大連東泰夏家河污泥處理廠BOT項目在厭氧處理工藝圈內可謂首屈一指，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
根據對大連市中心城區現有污水處理廠實際產泥量的調查和對擬建污水處理廠產泥量的估算預測，現有規模下的污水處理廠產泥量為330-600 t/d(含水率80%)。該項目采用BOT的建設方式，通過政府公開招標確定由大連東泰產業廢棄物處理有限公司中標。項目規劃占地面積4.11公頃，一期征地2.47公頃，建設規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。
對該項目設計參數做出完整介紹的僅見陳海等《大連市夏家河污泥處理廠工藝設計與運行經驗介紹》一文(《中國給水排水》刊載，以下簡稱“陳文”)。
有關實際運行的數據則主要來自兩篇報道：《這里的污泥源源不斷地變成燃氣》(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600噸》(載大連日報)。
二、設計條件下的基本參數
1、沼氣產量
根據陳文，本項目年產生664.3萬立方米沼氣，日產沼氣量27600立方米，沼氣自用量30%。如果將年總氣量6643000除以日產氣量27600，得到年設計生產日數僅241天，這似乎是不可能的，此值應是可對外供氣的沼氣量，即年運行日數如果以365天計算，則產氣量(含自用部分)應為365×27600=10074000立方米/年。
關于沼氣量，還有另外一種說法，中國水網的評選資料表格顯示，沼氣產量32000立方米/日，甲烷含量≥60%。根據筆者的分析，此值較難采信。本文以27600立方米/日沼氣量作為設計基準。
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。
以設計值27600立方米沼氣計算，池容產氣率為27600/26760=1.03m3/m3。
如果產氣量32000立方米沼氣屬實，則池容產氣率可高達1.2m3/m3。
4、關于天然氣產量的不同版本
關于天然氣產量，有三個不同的說法。一個是中國水網評選2010年十大推薦污泥處置項目時的對外公布數據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“現日產天然氣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%(根據甲烷燃燒熱890.31kJ/mol折算)，假設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，設計值27600的沼氣量也不足以有16500立方米的天然氣產出。
以陳文所公布的“實際數據”10000立方米天然氣產量而言，所需沼氣量應在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計產量
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。根據給出的消化器尺寸，采用大連地區的氣候數據，假設罐頂、罐底、罐底的傳熱系數分別為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6614m3/d，這樣額定設計產氣量下所能提供給天然氣制取系統的沼氣量為20976m3/d，產天然氣量大約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。
這一數據比陳文所提到的自用氣量30%略為樂觀，因此10000~11000立方米/日左右的天然氣產量可能是設計值。
6、污泥的有機質含量
以設計有效池容26760立方米、日處理120干噸污泥固體、入消化罐含固率10%考慮，設計停留時間為22.3天，與陳文所報道的數據22天相符。
中溫35度消化，時間為22天，有機質降解率可能在40-50%之間。取降解率50%，沼氣的甲烷含量55%，單位有機質降解的甲烷產率為0.42m3/kg.VSSr，則120tds/d污泥固體中的可揮發性有機質含量應該在60.25%以上。如果是取降解率40%，可揮發性有機質含量則應該在75%以上。筆者以為，本項目的設計值可能就是有機質含量60%，消化降解率50%。
7、電耗
按照公布的數據，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23-28kW/km3(整個項目，含輸送等)，高于一般沼氣發電項目的池容電耗10-20kW/km3(青島麥島測算值為12.4kW/km3，德國漢堡為23.4kW/km3，僅消化和發電部分為10.1kW/km3)。
8、沼液處理
根據介紹，本項目消化后沼液脫水后的廢液先經除磷脫氮處理，再進入夏家河污水處理廠。理論上，污泥處理廠需承擔將沼液從COD15000-20000以上降到500mg/l以下的污水處理成本。本文假設污水部分的消耗均為電費，已包含在內。
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，假設噸濕泥脫硫費用10元)=10*600=6000元/日
假設總投資1.4913億元中，設備費約1.2億，取大修維護系數2.5%，維護費=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、設計值下的財務成本
作為BOT項目，有必要計算以下財務成本。假設項目為全額貸款，銀行年息5.94%，還款期20年，則日折舊及財務成本為28721元，折合脫水污泥48元/噸。
12、綜合收入
假設天然氣銷售價格為2.4元/立方米，則設計條件下(天然氣產量11000立方米/日)的天然氣銷售產值為11000×2.4=26400元(天然氣實際價格根據淡旺季有差別，為3.5-3.9元/立方米)。
根據中國水網公布的數據，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值約為179元。減去運行成本和財務成本，噸濕泥處理量的凈盈利為89.5元。
顯然，在設計條件下，大連夏家河BOT項目應具有較好的盈利能力。
三、實際運行值
根據遼寧日報文，“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，共生產沼氣175萬立方米，生產腐殖土1萬噸”，由采訪日期12月17日反推，日歷時間大約為232天。
根據大連日報文，“據統計，該廠從去年4月29日投料運行，當年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廢物6.5萬噸，其中包括工業類似污泥8380噸、糞便130噸、餐飲垃圾90噸及海關查沒食品50噸;產沼氣394萬立方米、外售天然氣110萬立方米;產沼渣2.5萬噸，外售腐殖土1.5萬噸”。日歷時間正好足一年(367天)。
將上述兩組數據進行分析，可對實際運行數據解析如下：
1、處理量
按照遼寧日報文提供的數據，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據，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計值600噸/日污泥的25%強。
2、池容產氣率
按遼寧日報數據，175萬立方米沼氣除以天數(232天)，日均產氣量約為7543立方米。
按大連日報數據，394萬立方米沼氣除以天數(367天)，日均產氣量為10736立方米。
按照有效池容考慮，實際池容產氣率為0.282~0.401m3/m3，遠低于設計值1.03。
以設計產氣量27600立方米/日考慮，沼氣產出率(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計值25%的進行比較，沼氣產出率27-39%似乎高于25%，一個可能的原因是高含有機質廢物的引入。依靠高有機質的有機廢棄物，可使項目的產氣率提高。
3、自用沼氣率
按大連日報數據，394萬立方米沼氣，產生天然氣量110萬立方米，以沼氣的甲烷含量55%、甲烷收率95%考慮，則自用沼氣比例為46.6%。
以等比來判讀遼寧日報數據，175萬立方米沼氣，自用沼氣比例為46.6%，可產生天然氣量大約488000立方米(12月17日前未能進網出售)。
自用沼氣比例遠高于設計值30%，其中的一部分可能是調試期火炬燃燒造成的。但從消化器的熱量供應角度看，每小時的有效給熱量大約為685900和974860kcal/h(考慮了鍋爐熱效率90%)，與設計條件下的值(均值1272000kcal/h)相比，約為54~77%。其中的原因可能是消化器未滿負荷運行(有的消化器未開)，但總體來看，沼氣自用率偏高。
4、噸廢棄物產氣率
由于非污泥物料的含水率情況不詳，這里無法對有機質降解的產氣率進行比較。只能就濕基物料進行一粗略比較。
根據設計值，噸含固率20%濕泥的產氣量應為27600/600=46立方米/噸。
根據遼寧日報的數據，噸污泥產氣率為1750000/35000=50立方米/噸。
根據大連日報的數據，如果將非市政污泥考慮進來，噸濕基廢棄物的產氣率為3940000/65000=60.6立方米/噸。
這些數字說明，在污泥處理量遠低于設計值的情況下，產氣量高于同比預期，應該有兩個可能性：1)被消化物質的有機質提高了，因此沼氣收率增加;2)由于處理量遠低于設計值，而自用氣量比例大幅度提高，說明在消化器中的實際固體停留時間可能延長了。
5、運行成本和投資成本
根據大連日報數據，外售沼氣110萬立方米，意味著日均產生天然氣2997立方米，相當于設計值11000立方米的27%。
廢棄物總處理量65000噸，則日均處理量177噸，僅為設計值600噸的29.5%。
從收入角度看，噸廢棄物處理的產值下降為
(2997*2.4+177*135)/177=176元/噸
在日運行成本方面，除藥劑消耗可按比例下降外，其余變化不會很大，假設維護費維持8219元/日，藥劑和消耗品177噸×10元/噸=1770元/日，電費9750×80%=7800元/日，人員986元/日，則噸處理量的直接運行成本上升為106元。
投資成本方面，將原設計工況下的日折舊及財務成本28721元分攤到177噸日處理量上，將面臨每噸162元的高額折舊。
這就是說，如果大連日報所報道的數據屬實，則大連夏家河項目第一年的運行效益很可能是負的。
四、結語
通過以上分析發現，受到媒體和專家一致追捧的大連夏家河污泥處理項目，其實存在很多“硬傷”。
1、所謂的先進性問題
夏家河項目以日處理污泥600噸立項，運行的第一年，實際平均處理污泥量僅150-170噸/日，為設計值的不足30%;就沼氣產出量而言，只實現了設計值的不到40%;以池容產氣率論，不足德國漢堡的一半(0.4對0.9，比青島麥島的0.59還低1/3)(池容產氣率數據沒有考慮只開部分厭氧罐的情況，此時比較這個數據可能沒有意義);此外，無論自用氣比例(實際是消化罐熱耗)，還是電耗，均不如上述兩個參考項目。以其高固體濃度(10%)的消化設計而言，不應如此。
該項目被評為當年污泥處理十大推薦項目之首，相關廠家不斷以“第一名”的頭銜自我宣傳，實在令人感到有些肉麻;所有媒體報道中均冠以“最先進厭氧消化技術”的所謂“最先進性”，實在不知是從何談起;設計方在論文中蓋棺論定般的結論，“從試運行至今污泥處理廠運行穩定，各項指標均優于設計”，則更是不知是真是假了……
2、厭氧是處置還是處理的問題
夏家河的厭氧消化加制取天然氣和青島麥島的厭氧消化消化其實是類似的，消化脫水后污泥(沼渣)仍未安全處置。至少，消化后污泥(沼渣)的填埋處置成本是未考慮在內的。
對消化后污泥/沼渣的定義，是厭氧路線支持者僥幸心態的一種折射。定義為沼渣，似可直接還田，由此可避免后續的處置費用，從而使厭氧消化成為一種廉價的解決方案。但如果定義為污泥，則消化只不過是昂貴處置過程的第一段而已。以國內重金屬、持久性有機污染物的污染程度而言，筆者以為恐怕只有后者才是目前唯一合理的定義。
厭氧消化還有一項重要的處置成本：高濃度廢液，它一直是所有消化、熱水解工藝的重要“后遺癥”，其處理難度和費用均不可小視。夏家河項目作為BOT項目，能將簡單處理后的污水打入附近的夏家河污水處理廠代為處理，從而節約大量成本，不能不說是此項目獲得經濟性的一個重要因素，但作為污泥處理項目，厭氧廢水的處理成本應考慮在內。
