2019年9月19日-20日在內蒙古呼和浩特市舉辦了“2019年污泥處理與資源利用國際高峰論壇暨國際標準化組織（ISO）污泥處理和利用標準工作組會(huì )議”，會(huì )議邀請西安理工大學(xué)的趙亞乾教授發(fā)表演講，題目：自來(lái)水廠(chǎng)污泥：是廢物還是有用的資源（WaterworksSludge:WasteorUsefulResource），以下為演講實(shí)錄，并已經(jīng)過(guò)作者整理確認。
趙亞乾，西安理工大學(xué)/愛(ài)爾蘭都柏林大學(xué)教授,國際水協(xié)會(huì )會(huì )士(FIWA),陜西省”百人計劃”特聘教授,甘肅省“飛天學(xué)者”講座教授,WaterScience&Technology副主編。
趙亞乾：早上好，非常高興來(lái)到內蒙古，我是第一次來(lái)到內蒙古呼和浩特。這一次污泥會(huì )議主要講污水廠(chǎng)污泥，我可能是唯一一個(gè)講自來(lái)水廠(chǎng)污泥處理和回用問(wèn)題的。我今年1月1號正式加盟西安理工大學(xué)，曾經(jīng)在英國留學(xué)，愛(ài)爾蘭都柏林大學(xué)工作共22年。我是陜西人，沒(méi)有在陜西的土地上工作過(guò)，我想把我最后的學(xué)術(shù)生涯貢獻給陜西。這是我在愛(ài)爾蘭都柏林大學(xué)最后一張照片。
我在國外這么多年，實(shí)際上做了兩件事情。就是自來(lái)水廠(chǎng)污泥處理與回用和人工濕地污水處理。我在蘇格蘭留學(xué)時(shí)就是研究自來(lái)水廠(chǎng)污泥脫水，如何將自來(lái)水廠(chǎng)污泥進(jìn)行調節，利于脫水，最終形成含水率更低的泥餅，以便于最終處置和回用。今天借這個(gè)機會(huì )我跟大家分享一下我及我的團隊在自來(lái)水廠(chǎng)污泥處理和回用方面的工作，有哪些回用途徑，我們探索了哪些途徑可以回用。首先介紹自來(lái)水廠(chǎng)污泥是什么。自來(lái)水廠(chǎng)污泥是在水處理的混凝沉淀過(guò)程中必然產(chǎn)生的副產(chǎn)品。其處理包括污泥調節和脫水，最大限度降低污泥體積，再考慮利用。
自來(lái)水廠(chǎng)的污泥，每天都在產(chǎn)生，因為我們每天都需要自來(lái)水。污泥經(jīng)脫水以后變成泥餅。我們調查下來(lái)世界上92%自來(lái)水廠(chǎng)的混凝劑投加都是鋁鹽，所形成的污泥我們叫鋁污泥(Alumsludge)。鋁污泥經(jīng)濃縮，化學(xué)調節后機械脫水。這么多年我在蘇格蘭和愛(ài)爾蘭見(jiàn)到的都是板框壓濾，沒(méi)有別的。我們國家還有離心脫水。板框壓濾脫水出來(lái)的泥餅含水率一般在78%～82%，就是跟巧克力一樣的黑色泥餅（愛(ài)爾蘭是泥炭地）。目前來(lái)講全世界范圍內，污泥/泥餅回用率不大，大部分都在填埋。這是典型例子。
但是，我們知道我們加了鋁鹽作為混凝劑，監測泥餅成分，里面24%～46%都是鋁成分（以Al2O3計）。所以我們正是看中這個(gè)特點(diǎn)。鋁污泥里面的鋁成分和污水里面磷有很好吸附耦合性能。污水廠(chǎng)要除氮脫磷，都是在工藝里加鋁鹽，花費很大，而鋁污泥中鋁的成分卻在浪費/填埋?；诖?，鋁污泥應該是一種很好的資源，而不是”Waste”, 我們因此探索了鋁污泥不同的回用途徑。
回用方略有哪些？當然可以以液體形式和以脫水后的泥餅形式回用。我們實(shí)驗室都做過(guò)，發(fā)表了大量文章，大家可以搜索到。第一個(gè)回用方略可以是液體回用。就是將自來(lái)水廠(chǎng)污泥和污水廠(chǎng)污泥混合一起進(jìn)行調節和脫水。污水廠(chǎng)污泥經(jīng)厭氧消化后把自來(lái)水廠(chǎng)液體鋁污泥引入，混合在一起進(jìn)行污泥調節和脫水。
這樣做有哪些好處？自來(lái)水廠(chǎng)鋁污泥相當于一個(gè)調節劑，而且里面的鋁離子對厭氧消化污泥里面釋放出來(lái)的磷有很好的吸附作用，使污泥脫水液中的磷濃度大大降低。實(shí)驗證明污水污泥與鋁污泥的混合比為2:1和1:1較簡(jiǎn)單，經(jīng)濟。
這個(gè)方略很好，但是實(shí)現起來(lái)很難。為什么？因為自來(lái)水廠(chǎng)和污水處理廠(chǎng)相距甚遠，現實(shí)中往往兩個(gè)不是建在一起，而且很遠。兩種污泥混合一起處理運輸費用，管道等也是一個(gè)問(wèn)題，但是技術(shù)來(lái)講是可以的。我們在法國發(fā)現一個(gè)自來(lái)水廠(chǎng)和污水處理廠(chǎng)只有三公里，極力說(shuō)服他們用這個(gè)方略，小型實(shí)驗已經(jīng)做完。
第二個(gè)方略是強化鋁污泥脫水，使其體積大大減小，為回用創(chuàng )造條件，最大限度減少體積再回用。蘇格蘭，愛(ài)爾蘭的板框壓濾（當然經(jīng)高分子有機Polymer調節后）脫出來(lái)的鋁污泥泥餅含水率大概80%左右，可以用麻袋裝。但不可能達到60%。我們國內報導板框壓濾脫出來(lái)泥餅含水率為60%，我真想親眼看一下怎么脫出來(lái)的。含水率60%的泥餅絕對可以扔出去砸碎玻璃的，很干。
實(shí)驗證明，污泥脫水機械壓縮形成泥餅，加大壓力和增加脫水時(shí)間，最終泥餅含水率差不多，6小時(shí)，8小時(shí)，10小時(shí)，最終泥餅幾乎一樣。是里面有一些水出不來(lái)，再加壓，加時(shí)間也出不來(lái)。怎么辦？能不能加一種東西，起名字骨架（skeleton builder），骷髏的意思。加一種東西讓它微觀(guān)上支撐，微觀(guān)上產(chǎn)生微孔道使一些水可以出來(lái)。我們最后尋找到石膏(gypsum (CaSO4?2H2O))，石膏是一種土壤改良劑。我們把它加進(jìn)去，混合，再加一點(diǎn)Polymer形成污泥礬花(Floc)顆粒進(jìn)行機械脫水。試驗證明加石膏有這個(gè)作用，有我們設想的從微觀(guān)上來(lái)說(shuō)起微觀(guān)骨架的作用，再加壓時(shí)有更多的水脫出，得到更干的泥餅。
我們一直跟愛(ài)爾蘭自來(lái)水廠(chǎng)宣講，鋁污泥可以脫得更干更好，他們采用了我們建議，改進(jìn)了工藝，增加了投資，在改進(jìn)后的機械脫水后面加一道，把脫水后泥餅放進(jìn)去，一邊抖動(dòng)一邊底下加熱烤，出來(lái)以后最終成鋁污泥固體顆粒。
鋁污泥泥餅回用的另一個(gè)方略就是用于污水廠(chǎng)污泥處理工藝中上清液，污泥脫水液(Reject water)的處理。我們說(shuō)生物除磷，這個(gè)磷伴隨生物生長(cháng)，轉移到污泥中去，污泥再經(jīng)厭氧消化分解使磷又釋放到上清液和污泥脫水液里。所以磷在打轉轉，回流，循環(huán)。我們把鋁污泥泥餅拿來(lái)，能不能把它作為一個(gè)吸附劑搞一個(gè)吸附柱，把這個(gè)回流污泥水進(jìn)行吸附。把磷吸附固定在鋁污泥里面。我們選擇了都柏林的一個(gè)新建城市污水處理廠(chǎng)，現場(chǎng)實(shí)驗效果非常好，當然有吸附飽和和鋁污泥吸附柱更換問(wèn)題。
我們研發(fā)了一種鋁污泥泥餅作為人工濕地填料的多級式人工濕地污水處理系統。這是我們最大的一個(gè)成果。鋁污泥人工濕地是從我們這里起源的，應用名詞也是從我們這里出來(lái)的。人工濕地填料目前有土壤，砂子，小石子(Gravel)。各種小石子應用越來(lái)越多，成為人工濕地主要填料。人工濕地的研發(fā)，要在填料上做文章而不是在植物上化力氣。很多人都在尋求和研發(fā)人工濕地的新填料，我們用了脫水鋁污泥泥餅。有吸附功能，就把它當成土壤。我們建立的第一個(gè)鋁污泥填料人工濕地是2006年在愛(ài)爾蘭都柏林大學(xué)?，F在13年過(guò)去，鋁污泥填料型多級式人工濕地已形成體系，方方面面都進(jìn)行了深入研究。有意識把活性污泥法研究的AO工藝，AAO工藝，內循環(huán)外循環(huán)等等手法用在多級式人工濕地系統中，開(kāi)發(fā)了多種針對中高濃度的污水處理系統。還有爆氣人工濕地的迭加使之完全可以達到除氮脫磷的效果。
近年來(lái)，在此基礎上研究開(kāi)發(fā)把微生物燃料電池嵌入人工濕地中，從而形成微生物燃料電池型人工濕地(CW-MFC)，使其在污水處理的同時(shí)，可以產(chǎn)電。同時(shí)我們在與江蘇河馬井公司開(kāi)發(fā)模塊化人工濕地，打破人工濕地建造大興土木的格局，打造人工濕地產(chǎn)品化，集約化的新格局。
第五個(gè)是利用污水處理廠(chǎng)尾氣進(jìn)行曝氣人工濕地研究。污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生臭氣，把這些臭氣進(jìn)行收集，收集后用作鋁污泥型人工濕地的曝氣氣源。我們研究很多，把收集的污水處理廠(chǎng)臭氣從底部通入鋁污泥型人工濕地系統，鋁污泥可以吸附臭氣中的硫化氫，同時(shí)給濕地做一點(diǎn)鼓氣作用，促進(jìn)濕地效果，同時(shí)除臭，一舉兩得。
最后是用鋁污泥制磚，這個(gè)不新穎，早就有了，但在愛(ài)爾蘭沒(méi)有人做過(guò)，我們做了，是完全可行的。
總結我的演講，鋁污泥不是廢物，是資源，有各種利用途徑，途徑還可以繼續擴展，研發(fā)更加廣闊的應用領(lǐng)域。
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