图4b）为例，做一个简单的介绍。自2008年试运行能源自足方案以来，AsSamra污水处理厂实现了90%以上的能源需求自给，成为污水处理厂能源自给的表率。这个人口当量达220万的污水厂每天为安曼及其周围居民处理267000立方米的污水，并为农业提供了优质再生水。
该厂应用活性污泥法脱氮，用氯杀菌消毒，对混合性污泥进行除味处理和厌氧消化，并且利用下一代技术，如：水轮机和沼气驱动的热电联产技术来满足其能源需求（需求的85%到95%）。这就意味着每人口当量的能源消耗为21.3kWh/pe. year（按110gCOD/pe . d计算），稍高于奥地利Strass污水处理厂19.9kWh/pe.Year。但是AsSamra污水处理厂设有杀菌除味设施。
AsSamra工厂从污水中回收能量的作法旨在回收污水中的潜在能源。然而，这种方式获取的能源数量相对有限，并且取决于各地不同的情况，特别是当地的高差和水量大小。污水中有机物质所含的化学结合能量是最具回收潜力的能源方式。这里，能量平衡的状况取决于污水的有机物浓度、该国具体的人均用水量、下水道的类别、工业污水的比例及种类和其他地域特点。
从当前城市水资源管理系统的结构中可以看出，人们消耗了大量的水和能源，大量的营养物质也没有得到有效利用。过去，水与能源被分开来管理，但是在“未来城市”，整个水循环系统应采用可持续性管理方式，限制能源消耗的同时最大程度地回收能源。
合理的城市规划是可持续水资源管理措施的基础，包括供水系统在两种地区的设计：一是整个城市水资源类型多样化，包括城区的雨水收集利用来最大程度地降低取水需求；二是在水资源稀缺地区实施分质供水，仅对少部分水进行可饮用标准的处理。
在水处理系统的末端环节，污水处理过程优化能源回收和水回用。污水不仅应被看作是一种实现水再利用的潜在的替代性水资源，还应被视为是一种富含营养物质和有机成分的潜在的能源来源。
也可以从“城市新陈代谢”这一概念入手来考虑优化水与资源关系的潜在方式。“城市新陈代谢”认为城市是一个有生命的系统，具有吸收和排泄功能。作为一个生命体，体内循环至关重要。有了循环功能，它才能从摄入的物质中（食物、能源、水和营养物质）最大化地获取能量，以排出体内的有毒残留物（传统污染物和新出现的污染物）。此外，引进双循环混合系统可以更好地进行源头分类、热量回收和沼气生产。
污水厂污泥能源化利用——剩余污泥转化能源瓶颈与突破技术
本文发表在《中国给水排水》杂志，2014年18期。
1概述
污水生物处理技术可有效去除有机物、氮、磷等污染物，完成三级处理的目标。但是，污水净化程度越高，相应的能耗也就越大。从这个意义上看，传统污水生物处理技术实际上是一种“污染转嫁”过程，有将水污染转化为大气污染之嫌，因为耗能往往带来的是CO2等温室气体的排放。有鉴于此，污水处理厂“碳中和”运行已被欧美等国家提到了战略高度，以避免污水被净化的同时出现二次污染问题。污水处理“碳中和”运行的实质就是实现能源消耗的自给自足，大量剩余污泥（约为处理水量的0.3~0.5%，以97%含水率计）中蕴藏的巨大有机能量（13~14kJ/g×COD[1]）因此成为能源自给自足的首选来源。
其实，剩余污泥厌氧消化转化能源（甲烷/CH4）一直是污水处理的常规技术。之所以在我国长期没有受到追捧，主要与国家的能源政策有关，目前国家并没有鼓励/扶持污水处理厂发展污泥转化能源的财政补贴措施。这就使得大多数污水处理厂认为污泥转化能源是一个投入大而产出少的赔钱项目，远不如直接利用国家电网来得经济，以至于剩余污泥在我国泛滥成灾，成为污水处理厂最终处置的巨大负担。事实上，补贴剩余污泥转化能源可带来益处诸多的综合环境效应，这也是欧洲国家普遍采取的环境政策。相信我国在不久的将来也会采取类似的财政扶持政策，逐渐让污水处理厂认识到污泥转化能源是有利可图的项目。
2 污泥厌氧消化内在瓶颈与突破途径
虽然参与水解有机物的发酵细菌在整个厌氧消化过程中始终处于优势菌种状态，但研究表明，整个厌氧消化过程中复杂有机物水解阶段是最终产甲烷的限速步骤，这被归咎为有机物本身的原因。具体到活性污泥厌氧消化，需要从污泥组成出发，分析所含主要有机物成分、结构特点，从而归纳出限制水解的瓶颈所在，继而总结出相应的突破技术措施。
2.1 污泥组成成分
表1 剩余污泥有机成分构成
Tab.1 Organic composition in excess sludge
|
构成 国家 |
细胞体（% VSS） |
非细胞体颗粒有机物（% VSS） |
||
|
木质素（% VSS） |
腐殖质（% VSS） |
其他（% VSS） |
||
|
中国 |
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 |
|
美国 |
56±6 |
18±4 |
12±3 |
15.0 |
剩余污泥来源于初沉池和二沉池，其中，具有能源转化潜力的有机物含量范围为60~70%（重量百分比）。初沉污泥多是非生命颗粒有机物，二沉污泥则主要由微生物细胞体组成。混合的剩余污泥中往往还含有一些木质纤维素、腐殖质等一类极难降解的有机物质。一些国家和地区典型剩余污泥有机成分构成总结于表1。
2.2 污泥细胞屏蔽
微生物细胞壁（稳定的半刚性结构，起着保护细胞的作用）阻碍了细胞内有机物（蛋白质、多糖和酶等）的释放与水解。因此，污泥水解不畅便成为限制污泥消化速率和效率的重要瓶颈之一。目前，污泥厌氧消化中有机物的转化沼气效率一般在30~45%以下。
2.3 木质纤维素结构阻力
表1显示出剩余污泥中往往含有较多木质纤维素物质。这些木质纤维素物质在厌氧消化工程中几乎完整不动地残留于消化后的熟污泥中，这与木质纤维素的生物难降解性以及厌氧消化过程较低的水解率密不可分。木质纤维素物质属外源性物质，来源于蔬菜残渣、厕所手纸、未消化残留物、纸屑、杂草、树叶等悬浮杂物。
木质纤维素是半纤维素（木糖葡萄糖等通过共价键，氢键等化学键链接构成）、纤维素（由D-吡喃型葡萄糖借由β-1,4糖苷键相连接构成）和木质素（由木糖葡萄糖等通过共价键，氢键等化学键链接构成）的总称,它们的分子结构与聚合物的稳定聚合状态是导致这类物质生物降解性差的主要原因。木质纤维素中的3种基本成分往往并不彼此独立存在,链状纤维素分子所组成的纤维束骨架通过半纤维素的连结作用使得木质素缠绕包裹在纤维束周围,形成整体结构致密稳定的复杂聚合物——木质纤维素。正是由于木质素的稳定包裹作用和本身降解的复杂性、顽固性,使得木质素在生物处理过程中实际起到了保护纤维素和半纤维素降解的作用,这就阻碍了水解酶发挥有效作用,使得木质纤维素整体的生物降解性能十分低下。
2.4 细胞破壁与木质纤维素破稳
污泥生物细胞裂解/水解是厌氧消化效率的重要限制因素,而污泥预处理技术可有效提高细胞破裂、水解效果，释放出细胞内全部有机物质，实现后续污泥处理步骤能源产出效率的最大化。目前适用的预处理技术为：加热、超声波、酸解、碱解等[3]。对木质纤维素类物质实施结构破稳，这些预处理技术同样适用，预处理能有效破坏稳定的木质纤维素类结构，使之产生的小分子化学结构顺利的进入后续的水解阶段。
综合细胞破壁与木质纤维素破稳，两者采用的预处理技术原理完全相同。因此，有可能将针对这两类物质的预处理技术合二为一，这就需要总结和归纳可同时满足两者破壁/破稳的工艺条件。
2.4.1 细胞破壁与木质纤维素破稳预处理工艺条件
热解能促进微生物细胞的裂解，目前应用的温度范围在70~170 ℃。热解亦能促进木质纤维素成分的水解，适用的温度在200 ℃左右，较细胞破壁应用温度要高。
酸、碱作用于微生物细胞旨在于破坏细胞壁和细胞膜结构。较低pH值只能破坏微生物的絮体结构；较高pH值才能够有效溶解并破坏细胞壁和细胞膜；更高的pH值则能使蛋白质变性、脂类皂化、DNA水解。但是，一旦当碱处理中投入的Na+、K+等碱土金属离子浓度过高，则会抑制微生物（尤其是产甲烷菌）的活性和新陈代谢。酸、碱作用于木质纤维素主要目的是对其复杂的化学结构进行解析，使其变成易于水解的小分子结构，但木质纤维素的酸/碱解往往需要配合高温，实际上是一种联合预处理工艺。
对污泥细胞施加超声波可破坏细胞结构，释放胞内有机物。对木质纤维素结构施加超声波可以松动木质素稳定的网状分子结构、打开纤维素结晶区，使大分子物质转化成小分子物质或分子。提高超声波能量密度比延长超声波作用时间效果更加明显。
2.4.2 综合预处理工艺条件
综合上述细胞破壁与木质纤维素破稳所需的各自预处理工艺条件，我们曾提出合并两种预处理的思路与工艺应用条件，以在同一工艺、相同条件下达到细胞破壁和木质纤维素破稳的双重目的，如图2所示。
图2 综合污泥预处理技术路径与工艺条件
Fig.2 Flow-sheetof combined sludge pretreatment
2.4.3 综合预处理实验效果
以图2显示的综合污泥预处理技术路径与工艺条件进行实验，获得了如表3所示的剩余污泥厌氧消化甲烷增量效果。
实验表明，细胞破壁与木质纤维素破稳在预处理阶段完全可以合二为一。这样做的效果是避免预处理工艺的重复设置。然而，最佳的综合预处理工艺条件仍需要实验探寻。
表3 综合污泥预处理工艺条件下甲烷增量效果
Tab. 3 Enhanced methane production under the combinedpretreatment
|
预处理方法 |
工艺条件 |
木质纤维素降解量（%） |
甲烷增产（%） |
|
热解 |
T=150 ℃，5h |
52.6 |
53.6 |
|
酸解 |
pH=2，24 h |
39.1 |
24.0 |
|
碱解 |
pH=13，24 h |
38.9 |
26.9 |
|
超声波 |
500 W，2 h |
43.5 |
40.0 |
2.5 破除腐殖质对水解的干扰
2.5.1腐殖质来源与化学结构
腐殖质在自然环境中普遍存在，在土壤和沉积淤泥中腐殖质含量约为10%，在剩余污泥有机物中腐殖质的含量亦可达6~20%之多，如表1所示。环境中腐殖质主要来自植物组织的分解, 但腐殖质比他们的前体（醌类、多酚类和木质纤维素类）更难被生物降解，这与其化学结构特点有关。
腐殖质是一种具有羰基结构的高分子量芳香族聚合物，随取代基的不同其功能也有相应变化, 如被羧基、酚基、羟基、酮基和醌基所取代, 其酸碱性、极性变化、甚至化学性质和生理特性因此会产生较大差异。腐殖质可以促进一些有毒物质的降解，但其本身，并不容易被降解转化为其他物质。
2.5.2 腐殖质对厌氧消化的抑制作用
一般情况下，剩余污泥中的腐殖质含量一是从污水中带入，二是由木质纤维素类物质所转化[30]。腐殖质对厌氧消化作用的抑制体现在两个方面：1）其本身复杂、稳固的化学结构决定了它们很难被微生物降解；2）腐殖质物质中的多种官能团会对很多发酵细菌水解酶和蛋白酶起到破坏作用，导致复杂有机物质水解出现障碍。前者作用只是使腐殖质自身不能降解，但后者则影响到其它有机物的水解。可见，污泥中腐殖质对水解的抑制作用比起自身难降解更为可怕，有可能会导致水解过程的失灵。因此，有必要关注污泥中腐殖质的含量以及其结构破解或功能屏蔽（抑制水解）方面的研究。
如上所述，腐殖质化学结构中含有多种官能团。腐殖质的前体为多酚类和醌型化合物，能够通过氢键共价优先结合发酵细菌上的水解酶和蛋白酶，并使这类酶紧紧附着在腐殖质表面之上，形成被“捆绑”之势，这主要是腐殖质所带官能团所表现出的束缚作用。如此这般，腐殖质不仅本身难以水解，还阻碍了其它有机物的水解。进言之，多酚类化合物通常都会直接或间接抑制微生物生长，这也对厌氧系统生物量有着一定的负面效应。
2.5.3 破解腐殖质对水解抑制之方法
随污水进入污泥的腐殖质显然只能寄希望于上述污泥预处理措施对其结构进行破坏，以最大程度避免其随污泥进入厌氧消化系统，这就需要研究预处理对腐殖质的破坏作用。然而，即使预处理对腐殖质存在某种程度上的结构破坏作用，也难免会有一定量的腐殖质进入消化系统。况且，在木质纤维素的水解过程中也有可能导致腐殖质的产生。因此，破解腐殖质对水解抑制作用不仅要做到“防患于未然”，更重要的是还要研究“除患于既成之后”的技术措施。
一旦腐殖质存在于消化系统，再攻破其结构显然十分困难。在这种情况下只能被动研究使其阻碍水解作用屏蔽的技术方法。这就需要研究如何阻止腐殖质优先束缚水解酶和蛋白酶的方法。研究表明，当消化系统中存在无机阳离子时，它们可以捷足先登，率先抢占腐殖酸分子上吸附酶的位置，从而减轻、甚至阻断其对蛋白酶的束缚作用[33]。研究表明，二价阳离子（Ca2+）作为交换离子时，可有效减缓腐殖质对酶的捕获作用，同时也可以抑制蛋白酶的氨基与腐殖酸上的羧基相结合。
3 污泥厌氧消化外部刺激手段
图1显示，在产氢产乙酸阶段形成的H2和CO2可藉两条路径向CH4方向转化：1）嗜氢产甲烷菌（过程4（2））；2）同型乙酸菌（过程3）+ 嗜乙酸产甲烷菌（过程4（1））。实际上，在厌氧消化整个过程最终产生的生物气体中CH4的含量并不是很高，通常低于55%，而CO2所占比例高达25~45%，这必然导致生物气体的燃烧值较低。理论上，在产氢产乙酸阶段让外部CO2或H2介入，可以刺激上述2条产CH4路径加速反应，以提高生物气体中CH4含量的比例。因此，有必要研究这种外部手段对厌氧消化的刺激作用。
3.1外部CO2介入的影响
CO2是整个厌氧消化过程中碳与能量链上的一个基本单元，它不仅是发酵过程的终产物，同时也是中间产物和反应基质。CO2对许多产酸或者产乙酸微生物的代谢均具有相当程度的刺激作用，因此，将外部CO2通入厌氧消化系统，有可能最终刺激CH4的生成。从另一角度上看，外部CO2通入厌氧消化系统生成CH4也相当于一种“碳捕捉”。
有研究表明，将外部纯化后的CO2通入两相厌氧污泥发酵系统（CO2负荷为0.49±0.04 m?/d）中后，水解和酸化反应相中的有机酸（VFAs）含量明显提高，最终使整个厌氧系统所产生的生物气体中CH4含量提高到64±2%，通入系统的CO2约有40%被厌氧系统所吸收。通入的CO2可以溶解在污泥中，并诱导VFAs增产，最终使CH4产率和比例双双获得提高。也有实验显示，在厌氧消化系统中低的顶空CO2浓度可以提高有机底物的降解速率，而高的CO2顶空浓度可以提高总的VFAs产率。
3.2外部H2介入的影响
生物气体中高的CO2含量和极低的H2含量表明，无论是嗜氢产甲烷还是同型乙酸反应过程中CO2含量始终是过量的。因此，当将外部H2介入厌氧消化系统后，理论上说可以同时加速嗜氢产甲烷和同型乙酸过程，最终导致较多的CH4生成。这同时也就降低了生物气体中的CO2含量，不仅增加了生物气体的燃烧值，同时又避免了CO2的直接排放。
然而，H2介入厌氧消化系统可能是一把双刃剑。一方面，增加H2的含量有助于加速嗜氢产甲烷和同型乙酸过程。但另一方面，如果形成较高的H2分压可能不利于VFAs分解，且消化液中的H2如若不能及时释放出来，将会对消化过程构成反馈抑制。因此，在向厌氧反应器中通入H2时，要找到一个H2分压临界点。在这一临界点下，通入的H2既能保持对下游产CH4的强化作用，同时并不会对上游VFAs分解产生抑制作用。因此，需要开展这方面的基础研究。
4 结语
剩余污泥厌氧消化转化能源除被一般有机物厌氧消化影响因素（生理/生化特点、温度、pH、有毒物质与营养元素等）与工艺条件（SRT、HRT、OLR、ORP等）左右外，更大程度上被污泥组分所制约。其中，污泥细胞生物结构和木质纤维素化学结构在很大程度上制约着厌氧消化的水解过程。进言之，污泥中腐殖质的存在不仅自身难以降解，而且还会严重影响其它有机物的水解过程。
因此，在厌氧消化系统外对污泥细胞破壁和木质纤维素结构破稳显得非常重要。只有这样，方能使细胞内有机质（蛋白质、多糖、酶等）得以释放，木质纤维素复杂、稳定的结构才会打碎而变成容易水解的小分子有机结构。细胞破壁和木质纤维素破稳所采用的预处理技术原理完全相同，主要是通过热解、超声波、酸解、碱解或这几种方法的联合方式予以实施，只不过两者的预处理所应用的工艺条件不同而已。这样看来，细胞破壁和木质纤维素破稳在预处理阶段可以合二为一，只要选择同时能满足两者的预处理工艺条件。
腐殖质较木质纤维素的化学结构更加稳固，几乎不可能在厌氧消化过程中获得降解。然而，腐殖质的难降解性倒是其次，关键是它们的存在还会对其它有机物水解产生严重干扰。这就寄希望于上述污泥预处理措施能对腐殖质结构也会起到一定的破坏作用。同时，更重要的是还要研究使腐殖质阻碍水解过程作用失效的有效屏蔽方法，如，利用外加金属离子的方式，使之优先与腐殖质中活跃的官能团结合，以阻止这些官能团对水解酶分子的“捆绑”，从而使水解顺利进行。
多位专家反复强调，概念厂需要在现行法规标准之上探索未来水质标准，筛选节能降耗技术工艺，提出资源能源开发对策，优化各种工艺组合，通过精心设计和运营，完成这一复杂的系统工程。
