生物瀝浸技術讓污泥變廢為寶

◎ 本刊記者 周 燁

日前，住房和城鄉建設部、生態環境部、發展改革委聯合印發了《城鎮污水處理提質增效三年行動方案（2019—2021 年）》，隨后遼寧、安徽、甘肅等省份陸續公布了實施方案，新一輪污水廠“提標改造”已經在路上。

污泥和污水恰似一對“孿生兄弟”，污泥是污水處理的衍生品，分為市政污泥和工業污泥兩大類。由于它通常內含有害重金屬、病原微生物，以及大量難降解物質等，處理不徹底的話，會給環境帶來二次污染。與此同時，又因為它富含有機質和氮磷等養分，處理得當則還是一種寶貴的資源，比如，可用來制作園林綠化基質或有機肥。

南京農業大學固體廢棄物研究所所長周立祥教授自1987 年以來一直從事著污泥處理與資源化利用的相關科研和產業實踐，是我國最早從事并系統開展污泥研究的學者之一。通過20 多年的努力，周教授和他的科研團隊在國際上率先推出了污泥生物瀝浸處理技術，并通過工程化應用“變廢為寶”。這也給污泥處理帶來了一次技術革命。

技術創新，為污泥處理“另辟蹊徑”

據了解，污泥的不規范處置已成為我國土壤和水環境中一個重要污染源，由此引發的重大污染事件和群體事件時有發生。

周立祥介紹，污泥水分含量高（80%左右），粘性強，存在惡臭、重金屬、病原物等有害成分，嚴重影響到了其包括焚燒、填埋、堆肥后土地利用等后續處置和利用。因此，設法大幅降低污泥水分含量以使污泥減容（量）、去除污泥中有害物質并實現資源化利用，是化解污泥處理難題的最佳方法。

污泥處理是項系統工程，其處置工藝如今可謂是百花齊放。然而由于各種原因，我國對污泥的有效處置率并不高，也未能形成具有引領污泥處理處置行業的工藝路線。

周立祥說，以國內外現行的“添加大量石灰-三氯化鐵等化學藥劑對污泥進行調理，然后通過隔膜廂式壓濾脫水”的工藝為例，它雖然也能實現污泥的深度脫水，但是因大量引入無機物質，實際上增加了污泥干物質量，降低了污泥有機質和熱值，污泥泥餅pH 過高，影響污泥的后續資源化利用，而且無法去除重金屬等有害物質。

“技術本身的局限性，是導致諸多工藝未能大規模工程化應用的重要原因。”他說。

早在1999 年，周立祥便開始了以去除污泥重金屬和深度脫水為目標的生物瀝浸技術研究，經過前后20 多年的奮戰，研發了污泥微生物調理法，即“污泥生物瀝浸法（技術）”。這套工藝簡單來說，就是在城市污水處理廠的濃縮污泥（含水約97%）中接種復合微生物，再加入少量特定營養物質，曝氣處理一段時間后，使污泥的pH 值降低，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程。

“這是國內外污泥深度脫水領域在物理、化學調理之外開辟的第三種方法，即生物調理。其中發揮關鍵作用的復合微生物主要由嗜酸性自養菌和耐酸性異養菌組成，它們借助氧化等作用，可降低污泥pH 值，使原來的難溶性重金屬溶解為水相重金屬，進而可被沉淀去除；當個頭更小的自養菌替代原來的異養菌成為優勢菌，可以令污泥中的菌膠團破碎，進而成功釋放出原來包裹在菌膠團中的水分，實現污泥脫水；復合微生物對硫化物、硫化氫的氧化作用，可以實現除臭；它們投入工作后打造的低pH 值和氧化環境，還能絞殺不適應這類環境的病原菌，具備殺菌作用。”周立祥介紹。

整體來看，污泥微生物調理的優點在于，無需添加任何絮凝劑，深度脫水后的生物瀝浸泥餅無臭，可大幅降低重金屬，且不會損害污泥有機質等養分，由于有機質等有益成分高，堆肥后的污泥可用于園林綠化，實現污泥資源化利用。

產業攜手，助污水處理實現“水泥并重”

作為中國現代農學高等教育的重要發祥地，南京農業大學一直以來都很重視研究成果的產業化，努力將“論文寫在大地上”，近年學校將產學研服務工作推向了新的高度。

2010 年，周立祥團隊正式將生物瀝浸技術推向工程應用，在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。之后，通過產學研合作，他們又先后在寧波、哈爾濱、長春、嘉興、西安、鄭州、桂林、南寧、汕頭等數十家大中型城鎮污水處理廠、工業和大型畜禽養殖企業污水處理站及餐廚垃圾處理廠推廣應用團隊的生物瀝浸技術，日處理各類污泥高達6000多噸。

為推進污泥的資源化利用，周立祥團隊于2012 年攜手北京中科國通環保工程技術股份有限公司和無錫新利環保生物科技有限公司在無錫蘆村污水處理廠建成了國際上第一個生物瀝浸污泥堆肥廠。據了解，該系統設計的生物瀝浸污泥日處理能力為100 噸，較好地解決了常規污泥堆肥需要大量輔料、占地多、操作不便、產品質量低和運行成本高等一系列問題，堆肥直接運行成本僅為常規污泥堆肥的40%，年產營養土15000 多噸，年新增產值近650萬元，實現了極好的環境經濟效益。之后，該工藝同樣得到了迅速推廣。

2012 年建成運行的寧波三菱化學有限公司化工污泥生物瀝浸處理工程，是周立祥和團隊在工程規模上接受的第一個化工污泥處理項目。初始階段還經歷了一些波折，該工程在2012 年10 月建成投產，最初效果非常理想，可一個多月后，脫水效果越來越差，直至完全癱瘓。情況緊急，周立祥立即帶領團隊趕赴現場，經過高強度的科研攻關，他們成功找到了失敗的原因：投入的復合微生物與污泥接觸時間長了以后發生了慢性中毒。隨后周立祥與團隊立即改進工藝方案，縮短了微生物的接觸時間，結果一舉成功。工程系統在2個月后全面恢復生產并始終非常穩定地運行。該項目作為團隊為產學研成果產業化保駕護航最成功的案例之一，這次經歷給周立祥和團隊留下了深刻的記憶。

周立祥團隊的生物瀝浸技術的產業化，也成為了南京農業大學技術成果轉化和產學研合作最為成功的典型案例之一。該成果先后獲得教育部技術發明一等獎（2016 年）、中國專利優秀獎（2018 年）、環境技術進步獎一等獎（2021 年）等多項獎勵。

住房和城鄉建設部“全國城鎮污水處理管理信息系統”數據統計，近年來我國已建成城鎮污水處理廠4000 多座，污水處理能力達2 億多立方/日。然而，與之形成對照的是“重水輕泥”問題突出，長久以來我國對污泥處理處置設施的建設重視不夠、投資不足，造成了大量的城鎮污泥未得到有效處置，污泥問題凸顯。

“作為從事污泥研究數十年的一位老兵，自然責無旁貸。接下來，我們將繼續圍繞國家戰略需求，矢志創新，不斷推動自主創新技術繼續向前發展，同時盡力推動其產業化應用，也希望國家在頂層設計、宏觀政策方面，能夠為技術應用突破傳統壁壘，創造更好的環境。” 周立祥說。