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脫水前待處理的液態污泥

對液態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3000多家污水處理廠。

　　這頭進，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生的沉淀物，每天全國污水處理廠產生含水高達80%左右的黑臭污泥近9萬噸，此外，還有數量龐大的含有毒有害污染物的工業企業污泥，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境的風險。

　　污泥同污水一樣，讓城市不堪重負。專家稱，污泥不規范處置已成為我國土壤和水環境中一個新的環境污染源，甚至部分抵消了污水處理廠凈化環境的功效。

　　有什么方法可以讓這些污泥“洗心革面”回歸自然呢？

　　南京農業大學周立祥教授和他的科研團隊用了13年時間，在國際上首先推出污泥生物瀝浸處理技術并實現工程化應用，達到了污泥深度脫水和無害化，同時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。

　　這項技術不僅可以使濕污泥水含量降到60%以下，同時還可以去除臭味、重金屬、病原菌等有害物質，一舉數得。尤其它可以在常溫常壓下進行，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。經過該技術處理后的污泥在壓濾時產生的壓濾水，水質清澈，無色無異味。

　　每年節約1100萬噸標準煤？

　　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，結果將會怎樣呢？

　　截至2012年4月份，我國累計建成城鎮污水處理廠3184座，每天產生黑臭污泥約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”，它的有機質高達50%以上，與有機肥相當；

　　如果將這4.5萬噸的半干化污泥餅稍加晾干進行焚燒，則不需加任何輔助燃料，還能產生熱量，與處理前污泥焚燒相比，則每年節約相當于1100萬噸標準煤；

　　如果將這4.5萬噸的“土”進行高溫發酵深度加工，制作成園林綠化用的有機肥、營養土或營養基質，若以每頓300—400元的較低價格出售，則每天可以創造約1000萬元人民幣經濟效益；

　　如果我們拿這些有機質含量在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。在相當長的一段時間，大量的污泥成為政府環境工程中的重負，政府和社會為污泥處理付出了相當大的財力、物力、人力和環境代價。相當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性難題沒有得到解決。

　　“制約污泥處置或資源化的兩大技術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是其重要前提，例如我國對城鎮污泥進入垃圾場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，投資設備和運營設備費用也很昂貴。目前存在的污泥干化技術主要有熱（半）干化和機械深度脫水半干化（指污泥含水率達到60%以下）。然而這兩種技術都有各自的缺陷，前者面臨著產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過預先的調理，不然無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新型技術。它的誕生可能使我們對污泥的處理進入到一個新的時代。

　　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，它的主要優點在于在實現污泥深度脫水和無害化的同時，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，該技術不僅可以使濕污泥水含量降到60%以下，同時還去除臭味、重金屬、病原菌等有害物質，一舉數得。尤其它可以在常溫常壓下進行，能耗低。

　　早期污泥生物瀝浸技術的研究，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合生長的兼性嗜酸異樣菌所產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的一種技術。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，同時通過介質的酸化，可將污泥中的重金屬溶解進入液相，再通過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，體積縮小到原來脫水污泥的一半不到。對于這一點，周立祥認為它的機理相當復雜，目前還沒有找到非常明確的原因。可能是因為生物瀝浸的反應過程中，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菌為主。也可能因為生物瀝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。總之，經過生物瀝浸方法處理過后的污泥更容易脫水。

　　生物瀝浸技術除臭效果極為顯著，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，而這些物質恰好是嗜酸性硫桿菌的營養物質和能源物質。在生物瀝浸過程中，這些物質能很快被微生物利用，不但反應過程無臭，生物瀝浸處理并機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到99%以上。

　　這項成果在2006年8月江蘇省科技廳組織的科學技術成果鑒定會上已被鑒定為原始創新技術成果，由我國環境工程界著名專家組成的鑒定委員會一致認為，該項研究成果既有理論又有工程實踐，具有原始創新性和實用性。此外，該成果先后獲得教育部技術發明獎、國家環境保護科學技術獎和江蘇省建設科學技術獎等。

　　取得良好示范效果

　　從1999年開始研究“微生物瀝浸”技術到2006年通過江蘇省科技廳組織的鑒定會，7年的時間，周立祥以及他的科研團隊完成了“微生物瀝浸”技術的研究。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，江蘇無錫太湖新城污水處理廠建立起國內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—焚燒發電和污泥生物瀝浸處理——高溫發酵土地利用。同時采用移動式工作站，在全國各地20多家企業進行實地示范，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—高溫發酵（園林用肥和營養基質）”，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保工程技術有限公司投資運營，后段生物瀝浸高溫發酵制備園林用肥和營養基質部分則由無錫新利環保生物科技有限公司投資運營，實現了“投入—產出”一條龍產業鏈。

　　“我們一個月生產一千噸左右，全都銷售完了，有多少可以銷多少，就是原料太少了。”無錫興利環保生物科技有限公司總經理李喆介紹，據李經理介紹，這種由污泥做原料經過污泥生物瀝浸處理—高溫發酵“工藝生產出來的”高效營養土“一噸的出廠價格在300元左右，價格比較低廉，但產品有機質和氮磷等營養物質卻很高，比一般有機肥高很多，市場前景很好，就是現在原料太少了，”我們希望更多的污泥處理企業運用生物瀝浸技術處理污泥，多為我們提供些原料”。

　　未來需要基數支撐與政策支持

　　微生物瀝浸與常規的物理化學脫水相比較具有獨特的優勢，但是，我國污泥處理與資源化新技術的推廣和應用也都面臨著諸多的問題。據周立祥介紹，我國已建的污水處理廠大部分都沒有預留污泥處理的空間，這就為未來污泥的處置增加了難度和運營成本，另外，污泥處置過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推動，等等。

　　周立祥認為，污泥有機質和氮磷養分豐富，將符合園林綠化或土地改良泥質標準的污泥土地利用，是實現養分循環的最好途徑，這在美國和歐盟等許多發達國家所占比重較大。總之，污泥處理需要先進技術的支撐，更需要相關政策的支持。