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，我們生活的這個國度1.36億立方米污水浩浩蕩蕩地通過管道涌進(jìn)3000多家污水處理廠。
這頭進(jìn)，那頭出，就算完事了？不不不，這樣的想法太天真了！
污水處理廠凈化了水，卻留下了“泥”：它們是污水處理過程中所產(chǎn)生的沉淀物，每天全國污水處理廠產(chǎn)生含水高達(dá)80%左右的黑臭污泥近9萬噸，此外，還有數(shù)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(xiǎn)。
污泥同污水一樣，讓城市不堪重負(fù)。專家稱，污泥不規(guī)范處置已成為我國土壤和水環(huán)境中一個新的環(huán)境污染源，甚至部分抵消了污水處理廠凈化環(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(nóng)業(yè)大學(xué)周立祥教授和他的科研團(tuán)隊(duì)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(xiàn)工程化應(yīng)用，達(dá)到了污泥深度脫水和無害化，同時(shí)也保全了污泥有益成分的目標(biāo)。這可能是污泥處理的一次革命性的突破。
這項(xiàng)技術(shù)不僅可以使?jié)裎勰嗨拷档?0%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(shù)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，無色無異味。
每年節(jié)約1100萬噸標(biāo)準(zhǔn)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(xù)下降；江、河、湖、泊、水庫等泥沙淤積，水利設(shè)施的蓄、排水能力大大降低，調(diào)控、抵御洪水與自然災(zāi)害的能力嚴(yán)重削弱。水土資源的不斷流失加劇了我國的環(huán)境問題，要求我們對于資源的利用開拓新的思路。
如果，那些又黑又臭的污泥也能變成資源，結(jié)果將會怎樣呢？
截至2012年4月份，我國累計(jì)建成城鎮(zhèn)污水處理廠3184座，每天產(chǎn)生黑臭污泥約9萬噸。
如果，每天將這近9萬噸污泥脫水至含水量60%，就只剩下4.5萬噸外觀與“黃土”很相似的污泥餅了，可不要輕看了這種“土”，它的有機(jī)質(zhì)高達(dá)50%以上，與有機(jī)肥相當(dāng)；
如果將這4.5萬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(jié)約相當(dāng)于1100萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤；
如果將這4.5萬噸的“土”進(jìn)行高溫發(fā)酵深度加工，制作成園林綠化用的有機(jī)肥、營養(yǎng)土或營養(yǎng)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1000萬元人民幣經(jīng)濟(jì)效益；
如果我們拿這些有機(jī)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(xiàn)之前，一切都只能是如果。在相當(dāng)長的一段時(shí)間，大量的污泥成為政府環(huán)境工程中的重負(fù)，政府和社會為污泥處理付出了相當(dāng)大的財(cái)力、物力、人力和環(huán)境代價(jià)。相當(dāng)部分的污泥都沒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(rèn)的世界性難題。”周立祥介紹，目前國內(nèi)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(xiàn)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(zhèn)污泥進(jìn)入垃圾場填埋混合填埋做了明確要求，要求污泥預(yù)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(shè)備和運(yùn)營設(shè)備費(fèi)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(jī)械深度脫水半干化（指污泥含水率達(dá)到60%以下）。然而這兩種技術(shù)都有各自的缺陷，前者面臨著產(chǎn)生的臭氣和高濃度有機(jī)廢液需要處理的難題，而后者則需要污泥經(jīng)過預(yù)先的調(diào)理，不然無論采用何種機(jī)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(xiàng)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(xiàn)污泥深度脫水和無害化的同時(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(yīng)用前景廣闊”，周立祥告訴記者，該技術(shù)不僅可以使?jié)裎勰嗨拷档?0%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(shù)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(yīng)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)合生長的兼性嗜酸異樣菌所產(chǎn)生的氧化反應(yīng)或者酸化反應(yīng)，將目的金屬從混合體系中溶解和分離出來的一種技術(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(jié)合以及與有機(jī)物結(jié)合形態(tài)存在，在上述這些細(xì)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，再通過固液分離可達(dá)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(jī)一步將生物瀝浸處理后的污泥脫水到含水率在60%以下，體積縮小到原來脫水污泥的一半不到。對于這一點(diǎn)，周立祥認(rèn)為它的機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，目前還沒有找到非常明確的原因。可能是因?yàn)樯餅r浸的反應(yīng)過程中，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(yǎng)菌為主。也可能因?yàn)樯餅r浸處理因微生物處理過后的污泥顆粒表面不帶電荷而不會相互排斥，有利于污泥聚沉和脫水。也有可能是其他效應(yīng)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(xiàn)。總之，經(jīng)過生物瀝浸方法處理過后的污泥更容易脫水。
生物瀝浸技術(shù)除臭效果極為顯著，據(jù)周立祥介紹，這是因?yàn)槲勰鄲撼舸蟛糠衷醋院蚝秃任镔|(zhì)，而這些物質(zhì)恰好是嗜酸性硫桿菌的營養(yǎng)物質(zhì)和能源物質(zhì)。在生物瀝浸過程中，這些物質(zhì)能很快被微生物利用，不但反應(yīng)過程無臭，生物瀝浸處理并機(jī)械脫水后形成的泥餅也無惡臭。由于酸化和氧化作用，泥污中病原菌殺滅率也達(dá)到99%以上。
這項(xiàng)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)境工程界著名專家組成的鑒定委員會一致認(rèn)為，該項(xiàng)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(hù)科學(xué)技術(shù)獎和江蘇省建設(shè)科學(xué)技術(shù)獎等。
取得良好示范效果
從1999年開始研究“微生物瀝浸”技術(shù)到2006年通過江蘇省科技廳組織的鑒定會，7年的時(shí)間，周立祥以及他的科研團(tuán)隊(duì)完成了“微生物瀝浸”技術(shù)的研究。2003年建設(shè)污泥生物瀝浸處理中試示范工程，曾連續(xù)處理制革污泥、城鎮(zhèn)污泥1000多噸，重金屬去除回收率最高達(dá)90%。2010年8月，江蘇無錫太湖新城污水處理廠建立起國內(nèi)外第一座污泥生物瀝浸處理工廠，也是國際上第一個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20萬噸污水所產(chǎn)生的污泥的生物瀝浸處理工程在無錫蘆村污水處理廠正式投入運(yùn)行，此外，在寧波、西安等地一批新的工程項(xiàng)目正在建設(shè)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。
以無錫蘆村污水處理廠工藝改造工程為例，采用的工藝是“污泥生物瀝浸處理—高溫發(fā)酵（園林用肥和營養(yǎng)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(yùn)營，后段生物瀝浸高溫發(fā)酵制備園林用肥和營養(yǎng)基質(zhì)部分則由無錫新利環(huán)保生物科技有限公司投資運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)了“投入—產(chǎn)出”一條龍產(chǎn)業(yè)鏈。
“我們一個月生產(chǎn)一千噸左右，全都銷售完了，有多少可以銷多少，就是原料太少了。”無錫興利環(huán)保生物科技有限公司總經(jīng)理李喆介紹，據(jù)李經(jīng)理介紹，這種由污泥做原料經(jīng)過污泥生物瀝浸處理—高溫發(fā)酵“工藝生產(chǎn)出來的”高效營養(yǎng)土“一噸的出廠價(jià)格在300元左右，價(jià)格比較低廉，但產(chǎn)品有機(jī)質(zhì)和氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)卻很高，比一般有機(jī)肥高很多，市場前景很好，就是現(xiàn)在原料太少了，”我們希望更多的污泥處理企業(yè)運(yùn)用生物瀝浸技術(shù)處理污泥，多為我們提供些原料”。
未來需要基數(shù)支撐與政策支持
微生物瀝浸與常規(guī)的物理化學(xué)脫水相比較具有獨(dú)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(yīng)用也都面臨著諸多的問題。據(jù)周立祥介紹，我國已建的污水處理廠大部分都沒有預(yù)留污泥處理的空間，這就為未來污泥的處置增加了難度和運(yùn)營成本，另外，污泥處置過程的監(jiān)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(fèi)用，在很大程度上影響到污泥處置與資源化的市場推動，等等。
周立祥認(rèn)為，污泥有機(jī)質(zhì)和氮磷養(yǎng)分豐富，將符合園林綠化或土地改良泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的污泥土地利用，是實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分循環(huán)的最好途徑，這在美國和歐盟等許多發(fā)達(dá)國家所占比重較大。總之，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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