绿色PPP项目典型案例② | 大连夏家河污泥处理厂项目
（1）项目基本情况
大连夏家河污泥处理厂位于大连市甘井子区革镇堡镇夏家河村，南侧毗邻夏家河污水处理厂，北侧是土羊高速公路。该项目是大连市政府为建设国家环保模范城，彻底解决城市污水处理厂污泥环境污染、废物综合利用、变废为宝的循环经济项目，也是我国第一个采用BOT方式建设的城市集中式污泥处理厂，亦是国内首个采用厌氧发酵/工业化生物制气工艺降解有机废物的示范项目。项目规划占地面积4.11公顷，一期征地2.47公顷，年处理污泥等可降解有机废物总量超过25万吨，日供净化生物质燃气（天然气标准）约20000立方米。
大连夏家河污泥处理厂项目全景
（2）建设内容和规模项目设计日处理市政污泥600吨/天，餐厨垃圾200吨/天，城肥100吨/天。
（3）社会资本方概况
2006年，本项目通过公开招标确定由大连东泰产业废弃物处理有限公司投资建设。大连东泰产业废物处理有限公司成立于1991年，是国内较早开展废弃物集中处理的专业公司之一，获得国家环保总局颁发的《固体废物处理设施运营资质》及大连市环保局颁发《危险废弃物经营许可证》，并于2002年1月30日正式通过了ISO14001国际管理体系的认证。现拥有职工300余人，固定资产6000多万元，主要从事固体废物的收集、处理、处置及再生利用；环保技术咨询，“三废”处理工艺设计；企业相关物业管理，环境污染治理。
2007年3月2日大连东泰产业废弃物处理有限公司，大连力达环境工程有限公司共同出资成立了项目公司——大连东泰有机废物处理有限公司，注册资金4000万元。项目公司现有员工60余人，是大连夏家河污泥处理厂项目的运营单位。经营范围包括：市政污泥、有机垃圾的收集与无害化处理及再生产品的生产和销售。公司以建设生物质有机废物集中式厌氧消化/生物制气集成化处理技术应用示范基地为目标，在厌氧消化预处理技术、协同厌氧消化处理技术等领域进行突破，在沼气净化提纯技术；生物质燃气混配、高压输送技术；沼液高效脱氮处理技术，沼渣综合利用等方向进行探索，实现了从污染治理到产物利用的完成技术路径，形成一整套集成化处理技术，水平先进、成熟、可靠，处于国内、国际领先水平，且均已实现产业化应用，投资少，占地省，运行成本低，可在城市、农村等多地进行复制和推广。
（4）项目进展
大连夏家河污泥处理厂是大连市唯一一家专门从事市政污泥、餐厨垃圾等城市可降解有机废物集中处理的工厂。项目于2007年11月开工建设，2009年2月完成土建、设备安装，2009年4月29日投料试运行。目前主要承担大连市主城区20多家污水处理厂污泥、市内五区餐厨垃圾、城肥等可降解有机废物集中处理任务，可降解有机废物经厌氧消化后产生固、液、气三态产物。气态产物（沼气）经净化提纯并入城市燃气管网，作为城市居民生活的补充能源进行利用，在国际尚属首例；液态产物（沼液）采用短程硝化——厌氧氨氧化联合工艺进行脱氮处理，实现高氮废水的达标排放。这是厌氧氨氧化技术在国内首次实现产业化应用，在国际上仍处于领先水平，解决了厌氧消化技术高含氮废水难处理的瓶颈问题；固态产物（沼渣）富含氮磷钾等营养成分，可广泛用于土壤改良、园林绿化的基质用土，亦可替代粘土作为生产水泥的原料之一。
项目已经连续稳定运行12年，累计处理可降解有机废物总量超过200万吨。2019年，项目累计处理可降解有机废物总量超过35万吨，累计外送净化生物质燃气量815万立方米。
02.运行模式
（1）建设运营模式
项目采用BOT的运营模式，特许经营期包括：特许经营建设期，期限为12个月；特许经营收费期：期限为特许运营收费期之日起20年。在特许经营期内，大连市城建局（2018年机关事业单位改革后，调整为大连市市政公用事业服务中心）获得大连市人民政府授权管理此项目，有权签署有关协议，并履行协议义务。大连市城建局（目前由大连市市政公用事业服务中心）授予大连东泰有机废物处理有限公司行使从事夏家河污泥处理厂项目的权利，该公司享有项目的工程设计、建设、运营维护、收取污泥处理费的权利。
在特许经营期内，项目的全部设备和设施等相关财产均由大连东泰有机废物处理有限公司投资，其财产的所有权和运营权在特许经营期内归该公司所有。项目融资需要时，可按约定条件质押污泥处理厂项目的部分或全部运营收费权。大连东泰有机废物处理有限公司享受特许经营期内的排它性原则。
项目交易模式见下图所示：
交易模式图
（2）资金筹措大连夏家河污泥处理厂项目注册资金4000万元，总投资接近20000万元，其中：银行贷款8641.5万元，年利率6.84％，贷款年限10年，其余为企业自筹。项目股权结构见下表所示：
表1.股权结构情况表
项目回报机制以“政府付费”为主，即项目的收入（成本及收益），是通过政府财政预算安排，每年从财政预算资金中固定支付给项目公司用于日常经营及正常利润的费用。
此外，项目公司通过售卖生物质燃气产品，也能带来稳定的经济收益，此部分收益约占总收入的30%。
03.借鉴价值
我国每年产生可降解有机废物44亿吨，其中，污泥约2200万吨，餐厨垃圾约6000万吨，禽畜粪便约39亿吨，农作物秸秆约7亿吨，若将所有有机废物厌氧消化处理，则每年可产生3000亿m3沼气，占我国一次能源消耗的6%，同时可提供超过4亿吨有机肥料，生物质能开发前景广阔。截至2019年末，中国城镇化率达到60.6%，其中，百万人口以上城市130座，超大城市39座。一方面，这些城市人口密集，亟待解决可降解有机废物的处理处置问题；另一方面，城市化程度高，土地资源紧张，比较适合建立集中式可降解有机废物处理中心。可降解有机废物集中式厌氧消化处理技术节能投资和运行成本，实现资源的综合利用，具有良好的经济、社会、环境效益，推广及应用前景广阔。
大连夏家河污泥处理厂项目自2009年投产运行至今，已连续稳定运行了12年之久，实现了从污染治理到产物利用的完成技术路径，形成一套稳定的集中式厌氧消化集成化处理技术。投资少，占地省，运行成本低，利用绿色技术美化城市环境，同时帮政府解决污染治理的难题。项目的实施，既能改善生态环境，又能带来可观的经济效益，在污泥、湿垃圾等生物质能源废物的综合治理领域打造示范，且整套集成技术可在城市、小城镇等多地进行复制和推广。
（1）可生物降解有机废物集中式一体化处理模式
大连夏家河污泥处理厂项目采用厌氧消化/工业化生物制气工艺，对市政污水处理厂污泥、餐厨垃圾、过期食品等各种固态、液态可生物降解的有机废物进行集中式一体化处理，解决了城市各种有机废物分散处理造成的投资浪费、运行管理费用高等弊端。利用现有设施合并处理多种生物质有机废物，同时解决多种污染物治理问题，改善环境的同时节省投资，在国内属于首创，项目的建成及稳定运行成为国家环保产业典范。
（2）生产清洁能源、节能减排
能源是现代化建设的重要基础和动力，项目积极响应国家“十四五”时期全面构建清洁低碳、安全高效的能源体系的目标，将市政污泥、餐厨垃圾等有机废物进行“减量化、稳定化、无害化、资源化”处理，产生新的清洁能源生物质燃气，节能减排，变废为宝，惠民利用。
项目年处理可降解有机废物总量超过25万吨。每年减排甲烷约0.54万吨，减排二氧化碳约12万吨。日产净化生物质燃气超过20000立方米，通过城市燃气管网输送至千家万户作为城市燃气的补充气源，供居民日常用气使用，该气量可满足每天5万户居民的用气需求，约占大连市居民用气总量的5%。据统计数据显示，大连市未收集的餐厨垃圾量约为800~1000吨/天，若这部分餐厨垃圾全部采用集中式厌氧消化/生物制气的方式处理，则日产净化生物质燃气量将超过50000立方米，可满足12万户城市居民的用气需求，社会效益显著。
厌氧消化技术利用微生物的新陈代谢作用将能源作物（如污泥、易腐垃圾、粪便）等有机物分解，产生生物甲烷，该技术在满足能源需求上发挥着重要作用。利用厌氧消化技术处理可降解有机废物，提纯气态产物沼气获取的生物质燃气，可以作为一种新能源替代石油天然气导入城市供气体系内，这一能源替代体制有效地缓解了当前能源紧缺的困境，解决城市居民用气需求。为新能源开发以及可持续发展战略的贯彻开辟了新的道路，同时还对节能减排提升能源经济效益亦有杰出的贡献。
厌氧消化反应装置
（3）先进成熟的集成化工艺处理技术项目自主研发了针对不同种类物料的专用预处理技术；协同厌氧消化处理技术；沼气净化提纯技术；生物质燃气（天然气标准）混配、高压输送技术；高氮含量废水高效脱氮处理技术；沼渣资源化利用技术等。整套集成化处理技术水平先进、成熟、可靠，处于国内、国际领先水平，且均已实现产业化应用，其中：
生物质燃气净化装置
预处理技术主要针对不同种类生物质能源物料的物理特性，研究最有效的预处理方式，加快水解酸化速度，以促进有机质降解进程，缩短物料停留时间，从而提高系统处理能力。协同厌氧消化处理技术是根据不同物料组合方式优化和改进协同厌氧消化过程，通过控制工艺参数的控制使厌氧反应系统始终处于利于甲烷菌菌群生存代谢的最优势环境条件，从而促进产气。通过生产装备及PLC控制系统的技术升级，以保证设备与物料的匹配性最佳，以提高可降解有机废物的处理效率。
沼气净化提纯、生物质燃气混配及高压输送技术可满足次高压城市天然气管网输气要求，实现生物质燃气的高值利用。
高氮含量废水高效脱氮处理技术、沼渣资源化利用技术则是在沼液、沼渣的综合利用方面进行攻关探索，为生物质废物集中处理技术的发展攻克难关。沼液是厌氧消化后产生的残余液体，总固体含量小于1%。其产量大、经过厌氧工艺处理后仍然含有较高的污染物，特别是氨氮含量过高，远远超过了排放标准。若采用传统物化法存在运行费用高、效能低下的特点；采用普通的硝化反硝化工艺，存在反硝化碳源不足的问题。项目提出采用同步亚硝化-厌氧氨氧化-反硝化联合脱氮工艺对沼液进行无害化处理：在厌氧的条件下利用NH4+-N作为电子供体，NO2-N作为电子受体，经过氧化还原作用将其转为N2的过程。项目日处理沼液量可达1000吨。与传统的生物脱氮工艺相比，该工艺不仅节省25% 的曝气量，无需外加有机碳源，可适用于低C/N比废水，对于该类水体的生物脱氮处理具有重要意义，掀起了废水脱氮的一场新革命，经联合工艺处理后的沼液输送至大连夏家河污水处理厂进行深度处理，从而最终实现沼液的达标排放。沼渣是沼气工程的副产品，其营养成分丰富，养分含量全面，被认为是一种优质高效的土壤改良剂和有机肥料。生物质可降解有机废物经厌氧消化稳定化、无害化处理后，产生的沼渣满足《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》GB/T23486 的规定和有关标准，根据《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》要求，沼渣可经自然晾晒后混拌黄土作为土壤改良剂、基肥或园林绿化用土进行利用。此方式不需要大量物料及土地资源消耗，便可实现污泥等有机废物中有机质及营养元素的高效利用，实现能量的有效回收。此外，项目产生的沼渣与粘土成份接近，亦可替代粘土作为生产水泥的原料，用于建筑行业。
高氮含量废水高效脱氮处理技术挂膜填料
04.获得的主要荣誉2010年大连东泰有机废物处理有限公司被评为“大连市信息技术推广应用工作先进集体”；2011年大连夏家河污泥处理厂项目被认定为国家重点环境保护实用技术示范工程；国家第一批城镇污水处理厂污泥处理处置示范项目等荣誉。2011年底项目成功注册联合国CDM减排项目。公司曾获得2009 年、2010年、2013年大连市科技计划项目资金资助。2014年项目入选辽宁省节能减排技术目录；获得第一届大连市科技创业大赛成长组二等奖。2015年公司首次认定为高新技术企业。2016年项目实施过程中研发的《应用于污泥厌氧消化系统的控制》专利获大连市专利奖励；项目获得大连市科技进步奖；同年项目被评为2016年大连市“十佳环境治理工程”；大连东泰有机废物处理有限公司被评为大连市节能环保工作先进单位。2017年在本项目研究的基础上开展的《城镇污泥高效干化与清洁能源利用关键技术研发及应用》项目获得辽宁省科技进步二等奖。2018年再次认定为高新技术企业。2019年获得大连市企业技术中心荣誉称号。
同时，为保证公司在生物质能源厌氧消化领域的技术创新性、延展性不断提升，公司组建了由硕士、专业技术人员、行业资深专家组成的研发团队。主导或参与研发的多项新技术和新工艺已经应用于许多工程上，全面参与工程项目工艺研发、工程调试、试运行和运营。经过近几年的技术研发，公司已取得二十余项知识产权成果。先后与大连理工大学、大连工业大学等科研院所开展技术合作，积累了丰富的科研经验，全力推动公司技术研发和科技创新进程。2018年由项目衍生的《生物质有机废物厨余垃圾合并污泥资源化利用技术的研究》项目入选大连市重点研发项目；《厌氧消化沼液无害化处理及资源化利用技术的研究》项目入选甘井子区重点研发项目。2019年《市政污泥预处理破壁技术的研究》项目入选甘井子区重点攻关项目。
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