脫水前待處理的液態(tài)污泥
對(duì)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(guó)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(guó)污水處理廠產(chǎn)生含水高達(dá)80%左右的黑臭污泥近9萬(wàn)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(guó)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(guó)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(wú)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(wú)色無(wú)異味。
每年節(jié)約1100萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤？
資料顯示，我國(guó)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(kù)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(guó)的環(huán)境問題，要求我們對(duì)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(huì)怎樣呢？
截至2012年4月份，我國(guó)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(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(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(jié)約相當(dāng)于1100萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)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(jī)肥、營(yíng)養(yǎng)土或營(yíng)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(wàn)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(zhǎng)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(huì)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(guó)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(guó)對(duì)城鎮(zhèn)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(yù)處理到含水量在60%以下。而對(duì)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(yíng)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(wú)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(duì)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(duì)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(xiàn)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(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(zhǎng)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?gòu)幕旌象w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(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(lái)脫水污泥的一半不到。對(duì)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(huì)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(duì)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(yíng)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(wú)臭，生物瀝浸處理并機(jī)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(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(huì)上已被鑒定為原始創(chuàng)新技術(shù)成果，由我國(guó)環(huán)境工程界著名專家組成的鑒定委員會(huì)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(jiǎng)、國(guó)家環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)和江蘇省建設(shè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)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(huì)，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(wú)錫太湖新城污水處理廠建立起國(guó)內(nèi)外第一座污泥生物瀝浸處理工廠，也是國(guó)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(dòng)式工作站，在全國(guó)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(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(guó)通環(huán)保工程技術(shù)有限公司投資運(yùn)營(yíng)，后段生物瀝浸高溫發(fā)酵制備園林用肥和營(yíng)養(yǎng)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(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)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，全都銷售完了，有多少可以銷多少，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(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(lái)的”高效營(yíng)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)卻很高，比一般有機(jī)肥高很多，市場(chǎng)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(lái)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(shì)，但是，我國(guó)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(guó)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(lái)污泥的處置增加了難度和運(yùn)營(yíng)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(chǎng)推動(dòng)，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(guó)和歐盟等許多發(fā)達(dá)國(guó)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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