污水處理廠凈化了水，卻留下了泥。圖片來(lái)源：百度圖片
“十二五”期間，我國(guó)已投資347億元用于污泥處理處置，而在“十三五”時(shí)期，污泥處理處置仍將是重點(diǎn)。生物瀝浸技術(shù)被證實(shí)是一種既能提高污泥脫水性能又能去除重金屬的生物方法，有望讓污泥變廢為寶。
■本報(bào)記者 李惠鈺
“重水輕泥”是我國(guó)污水處理長(zhǎng)期以來(lái)的沉疴，大量污泥隨意外運(yùn)、簡(jiǎn)單填埋或堆放，已經(jīng)致使許多城市“毒泥圍城”，污泥的不規(guī)范處置已成為我國(guó)新的環(huán)境污染源。
“十二五”期間，我國(guó)已投資347億元用于污泥處理處置，而在“十三五”時(shí)期，污泥處理處置仍將是重點(diǎn)。
不過(guò)，由于污泥高含水率和重金屬的存在，對(duì)其處理技術(shù)也提出了更高的要求，相比城鎮(zhèn)污泥，制革、電鍍等行業(yè)所產(chǎn)生的污泥成分則更為復(fù)雜，處理難度也隨之加大。
生物瀝浸技術(shù)被證實(shí)是一種既能提高污泥脫水性能又能去除重金屬的生物方法，有望讓污泥變廢為寶。
50%污泥未無(wú)害化處理
污水處理廠凈化了水，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(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。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)污泥年產(chǎn)量高達(dá)約7000萬(wàn)噸，包括約3500萬(wàn)噸的市政污泥和3500萬(wàn)噸的工業(yè)污泥。
住建部城建司水務(wù)處處長(zhǎng)曹燕進(jìn)2014年曾公開表示，中國(guó)近50%的城市污泥未做到無(wú)害化處理。大部分污泥沒(méi)有得到妥善的處置和利用，面臨再次污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。
“如果污水處理廠產(chǎn)生的污泥得不到及時(shí)處理，就會(huì)導(dǎo)致廠內(nèi)大量污泥積壓，這不僅會(huì)影響污水處理廠的正常運(yùn)營(yíng)，嚴(yán)重了甚至還可能造成污水處理系統(tǒng)的全面癱瘓。”一位環(huán)境治理專家對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者說(shuō)。
然而，由于我國(guó)長(zhǎng)期受“重水輕泥”思想的影響，以及污泥處理技術(shù)落后與資金的短缺，導(dǎo)致諸多城鎮(zhèn)污水處理廠并未實(shí)現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化處理。
據(jù)記者了解，我國(guó)80%的污水處理廠都建有污泥的濃縮脫水設(shè)施，能達(dá)到一定程度的減量化，但大部分污泥未經(jīng)穩(wěn)定化處理，導(dǎo)致污泥中含有的惡臭物質(zhì)、病原體、持久性有機(jī)污染物等容易從污水轉(zhuǎn)移到陸地，使污染物進(jìn)一步擴(kuò)散，這也使已經(jīng)建成投運(yùn)的污水處理設(shè)施的環(huán)境減排效益大打折扣。
“現(xiàn)在，我國(guó)大部分污泥都沒(méi)有得到合理的處置，采用比較多的方式是填埋，而填埋有可能使重金屬及其他有害物質(zhì)下滲，進(jìn)一步污染環(huán)境。”鄭州大學(xué)環(huán)境生態(tài)工程研究所副所長(zhǎng)李永紅表示，現(xiàn)在的污泥技術(shù)壓濾之后含水率在80%左右，污泥比較松軟，填埋下去的污泥容易出現(xiàn)皺褶，運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械還會(huì)發(fā)生滑坡，因此并不提倡填埋這種污泥處理方式。
李永紅稱，處理污泥的方法還有焚燒、發(fā)電、干化、堆肥等，但焚燒會(huì)產(chǎn)生一些氣體污染物，帶來(lái)二次污染，成本也比較高；干化和發(fā)電同樣成本高企；而對(duì)于堆肥來(lái)講，重金屬仍是一個(gè)問(wèn)題，且若污泥的pH值較高，亦不適合堆肥。
“因此，尋找其他技術(shù)還具有很大的市場(chǎng)。”李永紅說(shuō)。
生物技術(shù)成治理良方
污泥的最終歸宿到底在哪兒？記者了解到，生物瀝浸技術(shù)有望成為突破口。
“生物瀝浸實(shí)際上是一種微生物技術(shù)?！蹦暇┺r(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院教授周立祥介紹，污泥生物瀝浸工藝是在城市污水處理廠的濃縮污泥（含水約97%）中接種復(fù)合微生物，并在運(yùn)行中投加少量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)曝氣處理約48小時(shí)，使污泥pH值降至2~5，繼而完成除臭、殺滅病原菌、脫出重金屬及大幅改善污泥脫水性的生物處理過(guò)程。
這些復(fù)合微生物主要是由嗜酸性自養(yǎng)菌和嗜酸性異養(yǎng)菌組成。嗜酸性自養(yǎng)菌以硫桿菌為主，是生物瀝浸技術(shù)的主要工作微生物，如嗜酸性氧化硫硫桿菌、鐵氧化鉤端螺旋菌等；嗜酸性異養(yǎng)菌包括耐酸性的紅酵母菌、地霉屬、絲狀真菌等五六種。
周立祥表示，污泥中重金屬以硫化物、碳酸鹽形式和有機(jī)結(jié)合態(tài)等不溶性形態(tài)存在。在硫桿菌作用下，污泥pH值會(huì)降低，難溶性的硫化物會(huì)氧化為可溶性的硫酸鹽，難溶性重金屬就會(huì)從污泥里溶解進(jìn)入水相，進(jìn)入水相的重金屬，往往可加沉淀劑進(jìn)行沉淀去除。
另外，生物瀝浸技術(shù)中的自養(yǎng)菌個(gè)體小，且分泌的胞外聚合物（EPS）是異養(yǎng)菌的1/10，所以想方設(shè)法讓自養(yǎng)菌在污泥脫水體系中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這樣就能使自養(yǎng)菌替代原來(lái)的異養(yǎng)菌，成為優(yōu)勢(shì)菌。
“這樣就會(huì)使原來(lái)活性污泥中的菌膠團(tuán)破碎，包裹在其中的毛細(xì)管水就會(huì)釋放出來(lái)，又由于低的EPS，會(huì)使得污泥很好脫水。因此，以自養(yǎng)菌為主的生物瀝浸污泥不需要加任何絮凝劑，即可脫水到60%以下。”周立祥說(shuō)。
不僅如此，由于硫桿菌具有很強(qiáng)的氧化性，能夠?qū)⒘蚧?、硫化氫這些往往會(huì)導(dǎo)致污泥發(fā)臭的物質(zhì)氧化，因此除臭效果好。生物瀝浸創(chuàng)造的低pH值和氧化環(huán)境，還會(huì)使得病原菌不適應(yīng)這一環(huán)境，因此有殺菌作用。
周立祥稱，生物瀝浸不會(huì)損害污泥有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分，由于污泥含有機(jī)質(zhì)高，堆肥后的污泥可用于園林綠化，用作營(yíng)養(yǎng)土。李永紅則補(bǔ)充道，生物瀝浸技術(shù)處理的污泥不僅可以做到減容，有機(jī)質(zhì)含量還沒(méi)有減少，因此用于堆肥是其優(yōu)勢(shì)之一。另外，由于生物瀝浸處理后污泥中的寄生蟲、有害菌、蟲卵能夠被殺死，用于堆肥也能夠解決一個(gè)隱患。
工程化利用仍遇挑戰(zhàn)
目前，污泥生物瀝浸及資源化利用技術(shù)已經(jīng)在全國(guó)多個(gè)污水處理廠或企業(yè)得到應(yīng)用。通過(guò)該技術(shù)，如今污泥處理量能達(dá)到2200噸/日，預(yù)計(jì)今年年底將達(dá)到3000噸/日。
“生物瀝浸的技術(shù)是源于微生物的方法，只要我們能很好掌握微生物知識(shí)和相關(guān)設(shè)備運(yùn)行要求及參數(shù)，就能讓這個(gè)技術(shù)良好運(yùn)行。”周立祥說(shuō)。
他同時(shí)指出，生物瀝浸最需要改進(jìn)的重要一點(diǎn)是，反應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)，比如說(shuō)若要去除重金屬，反應(yīng)時(shí)間通常需要48小時(shí)。這幾年，周立祥團(tuán)隊(duì)也一直在攻克這個(gè)問(wèn)題，“目前我們已經(jīng)能有效地降低反應(yīng)時(shí)間，使得效率提高3~5倍?！?/p>
另外，生物瀝浸技術(shù)在工程化過(guò)程中還會(huì)受多種因素的影響。比如，溫度會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)和繁殖，一般而言，最適溫度是25~35℃，反應(yīng)器溫度最好高于15℃；污泥濃度會(huì)影響生物瀝浸需要的時(shí)間，濃度越高時(shí)間越長(zhǎng)；有毒物質(zhì)比如說(shuō)殺菌劑、消毒水進(jìn)入污泥系統(tǒng)，也會(huì)對(duì)生物瀝浸有負(fù)面影響。
而想要使生物瀝浸大規(guī)模工程化應(yīng)用，目前來(lái)說(shuō)還面臨一些問(wèn)題。上述環(huán)境治理專家指出，由于我國(guó)大部分污水處理廠都沒(méi)有預(yù)留污泥處理的空間，這就對(duì)污泥的處置增加了難度和運(yùn)營(yíng)成本。另外，目前許多地方政府未能明確列支污泥處置費(fèi)用，這在很大程度上也影響到污泥處置的市場(chǎng)推動(dòng)。所以，除了技術(shù)上的支撐，污泥處理還需要更多政策上的支持。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2016-04-05 第6版 前沿)
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