脱水前待处理的液态污泥



对液态污泥采用生物沥浸方法脱水后的半干化污泥饼

 

　　每天，我们生活的这个国度1.36亿立方米污水浩浩荡荡地通过管道涌进3000多家污水处理厂。

　　这头进，那头出，就算完事了？不不不，这样的想法太天真了！

　　污水处理厂净化了水，却留下了“泥”：它们是污水处理过程中所产生的沉淀物，每天全国污水处理厂产生含水高达80%左右的黑臭污泥近9万吨，此外，还有数量庞大的含有毒有害污染物的工业企业污泥，但这些污泥大部分都没有得到妥善的处置和利用，而且还面临再次污染环境的风险。

　　污泥同污水一样，让城市不堪重负。专家称，污泥不规范处置已成为我国土壤和水环境中一个新的环境污染源，甚至部分抵消了污水处理厂净化环境的功效。

　　有什么方法可以让这些污泥“洗心革面”回归自然呢？

　　南京农业大学周立祥教授和他的科研团队用了13年时间，在国际上首先推出污泥生物沥浸处理技术并实现工程化应用，达到了污泥深度脱水和无害化，同时也保全了污泥有益成分的目标。这可能是污泥处理的一次革命性的突破。

　　这项技术不仅可以使湿污泥水含量降到60%以下，同时还可以去除臭味、重金属、病原菌等有害物质，一举数得。尤其它可以在常温常压下进行，能耗低，每吨湿污泥的直接处理成本通常不到120元，便于资源化。经过该技术处理后的污泥在压滤时产生的压滤水，水质清澈，无色无异味。

　　每年节约1100万吨标准煤？

　　资料显示，我国每年流失的土壤总量在50亿吨左右。大量肥沃的表土流失，造成土地生产力的持续下降；江、河、湖、泊、水库等泥沙淤积，水利设施的蓄、排水能力大大降低，调控、抵御洪水与自然灾害的能力严重削弱。水土资源的不断流失加剧了我国的环境问题，要求我们对于资源的利用开拓新的思路。

　　如果，那些又黑又臭的污泥也能变成资源，结果将会怎样呢？

　　截至2012年4月份，我国累计建成城镇污水处理厂3184座，每天产生黑臭污泥约9万吨。

　　如果，每天将这近9万吨污泥脱水至含水量60%，就只剩下4.5万吨外观与“黄土”很相似的污泥饼了，可不要轻看了这种“土”，它的有机质高达50%以上，与有机肥相当；

　　如果将这4.5万吨的半干化污泥饼稍加晾干进行焚烧，则不需加任何辅助燃料，还能产生热量，与处理前污泥焚烧相比，则每年节约相当于1100万吨标准煤；

　　如果将这4.5万吨的“土”进行高温发酵深度加工，制作成园林绿化用的有机肥、营养土或营养基质，若以每顿300—400元的较低价格出售，则每天可以创造约1000万元人民币经济效益；

　　如果我们拿这些有机质含量在50%以上的“土”去改造我们的盐碱地、酸性土壤……

　　在微生物沥浸法出现之前，一切都只能是如果。在相当长的一段时间，大量的污泥成为政府环境工程中的重负，政府和社会为污泥处理付出了相当大的财力、物力、人力和环境代价。相当部分的污泥都没有得到妥善的处置和利用，一部分原因是污泥处理的技术性难题没有得到解决。

　　“制约污泥处置或资源化的两大技术瓶颈就是水分含量高和重金属等有害物，这是污泥处理处置公认的世界性难题。”周立祥介绍，目前国内外污泥处置与资源化主要包括土地利用、填埋、焚烧、烧制建材等，然而，要实现污泥处置和资源化，污泥的干化、半干化和去除重金属等有害物质是其重要前提，例如我国对城镇污泥进入垃圾场填埋混合填埋做了明确要求，要求污泥预处理到含水量在60%以下。而对污泥的焚烧，由于污泥的含水率高，能耗大，投资设备和运营设备费用也很昂贵。目前存在的污泥干化技术主要有热（半）干化和机械深度脱水半干化（指污泥含水率达到60%以下）。然而这两种技术都有各自的缺陷，前者面临着产生的臭气和高浓度有机废液需要处理的难题，而后者则需要污泥经过预先的调理，不然无论采用何种机械脱水在一般操作条件下都极难将其含水率降到60%以下。

　　微生物沥浸法则是针对污泥的脱水、除臭、去除重金属这三大难题的一项创新型技术。它的诞生可能使我们对污泥的处理进入到一个新的时代。

　　培育世界上最微小的“清道夫”

　　“‘微生物沥浸法’属于生物法处理的一种，它的主要优点在于在实现污泥深度脱水和无害化的同时，还保全了污泥的有益成分，破解了以往污泥资源化利用中的系列难题，应用前景广阔”，周立祥告诉记者，该技术不仅可以使湿污泥水含量降到60%以下，同时还去除臭味、重金属、病原菌等有害物质，一举数得。尤其它可以在常温常压下进行，能耗低。

　　早期污泥生物沥浸技术的研究，周立祥介绍，是基于生物湿法冶金中生物浸出重金属的工艺在污泥上进行应用。它是利用自然界存在的一些微生物，如硫杆菌属、酸菌属以及其它与硫杆菌联合生长的兼性嗜酸异样菌所产生的氧化反应或者酸化反应，将目的金属从混合体系中溶解和分离出来的一种技术。而污泥中重金属绝大部分是以金属硫化物、碳酸盐、铁锰氧化物结合以及与有机物结合形态存在，在上述这些细菌的作用下，金属硫化物变成可溶性的金属硫酸盐，同时通过介质的酸化，可将污泥中的重金属溶解进入液相，再通过固液分离可达到去除污泥中重金属的目的。

　　而生物沥浸方法也促进污泥脱水性大幅改善，在不加任何絮凝剂条件下，可采用压滤机一步将生物沥浸处理后的污泥脱水到含水率在60%以下，体积缩小到原来脱水污泥的一半不到。对于这一点，周立祥认为它的机理相当复杂，目前还没有找到非常明确的原因。可能是因为生物沥浸的反应过程中，生物沥浸微生物完全替代污泥中的活性污泥菌体，而原污泥中活性污泥则以异养菌为主。也可能因为生物沥浸处理因微生物处理过后的污泥颗粒表面不带电荷而不会相互排斥，有利于污泥聚沉和脱水。也有可能是其他效应的作用，在生物沥浸中生成有次生矿物如黄钾鉄矾等对污泥脱水有一定贡献。总之，经过生物沥浸方法处理过后的污泥更容易脱水。

　　生物沥浸技术除臭效果极为显着，据周立祥介绍，这是因为污泥恶臭大部分源自含硫和含氮等物质，而这些物质恰好是嗜酸性硫杆菌的营养物质和能源物质。在生物沥浸过程中，这些物质能很快被微生物利用，不但反应过程无臭，生物沥浸处理并机械脱水后形成的泥饼也无恶臭。由于酸化和氧化作用，泥污中病原菌杀灭率也达到99%以上。

　　这项成果在2006年8月江苏省科技厅组织的科学技术成果鉴定会上已被鉴定为原始创新技术成果，由我国环境工程界着名专家组成的鉴定委员会一致认为，该项研究成果既有理论又有工程实践，具有原始创新性和实用性。此外，该成果先后获得教育部技术发明奖、国家环境保护科学技术奖和江苏省建设科学技术奖等。

　　取得良好示范效果

　　从1999年开始研究“微生物沥浸”技术到2006年通过江苏省科技厅组织的鉴定会，7年的时间，周立祥以及他的科研团队完成了“微生物沥浸”技术的研究。2003年建设污泥生物沥浸处理中试示范工程，曾连续处理制革污泥、城镇污泥1000多吨，重金属去除回收率最高达90%。2010年8月，江苏无锡太湖新城污水处理厂建立起国内外第一座污泥生物沥浸处理工厂，也是国际上第一个采用污泥生物沥浸法深度脱水和资源化的工程案例。今年7月日处理20万吨污水所产生的污泥的生物沥浸处理工程在无锡芦村污水处理厂正式投入运行，此外，在宁波、西安等地一批新的工程项目正在建设之中。采用的工艺主要为：污泥生物沥浸处理—焚烧发电和污泥生物沥浸处理——高温发酵土地利用。同时采用移动式工作站，在全国各地20多家企业进行实地示范，取得良好示范效果。

　　以无锡芦村污水处理厂工艺改造工程为例，采用的工艺是“污泥生物沥浸处理—高温发酵（园林用肥和营养基质）”，2012年6月底建成。污泥生物沥浸处理部分由北京中科国通环保工程技术有限公司投资运营，后段生物沥浸高温发酵制备园林用肥和营养基质部分则由无锡新利环保生物科技有限公司投资运营，实现了“投入—产出”一条龙产业链。

　　“我们一个月生产一千吨左右，全都销售完了，有多少可以销多少，就是原料太少了。”无锡兴利环保生物科技有限公司总经理李喆介绍，据李经理介绍，这种由污泥做原料经过污泥生物沥浸处理—高温发酵“工艺生产出来的”高效营养土“一吨的出厂价格在300元左右，价格比较低廉，但产品有机质和氮磷等营养物质却很高，比一般有机肥高很多，市场前景很好，就是现在原料太少了，”我们希望更多的污泥处理企业运用生物沥浸技术处理污泥，多为我们提供些原料”。

　　未来需要基数支撑与政策支持

　　微生物沥浸与常规的物理化学脱水相比较具有独特的优势，但是，我国污泥处理与资源化新技术的推广和应用也都面临着诸多的问题。据周立祥介绍，我国已建的污水处理厂大部分都没有预留污泥处理的空间，这就为未来污泥的处置增加了难度和运营成本，另外，污泥处置过程的监管还存在很大的漏洞，再就是许多地方政府未能明确列支污泥处置费用，在很大程度上影响到污泥处置与资源化的市场推动，等等。

　　周立祥认为，污泥有机质和氮磷养分丰富，将符合园林绿化或土地改良泥质标准的污泥土地利用，是实现养分循环的最好途径，这在美国和欧盟等许多发达国家所占比重较大。总之，污泥处理需要先进技术的支撑，更需要相关政策的支持。