生物酶催化技術處置污泥的應用研究

齊愛玖，孫祥章，王貴成

（福州晨翔環保工程有限公司，福州 350000）

根據環保部門的測算，全國污水處理廠每年產生含水率為80%的污泥約3000萬噸，而且以每年15%的數量遞增。污泥中含有大量有機物和豐富的氮磷等營養物質，以及重金屬、鹽類、致病菌和寄生蟲等有害成分，處置不當就會引發環境衛生和污染問題。根據相關調查分析，目前我國污泥處理處置的主要方法中，污泥農用約占44.8%、陸地填埋約占31%、其它處置約10.5%、沒有處置的約13.7%。沒有得到任何處置的污泥給環境帶來的污染危害是巨大的，這部分污泥處于一種無序的、混亂狀態，大量污泥隨意堆放、填埋，造成地表水和地下水污染；尤其是污泥中的病原菌、重金屬和有毒有害有機物對人類健康和生存環境存在潛在的威脅。

采用生物酶催化技術處理污泥，大量實際應用結果表明，處理效果好、運行成本低、操作簡便，污泥可得到減量化、資源化。

1 污泥的水質特征

污泥是污水處理的副產物，污泥一詞并不是一個嚴格的科學定義，簡單來說，污泥是由可沉淀的固體顆粒物組成的，也只有沉淀下來的固體才形成污泥。

由于污泥具有以下幾個主要特征，使得其不同于其它類型的固體廢物。

（1）含水率高達70%～80%，這部分水分難以焚燒，運輸成本高，堆放時占地面積大，直接填埋會使填埋場提前報廢。

（2）微生物、病原體的含量高，若不加處理就直接施用或棄置，可能會對食物鏈造成污染。

（3）惡臭污染環境，在堆放時還向大氣排放溫室氣體。

（4）超細粉末在熱干化處理過程中存在易爆危險。

（5）含有復雜的重金屬、鹽類等成分，如果不加控制地施用，將污染土地，甚至會造成耕地的不可逆退化。目前污泥的危害還鮮為人知，常常被非法取用，造成土壤板結、重金屬積累超標，人類居住環境被破壞和食物被污染。

（6）含有大量N、P、K和有機質等可利用成分，全面安全處理需要較高的技術。

國內城市污水處理廠污泥的這些特性，使我們面臨的問題比發達國家更加棘手。一是污泥填埋產生的滲濾液量大，污染物濃度高；二是污泥中的脂肪和蛋白質含量低，污泥厭氧消化時，分解單位質量有機物的沼氣產量低；三是污泥的有機物含量低。我國城市污水處理廠污泥中的有機物平均含量約為36.6%，資源回收率低，堆肥質量差。多年來，我國十分注重借鑒或引進國外的技術和設備，但實踐表明，國外的技術和設備在我國并不完全適用。因此需進一步認識我國城市污水處理廠污泥的特性和產生的影響，加強針對性研究和實踐，開發適合國情的技術和設備。

2 污泥的處理處置方法

由于我國的城市居民食品結構與發達國家不同，因而由食物產生的廢棄物的成分也不盡相同。我國居民消費的肉類和奶制品較少，因而污泥所含有機物中的淀粉、糖類、纖維素等碳水化合物含量高（50%），脂肪和蛋白質含量低（脂肪為20%，蛋白質為30%）；而西方發達國家污泥中的有機物含量較高，脂肪和蛋白質含量均高于我國。我國居民住宅的衛生設施也還不十分完善，城市公共廁所占的比例較大，這部分污水大多未接入下水道，因此導致城市污水處理廠污泥的有機物含量較低。

據報道，從世界范圍看，城市污水污泥的處置途徑包括土地利用、衛生填埋、焚燒處理和水體消納等方法，這些方法都能夠容納大量的城市污水污泥，但因國家的不同應用情況也有所不同。

干化焚燒，能較有效完全地處理城市污泥，但會消耗大量能源，并需要進行大氣污染的治理，處置費用高；填埋法受到用地的限制；投海會污染海洋，對海洋生態系統和人類食物鏈會造成威脅，國際公約已明令禁止；用堆肥法處理后的城市污泥進行農業利用，具有經濟簡便、可資源化等優點，已引起廣泛重視，是目前呼聲最高的處理途徑。我國自20世紀80年代初第一座污水處理廠——天津紀莊子污水處理廠建成投產后，污泥即由附近郊區農民用于農田。其后北京高碑店等污水處理廠的污泥也均用于農田。隨著城市污水污泥產生量和污水處理廠的逐漸增多，目前我國已開始將污水處理廠污泥用于土地填埋和城市綠化，并將污泥作基質，制作復合肥用于農業等。但在國內，總的狀況還是以污泥土地利用的形式為主，將污泥用于農業。但同時由于國內在污泥管理方面對污泥所含病原菌、重金屬和有毒有機物等理化指標及臭氣等感官指標控制的重視程度還不夠高，因此限制了對污泥的進一步處置利用。

國內的污泥處置，即最終出路存在嚴重問題，多數污泥沒有得到妥善的處置，隨意拋棄、傾倒的現象普遍存在，由此引起的二次污染問題已不容忽視，并在一定程度上甚至抵消了污染減排的成果。一些地區還因污泥處置不當，引發了環境污染事件。污泥散發的臭氣污染空氣，病原菌對人類健康產生威脅，重金屬和有毒有害有機物污染地表和地下水系統。造成這種現象的原因可以歸納如下：1）由于國內污泥處理處置的起步較晚，許多城市沒有將污泥處置場所納入城市總體規劃，以致很多污水處理廠難以找到合適的污泥處置方法和污泥棄置場所；2）我國污泥利用的基礎薄弱，人們對污泥利用的認識存在嚴重不足，對污泥的最終處置問題缺乏關注，給一些有害污泥的最終處置留下了隱患；3）污泥的利用率不高，仍有一部分污水處理廠的污泥只經貯存即由環衛部門外運至市郊直接堆放，尤其是國內一些南方城市很多采用這種方式。這些處置方式既影響了污水處理廠的正常運行，同時隨意堆放的污泥又可能產生二次污染，造成污泥資源的浪費。因此，應進一步認識我國城市污水處理廠污泥的特性和產生的影響，加強針對性研究和實踐，開發適合國情的技術和設備是我國當前面臨的問題及研究熱點，發展污泥高效處理處置技術以解決不斷增長的污水污泥。

3 生物酶催化技術

生物酶催化技術的開發與應用為污泥的處理處置提供了新的技術手段。

3.1 生物酶催化技術處理處置污泥的機理

將生物酶催化技術應用于污泥的處理處置，是采用不同于普通微生物菌的系列生物酶結合技術，通過酶打開污染物質中復雜的化學鏈，將其迅速降解為小分子，從高分子有機物降解為低分子有機物或CO2、H2O等無機物，即通過生物酶催化作用將污泥中的長鏈分子轉變成小分子，將多糖、纖維素轉變成蛋白質、氨基酸，最后降解為無機物，生物酶催化技術可使污泥中的泥水快速分離，大量的上清液排出，減少了污泥體積，實現了減量化的目的，大大降低污泥的處理費用。

與其他污泥處理處置方法相比，酶處理法具有催化效能高、反應條件溫和、對污泥質量及設備情況要求較低，反應速度快，對溫度、濃度和有毒物質適應范圍廣，可以重復使用等優點。

3.2 生物酶催化技術特點

生物酶催化技術與產品可將污泥中難降解的有機物分解成易生物降解的小分子物質，大大降低污染物濃度，減少污泥體積，提高污染物的去除效果，為多功能的環境友好型產品。

（1）替代現有傳統藥劑，可降低30%～50%處理成本。

（2）去除COD效果明顯，特別是消解氨氮有特效。

（3）提高處理效率與處理量，使處理后的污泥減量化、穩定化、無害化、資源化，可使剩余污泥減量50%左右。

（4）生物酶催化技術使用方便，容易操作，效果穩定，環境友好。

（5）能改善場站周邊環境，除臭味，去蚊蠅。

4 生物酶催化技術在污泥處理處置中的應用

4.1 城市污水處理廠污泥的處理處置

某城市污水處理廠日處理能力為1萬立方米，污泥處理工藝為濃縮-機械脫水-外運處理，平均一周外運一次。目前采用復合生物酶技術進行處理處置污泥，由于其中的特選生物酶可直接降解污泥中的難降解高濃度高分子有機物，使污泥體積減少，提高污泥中的污染物去除效果，達到減量化的作用，即15～20天外運一次，污泥減量效果達到50%以上，降低了運行成本和勞動強度，并減少了對環境的污染。

4.2 工業廢水處理站污泥的處理處置

某大型食品公司廢水處理站，日處理屠宰廢水3500噸，平均每天產泥量為10噸，該污泥經過處理可作為田間有機肥使用。處理過程：將污水處理站初沉池和二沉池中的污泥由泵送入污泥處理池中，同時將復合酶催化劑均勻投加到污泥處理池中，復合生物酶包括以下各組分：CX-1、CX-2、CX-3、CX-4、CX-5、CX-6、固氮菌、有機磷細菌、無機磷細菌、鉀細菌及其他組分。并且通過攪拌器使污泥與酶催化劑充分混合，靜置處理5～10小時，再經過常用的設備壓濾機進行脫水，泥水分離，得到含水率低于50%的泥餅，打包裝車清運送至田間做有機肥。此種生物催化處理有機肥經過生物酶催化作用，高效保留了污泥中的有效組分，去除或轉化無用成分，并使污泥中的重金屬鈍化，催化效率高，無異味，殺菌滅卵，不但有機質含量高，而且還含有大量的有益菌。同時處理成本較低，操作簡便。

5 結語

污水處理廠污泥的處理處置及其無害化是世界各國共同重視的問題之一。隨著城市化的發展，污泥產生量也將大大增加，應用生物酶催化技術處理處置污泥，已取得了顯著效果。采用針對性生物酶可直接分解污泥中的主要難降解高濃度高分子有機污染物。在污泥的處理處置工藝中，投加專性生物酶，通過特殊生物酶的催化作用，可減少污泥體積、提高污染物的去除效果、達到減量化的目的，并且在運行過程中，或降低運行成本和工作強度，減少對環境的污染。同時還可使污泥農用，為發展研究其它的資源化方式提供了有力途徑。

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