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污水处理厂净化了水，却留下了泥。图片来源：百度图片 “十二五”期间，我国已投资347亿元用于污泥处理处置，而在“十三五”时期，污泥处理处置仍将是重点。生物沥浸技术被证实是一种既能提高污泥脱水性能又能去除重金属的生物方法，有望让污泥变废为宝。 ■本报记者 李惠钰 “重水轻泥”是我国污水处理长期以来的沉疴，大量污泥随意外运、简单填埋或堆放，已经致使许多城市“毒泥围城”，污泥的不规范处置已成为我国新的环境污染源。 “十二五”期间，我国已投资347亿元用于污泥处理处置，而在“十三五”时期，污泥处理处置仍将是重点。 不过，由于污泥高含水率和重金属的存在，对其处理技术也提出了更高的要求，相比城镇污泥，制革、电镀等行业所产生的污泥成分则更为复杂，处理难度也随之加大。 生物沥浸技术被证实是一种既能提高污泥脱水性能又能去除重金属的生物方法，有望让污泥变废为宝。 50%污泥未无害化处理 污水处理厂净化了水，却留下了“泥”：它们是污水处理过程中所产生的沉淀物，每天全国污水处理厂产生含水高达80%左右的黑臭污泥近9万吨，此外，还有数量庞大的含有毒有害污染物的工业企业污泥。据统计，我国污泥年产量高达约7000万吨，包括约3500万吨的市政污泥和3500万吨的工业污泥。 住建部城建司水务处处长曹燕进2014年曾公开表示，中国近50%的城市污泥未做到无害化处理。大部分污泥没有得到妥善的处置和利用，面临再次污染环境的风险。 “如果污水处理厂产生的污泥得不到及时处理，就会导致厂内大量污泥积压，这不仅会影响污水处理厂的正常运营，严重了甚至还可能造成污水处理系统的全面瘫痪。”一位环境治理专家对《中国科学报》记者说。 然而，由于我国长期受“重水轻泥”思想的影响，以及污泥处理技术落后与资金的短缺，导致诸多城镇污水处理厂并未实现污泥的稳定化处理。 据记者了解，我国80%的污水处理厂都建有污泥的浓缩脱水设施，能达到一定程度的减量化，但大部分污泥未经稳定化处理，导致污泥中含有的恶臭物质、病原体、持久性有机污染物等容易从污水转移到陆地，使污染物进一步扩散，这也使已经建成投运的污水处理设施的环境减排效益大打折扣。 “现在，我国大部分污泥都没有得到合理的处置，采用比较多的方式是填埋，而填埋有可能使重金属及其他有害物质下渗，进一步污染环境。”郑州大学环境生态工程研究所副所长李永红表示，现在的污泥技术压滤之后含水率在80%左右，污泥比较松软，填埋下去的污泥容易出现皱褶，运输的机械还会发生滑坡，因此并不提倡填埋这种污泥处理方式。 李永红称，处理污泥的方法还有焚烧、发电、干化、堆肥等，但焚烧会产生一些气体污染物，带来二次污染，成本也比较高；干化和发电同样成本高企；而对于堆肥来讲，重金属仍是一个问题，且若污泥的pH值较高，亦不适合堆肥。 “因此，寻找其他技术还具有很大的市场。”李永红说。 生物技术成治理良方 污泥的最终归宿到底在哪儿？记者了解到，生物沥浸技术有望成为突破口。 “生物沥浸实际上是一种微生物技术。”南京农业大学资源与环境科学学院教授周立祥介绍，污泥生物沥浸工艺是在城市污水处理厂的浓缩污泥（含水约97%）中接种复合微生物，并在运行中投加少量的营养物质，经曝气处理约48小时，使污泥pH值降至2~5，继而完成除臭、杀灭病原菌、脱出重金属及大幅改善污泥脱水性的生物处理过程。 这些复合微生物主要是由嗜酸性自养菌和嗜酸性异养菌组成。嗜酸性自养菌以硫杆菌为主，是生物沥浸技术的主要工作微生物，如嗜酸性氧化硫硫杆菌、铁氧化钩端螺旋菌等；嗜酸性异养菌包括耐酸性的红酵母菌、地霉属、丝状真菌等五六种。 周立祥表示，污泥中重金属以硫化物、碳酸盐形式和有机结合态等不溶性形态存在。在硫杆菌作用下，污泥pH值会降低，难溶性的硫化物会氧化为可溶性的硫酸盐，难溶性重金属就会从污泥里溶解进入水相，进入水相的重金属，往往可加沉淀剂进行沉淀去除。 另外，生物沥浸技术中的自养菌个体小，且分泌的胞外聚合物（EPS）是异养菌的1/10，所以想方设法让自养菌在污泥脱水体系中占绝对优势，这样就能使自养菌替代原来的异养菌，成为优势菌。 “这样就会使原来活性污泥中的菌胶团破碎，包裹在其中的毛细管水就会释放出来，又由于低的EPS，会使得污泥很好脱水。因此，以自养菌为主的生物沥浸污泥不需要加任何絮凝剂，即可脱水到60%以下。”周立祥说。 不仅如此，由于硫杆菌具有很强的氧化性，能够将硫化物、硫化氢这些往往会导致污泥发臭的物质氧化，因此除臭效果好。生物沥浸创造的低pH值和氧化环境，还会使得病原菌不适应这一环境，因此有杀菌作用。 周立祥称，生物沥浸不会损害污泥有机质等养分，由于污泥含有机质高，堆肥后的污泥可用于园林绿化，用作营养土。李永红则补充道，生物沥浸技术处理的污泥不仅可以做到减容，有机质含量还没有减少，因此用于堆肥是其优势之一。另外，由于生物沥浸处理后污泥中的寄生虫、有害菌、虫卵能够被杀死，用于堆肥也能够解决一个隐患。 工程化利用仍遇挑战 目前，污泥生物沥浸及资源化利用技术已经在全国多个污水处理厂或企业得到应用。通过该技术，如今污泥处理量能达到2200吨/日，预计今年年底将达到3000吨/日。 “生物沥浸的技术是源于微生物的方法，只要我们能很好掌握微生物知识和相关设备运行要求及参数，就能让这个技术良好运行。”周立祥说。 他同时指出，生物沥浸最需要改进的重要一点是，反应时间比较长，比如说若要去除重金属，反应时间通常需要48小时。这几年，周立祥团队也一直在攻克这个问题，“目前我们已经能有效地降低反应时间，使得效率提高3~5倍。” 另外，生物沥浸技术在工程化过程中还会受多种因素的影响。比如，温度会影响微生物的生长和繁殖，一般而言，最适温度是25~35℃，反应器温度最好高于15℃；污泥浓度会影响生物沥浸需要的时间，浓度越高时间越长；有毒物质比如说杀菌剂、消毒水进入污泥系统，也会对生物沥浸有负面影响。 而想要使生物沥浸大规模工程化应用，目前来说还面临一些问题。上述环境治理专家指出，由于我国大部分污水处理厂都没有预留污泥处理的空间，这就对污泥的处置增加了难度和运营成本。另外，目前许多地方政府未能明确列支污泥处置费用，这在很大程度上也影响到污泥处置的市场推动。所以，除了技术上的支撑，污泥处理还需要更多政策上的支持。 《中国科学报》 (2016-04-05 第6版 前沿) |
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