脫水前待處理的液態(tài)污泥
對液態(tài)污泥采用生物瀝浸方法脫水后的半干化污泥餅
每天，我們生活的這個(gè)國度1.36億立方米污水浩浩蕩蕩地通過(guò)管道涌進(jìn)3000多家污水處理廠(chǎng)。
這頭進(jìn)，那頭出，就算完事了？不不不，這樣的想法太天真了！
污水處理廠(chǎng)凈化了水，卻留下了“泥”：它們是污水處理過(guò)程中所產(chǎn)生的沉淀物，每天全國污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生含水高達80%左右的黑臭污泥近9萬(wàn)噸，此外，還有數量龐大的含有毒有害污染物的工業(yè)企業(yè)污泥，但這些污泥大部分都沒(méi)有得到妥善的處置和利用，而且還面臨再次污染環(huán)境的風(fēng)險。
污泥同污水一樣，讓城市不堪重負。專(zhuān)家稱(chēng)，污泥不規范處置已成為我國土壤和水環(huán)境中一個(gè)新的環(huán)境污染源，甚至部分抵消了污水處理廠(chǎng)凈化環(huán)境的功效。
有什么方法可以讓這些污泥“洗心革面”回歸自然呢？
南京農業(yè)大學(xué)周立祥教授和他的科研團隊用了13年時(shí)間，在國際上首先推出污泥生物瀝浸處理技術(shù)并實(shí)現工程化應用，達到了污泥深度脫水和無(wú)害化，同時(shí)也保全了污泥有益成分的目標。這可能是污泥處理的一次革命性的突破。
這項技術(shù)不僅可以使濕污泥水含量降到60%以下，同時(shí)還可以去除臭味、重金屬、病原菌等有害物質(zhì)，一舉數得。尤其它可以在常溫常壓下進(jìn)行，能耗低，每噸濕污泥的直接處理成本通常不到120元，便于資源化。經(jīng)過(guò)該技術(shù)處理后的污泥在壓濾時(shí)產(chǎn)生的壓濾水，水質(zhì)清澈，無(wú)色無(wú)異味。
每年節約1100萬(wàn)噸標準煤？
資料顯示，我國每年流失的土壤總量在50億噸左右。大量肥沃的表土流失，造成土地生產(chǎn)力的持續下降；江、河、湖、泊、水庫等泥沙淤積，水利設施的蓄、排水能力大大降低，調控、抵御洪水與自然災害的能力嚴重削弱。水土資源的不斷流失加劇了我國的環(huán)境問(wèn)題，要求我們對于資源的利用開(kāi)拓新的思路。
如果，那些又黑又臭的污泥也能變成資源，結果將會(huì )怎樣呢？
截至2012年4月份，我國累計建成城鎮污水處理廠(chǎng)3184座，每天產(chǎn)生黑臭污泥約9萬(wàn)噸。
如果，每天將這近9萬(wàn)噸污泥脫水至含水量60%，就只剩下4.5萬(wàn)噸外觀(guān)與“黃土”很相似的污泥餅了，可不要輕看了這種“土”，它的有機質(zhì)高達50%以上，與有機肥相當；
如果將這4.5萬(wàn)噸的半干化污泥餅稍加晾干進(jìn)行焚燒，則不需加任何輔助燃料，還能產(chǎn)生熱量，與處理前污泥焚燒相比，則每年節約相當于1100萬(wàn)噸標準煤；
如果將這4.5萬(wàn)噸的“土”進(jìn)行高溫發(fā)酵深度加工，制作成園林綠化用的有機肥、營(yíng)養土或營(yíng)養基質(zhì)，若以每頓300—400元的較低價(jià)格出售，則每天可以創(chuàng )造約1000萬(wàn)元人民幣經(jīng)濟效益；
如果我們拿這些有機質(zhì)含量在50%以上的“土”去改造我們的鹽堿地、酸性土壤……
在微生物瀝浸法出現之前，一切都只能是如果。在相當長(cháng)的一段時(shí)間，大量的污泥成為政府環(huán)境工程中的重負，政府和社會(huì )為污泥處理付出了相當大的財力、物力、人力和環(huán)境代價(jià)。相當部分的污泥都沒(méi)有得到妥善的處置和利用，一部分原因是污泥處理的技術(shù)性難題沒(méi)有得到解決。
“制約污泥處置或資源化的兩大技術(shù)瓶頸就是水分含量高和重金屬等有害物，這是污泥處理處置公認的世界性難題。”周立祥介紹，目前國內外污泥處置與資源化主要包括土地利用、填埋、焚燒、燒制建材等，然而，要實(shí)現污泥處置和資源化，污泥的干化、半干化和去除重金屬等有害物質(zhì)是其重要前提，例如我國對城鎮污泥進(jìn)入垃圾場(chǎng)填埋混合填埋做了明確要求，要求污泥預處理到含水量在60%以下。而對污泥的焚燒，由于污泥的含水率高，能耗大，投資設備和運營(yíng)設備費用也很昂貴。目前存在的污泥干化技術(shù)主要有熱（半）干化和機械深度脫水半干化（指污泥含水率達到60%以下）。然而這兩種技術(shù)都有各自的缺陷，前者面臨著(zhù)產(chǎn)生的臭氣和高濃度有機廢液需要處理的難題，而后者則需要污泥經(jīng)過(guò)預先的調理，不然無(wú)論采用何種機械脫水在一般操作條件下都極難將其含水率降到60%以下。
微生物瀝浸法則是針對污泥的脫水、除臭、去除重金屬這三大難題的一項創(chuàng )新型技術(shù)。它的誕生可能使我們對污泥的處理進(jìn)入到一個(gè)新的時(shí)代。
培育世界上最微小的“清道夫”
“‘微生物瀝浸法’屬于生物法處理的一種，它的主要優(yōu)點(diǎn)在于在實(shí)現污泥深度脫水和無(wú)害化的同時(shí)，還保全了污泥的有益成分，破解了以往污泥資源化利用中的系列難題，應用前景廣闊”，周立祥告訴記者，該技術(shù)不僅可以使濕污泥水含量降到60%以下，同時(shí)還去除臭味、重金屬、病原菌等有害物質(zhì)，一舉數得。尤其它可以在常溫常壓下進(jìn)行，能耗低。
早期污泥生物瀝浸技術(shù)的研究，周立祥介紹，是基于生物濕法冶金中生物浸出重金屬的工藝在污泥上進(jìn)行應用。它是利用自然界存在的一些微生物，如硫桿菌屬、酸菌屬以及其它與硫桿菌聯(lián)合生長(cháng)的兼性嗜酸異樣菌所產(chǎn)生的氧化反應或者酸化反應，將目的金屬從混合體系中溶解和分離出來(lái)的一種技術(shù)。而污泥中重金屬絕大部分是以金屬硫化物、碳酸鹽、鐵錳氧化物結合以及與有機物結合形態(tài)存在，在上述這些細菌的作用下，金屬硫化物變成可溶性的金屬硫酸鹽，同時(shí)通過(guò)介質(zhì)的酸化，可將污泥中的重金屬溶解進(jìn)入液相，再通過(guò)固液分離可達到去除污泥中重金屬的目的。
而生物瀝浸方法也促進(jìn)污泥脫水性大幅改善，在不加任何絮凝劑條件下，可采用壓濾機一步將生物瀝浸處理后的污泥脫水到含水率在60%以下，體積縮小到原來(lái)脫水污泥的一半不到。對于這一點(diǎn)，周立祥認為它的機理相當復雜，目前還沒(méi)有找到非常明確的原因?？赡苁且驗樯餅r浸的反應過(guò)程中，生物瀝浸微生物完全替代污泥中的活性污泥菌體，而原污泥中活性污泥則以異養菌為主。也可能因為生物瀝浸處理因微生物處理過(guò)后的污泥顆粒表面不帶電荷而不會(huì )相互排斥，有利于污泥聚沉和脫水。也有可能是其他效應的作用，在生物瀝浸中生成有次生礦物如黃鉀鉄礬等對污泥脫水有一定貢獻?？傊?，經(jīng)過(guò)生物瀝浸方法處理過(guò)后的污泥更容易脫水。
生物瀝浸技術(shù)除臭效果極為顯著(zhù)，據周立祥介紹，這是因為污泥惡臭大部分源自含硫和含氮等物質(zhì)，而這些物質(zhì)恰好是嗜酸性硫桿菌的營(yíng)養物質(zhì)和能源物質(zhì)。在生物瀝浸過(guò)程中，這些物質(zhì)能很快被微生物利用，不但反應過(guò)程無(wú)臭，生物瀝浸處理并機械脫水后形成的泥餅也無(wú)惡臭。由于酸化和氧化作用，泥污中病原菌殺滅率也達到99%以上。
這項成果在2006年8月江蘇省科技廳組織的科學(xué)技術(shù)成果鑒定會(huì )上已被鑒定為原始創(chuàng )新技術(shù)成果，由我國環(huán)境工程界著(zhù)名專(zhuān)家組成的鑒定委員會(huì )一致認為，該項研究成果既有理論又有工程實(shí)踐，具有原始創(chuàng )新性和實(shí)用性。此外，該成果先后獲得教育部技術(shù)發(fā)明獎、國家環(huán)境保護科學(xué)技術(shù)獎和江蘇省建設科學(xué)技術(shù)獎等。
取得良好示范效果
從1999年開(kāi)始研究“微生物瀝浸”技術(shù)到2006年通過(guò)江蘇省科技廳組織的鑒定會(huì )，7年的時(shí)間，周立祥以及他的科研團隊完成了“微生物瀝浸”技術(shù)的研究。2003年建設污泥生物瀝浸處理中試示范工程，曾連續處理制革污泥、城鎮污泥1000多噸，重金屬去除回收率最高達90%。2010年8月，江蘇無(wú)錫太湖新城污水處理廠(chǎng)建立起國內外第一座污泥生物瀝浸處理工廠(chǎng)，也是國際上第一個(gè)采用污泥生物瀝浸法深度脫水和資源化的工程案例。今年7月日處理20萬(wàn)噸污水所產(chǎn)生的污泥的生物瀝浸處理工程在無(wú)錫蘆村污水處理廠(chǎng)正式投入運行，此外，在寧波、西安等地一批新的工程項目正在建設之中。采用的工藝主要為：污泥生物瀝浸處理—焚燒發(fā)電和污泥生物瀝浸處理——高溫發(fā)酵土地利用。同時(shí)采用移動(dòng)式工作站，在全國各地20多家企業(yè)進(jìn)行實(shí)地示范，取得良好示范效果。
以無(wú)錫蘆村污水處理廠(chǎng)工藝改造工程為例，采用的工藝是“污泥生物瀝浸處理—高溫發(fā)酵（園林用肥和營(yíng)養基質(zhì)）”，2012年6月底建成。污泥生物瀝浸處理部分由北京中科國通環(huán)保工程技術(shù)有限公司投資運營(yíng)，后段生物瀝浸高溫發(fā)酵制備園林用肥和營(yíng)養基質(zhì)部分則由無(wú)錫新利環(huán)保生物科技有限公司投資運營(yíng)，實(shí)現了“投入—產(chǎn)出”一條龍產(chǎn)業(yè)鏈。
“我們一個(gè)月生產(chǎn)一千噸左右，全都銷(xiāo)售完了，有多少可以銷(xiāo)多少，就是原料太少了。”無(wú)錫興利環(huán)保生物科技有限公司總經(jīng)理李喆介紹，據李經(jīng)理介紹，這種由污泥做原料經(jīng)過(guò)污泥生物瀝浸處理—高溫發(fā)酵“工藝生產(chǎn)出來(lái)的”高效營(yíng)養土“一噸的出廠(chǎng)價(jià)格在300元左右，價(jià)格比較低廉，但產(chǎn)品有機質(zhì)和氮磷等營(yíng)養物質(zhì)卻很高，比一般有機肥高很多，市場(chǎng)前景很好，就是現在原料太少了，”我們希望更多的污泥處理企業(yè)運用生物瀝浸技術(shù)處理污泥，多為我們提供些原料”。
未來(lái)需要基數支撐與政策支持
微生物瀝浸與常規的物理化學(xué)脫水相比較具有獨特的優(yōu)勢，但是，我國污泥處理與資源化新技術(shù)的推廣和應用也都面臨著(zhù)諸多的問(wèn)題。據周立祥介紹，我國已建的污水處理廠(chǎng)大部分都沒(méi)有預留污泥處理的空間，這就為未來(lái)污泥的處置增加了難度和運營(yíng)成本，另外，污泥處置過(guò)程的監管還存在很大的漏洞，再就是許多地方政府未能明確列支污泥處置費用，在很大程度上影響到污泥處置與資源化的市場(chǎng)推動(dòng)，等等。
周立祥認為，污泥有機質(zhì)和氮磷養分豐富，將符合園林綠化或土地改良泥質(zhì)標準的污泥土地利用，是實(shí)現養分循環(huán)的最好途徑，這在美國和歐盟等許多發(fā)達國家所占比重較大?？傊?，污泥處理需要先進(jìn)技術(shù)的支撐，更需要相關(guān)政策的支持。
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