2013年09月24日 來源：科學(xué)時(shí)報(bào) 作者：童岱
城市污泥無害化處理簡易流程
本報(bào)記者 童岱
20年前，中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所的陳同斌已開始做城市污泥處理處置技術(shù)的研發(fā)儲(chǔ)備，由于思路過于超前，并不被當(dāng)時(shí)的大環(huán)境看好，甚至還遭到質(zhì)疑。但現(xiàn)在，當(dāng)初的努力早已轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，并在十多個(gè)城市發(fā)揮作用。
對于我國許多城市而言，城市污泥就像頑疾，沒有太好的處理辦法，偷倒、偷排事件屢屢發(fā)生。
最近發(fā)生在浙江紹興市的鏡湖、袍江污泥偷倒事件就引發(fā)廣泛關(guān)注。盡管本月初已有兩家當(dāng)?shù)仄髽I(yè)到環(huán)保部門自首，但這樣的例子可以窺斑見豹。
如何對城市污泥更好地進(jìn)行無害化處理和資源化利用，中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所（以下簡稱地理資源所）環(huán)境修復(fù)中心主任陳同斌及其團(tuán)隊(duì)在這方面付出了近20年的時(shí)間，并聯(lián)合北京中科博聯(lián)環(huán)境工程有限公司（以下簡稱中科博聯(lián)）共同開發(fā)出一整套智能控制工程技術(shù)和設(shè)備，現(xiàn)已在15個(gè)城市應(yīng)用，并成為國內(nèi)工程應(yīng)用業(yè)績最多的技術(shù)類型；已建成的工程累計(jì)處理污泥220萬噸，直接服務(wù)人口達(dá)1500多萬。
外來“和尚”難“念經(jīng)”
相對城市垃圾而言，城市污泥的受關(guān)注程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，但問題的嚴(yán)重性早已超過普通人的想象。僅北京每天產(chǎn)生的城市污泥都已達(dá)到3000噸/天。城市污泥是在污水處理過程中產(chǎn)生的半固態(tài)或固態(tài)物質(zhì)，主要是人的糞便和尿液中的有機(jī)物和生物菌絲體。
2007~2008年，陳同斌牽頭的調(diào)查小組對全國兩岸三地144個(gè)城市的市政污水處理廠的污泥泥質(zhì)進(jìn)行了調(diào)查，這是全國第一次如此大范圍的相關(guān)調(diào)查。
“我國城市污泥泥質(zhì)的特性，決定了外來的技術(shù)難以完全適合國內(nèi)市場。”陳同斌告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，他們將調(diào)查結(jié)果與歐美國家的城市污泥泥質(zhì)做比較發(fā)現(xiàn)，我國污泥泥質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量偏低，這和我國排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有關(guān)，雨水和污水都混合在一起處理，雨水會(huì)帶來很多地表的泥沙，污泥的有機(jī)質(zhì)比率就降低了。
從他們的調(diào)查來看，我國污泥的熱值太低，70%以上的污泥不適合做焚燒處理。
國外較為普遍的厭氧消化處理方法也不適合我國，盡管一度曾作為我國的主流技術(shù)，但到現(xiàn)在能正常運(yùn)行的裝置，也屈指可數(shù)。因?yàn)槲覈勰嗄噘|(zhì)有機(jī)質(zhì)含量偏低，進(jìn)行厭氧消化的條件就不夠好，沼氣生產(chǎn)效率比國外明顯偏低，技術(shù)設(shè)備也不很配套。
“也有一些城市嘗試采購歐美國家的干化處理設(shè)備，但從目前的結(jié)果來看也并不理想。”陳同斌說。因?yàn)槲覈勰嗪嗌常瑘?jiān)硬的二氧化硅會(huì)造成干化裝置中的管道損壞，就好比在用一張砂紙不停地打磨機(jī)器一樣，因此這條路也難以走通。
當(dāng)然，也并不是說國外技術(shù)都不能在中國發(fā)揮作用，而是不能直接、盲目照搬國外技術(shù)；即便是國外的先進(jìn)技術(shù)，在中國也要經(jīng)過本土化的改進(jìn)，需要經(jīng)過大量的工程實(shí)踐才能證明其可行性。
由于處理難度大，一些城市將未處理的污泥隨意堆放現(xiàn)象嚴(yán)重，使得污泥二次污染問題成為一種環(huán)境公害。
“雇傭”微生物幫忙
從1993年以來，陳同斌就一直從事城市污泥的無害化處理技術(shù)和工程研究。“也被質(zhì)疑過，在那個(gè)年代做污泥處理技術(shù)的研究，會(huì)被人認(rèn)為"腦袋有問題"，但我將此比作"守株待兔"，污泥就是那只兔子。”
在他看來，隨著城市化進(jìn)程的加速和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市污泥問題會(huì)逐步演變成重大環(huán)境問題和社會(huì)熱點(diǎn)問題。作為科研“國家隊(duì)”，他們有必要做一些前瞻性研究和技術(shù)儲(chǔ)備。
針對我國城市污泥的特點(diǎn)和引用國外技術(shù)“不靈”的現(xiàn)狀，陳同斌及其團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一套系統(tǒng)的技術(shù)方案—智能好氧發(fā)酵技術(shù)（CTB）。
“這套技術(shù)我們"雇傭"了微生物來幫忙。”陳同斌說。這套技術(shù)的步驟，首先是根據(jù)具體的好氧發(fā)酵（堆肥）環(huán)境，將一定比例的調(diào)理劑與城市污泥混勻。
再根據(jù)他們建立的四階段堆肥發(fā)酵理論，通過好氧發(fā)酵智能監(jiān)控系統(tǒng)（CompSoft）進(jìn)行自動(dòng)檢測和控制，分別培養(yǎng)堆體的耐高溫微生物，并使堆體在最短時(shí)間內(nèi)達(dá)到無害化所需的溫度。
這些微生物就像不知休眠的永動(dòng)機(jī)一樣，不停地分解污泥中的有機(jī)物，其代謝產(chǎn)物主要是二氧化碳和水，并釋放大量生物熱。
這套工藝看上去極其復(fù)雜，因?yàn)槟軐?shí)時(shí)在線監(jiān)控發(fā)酵過程中的工藝參數(shù)變化、臭氣產(chǎn)生和排放、監(jiān)控適合微生物繁殖的生存條件，還能應(yīng)對停電等突發(fā)狀況。但操作起來同樣也極其簡單，操作人員不用一直坐在屏幕前監(jiān)控，按幾個(gè)鍵后就可以等待處理了。
“就像iPhone一樣，機(jī)器本身所含的技術(shù)和設(shè)計(jì)工藝都非常復(fù)雜，但與中科博聯(lián)的合作非常令人滿意，我們將整套工藝制作成了"傻瓜化"設(shè)備。”陳同斌說。
值得一提的是，這種處理辦法可以大大減少占地面積和縮短污泥發(fā)酵時(shí)間，原本需要2~6月的堆肥時(shí)間被縮減到14~20天，從而大幅度降低投資成本和占地面積。
另外，處理完后的污泥發(fā)酵產(chǎn)物可以制作植物營養(yǎng)基質(zhì)或有機(jī)肥，按照設(shè)計(jì)的專用肥配方，可以將不同比例的原料進(jìn)行配料、混合、過篩、包裝，甚至還可生產(chǎn)出價(jià)廉物美的有機(jī)—無機(jī)復(fù)合肥產(chǎn)品。
在污泥廠喝咖啡
2009年4月底開始運(yùn)行的秦皇島市綠港污泥處理廠，其采用的就是來自陳同斌團(tuán)隊(duì)及中科博聯(lián)的CTB工藝和設(shè)備。運(yùn)行不到一年，便遭遇了秦皇島56年一遇的寒冷天氣，當(dāng)時(shí)連秦皇島海域的海水都結(jié)了一米多厚的冰。
但在沒有暖氣和外加熱的條件下，設(shè)備中的污泥生物發(fā)酵過程已然正常進(jìn)行，經(jīng)受住了極端寒冷天氣的考驗(yàn)。原因就在于，CTB工藝可以根據(jù)外界溫度和堆體溫度自動(dòng)協(xié)調(diào)堆肥過程中微生物產(chǎn)熱、保溫和散熱之間的關(guān)系，即便是零下30℃也可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此解決了北方污泥堆肥廠冬季不能正常運(yùn)行的行業(yè)難題，大幅度節(jié)省了冬季供暖所需的能耗。
傳統(tǒng)堆肥工藝往往都存在厭氧發(fā)酵現(xiàn)象，難以解決臭氣問題；而CTB工藝從源頭控制了臭氣的產(chǎn)生和釋放，并且還研發(fā)出智能生物除臭技術(shù)，徹底解決惡臭污染這一行業(yè)共性難題。
“成果轉(zhuǎn)化過程中我們也遇到過"苛刻"的客戶。”陳同斌談到，他們在幫上海市松江區(qū)污泥處理廠做項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，由于該廠的兩側(cè)分別是大學(xué)校區(qū)和居民區(qū)，對技術(shù)設(shè)備和除臭的要求非常高。對方就隨時(shí)臨檢，抽檢工程的運(yùn)行和臭氣排放情況，對于工程條件要求非常高。“最終，我們完成的質(zhì)量是沒有異味，辦公人員可以在廠區(qū)范圍內(nèi)喝咖啡。”
“要保持這樣的勢頭，就必須在技術(shù)領(lǐng)域和工程設(shè)備領(lǐng)域雙雙創(chuàng)新，我們和中科博聯(lián)就是這樣的分工。”陳同斌說，CTB工藝如今已更新到第四代，同時(shí)也是國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目、國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃等30多個(gè)國家級(jí)項(xiàng)目的高技術(shù)成果。
同時(shí)，為了讓制備工藝有標(biāo)準(zhǔn)可循，陳同斌也先后主持和參與住建部、發(fā)改委《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置農(nóng)用泥質(zhì)》、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南》、《堆肥自動(dòng)監(jiān)測額和控制設(shè)備》等污泥系列標(biāo)準(zhǔn)的制定。
陳同斌認(rèn)為，一項(xiàng)發(fā)明從原理變?yōu)楣こ碳夹g(shù)，一套技術(shù)從概念構(gòu)思到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，需要走非常復(fù)雜曲折的道路，需要長期的積淀和時(shí)間的磨練。他希望CTB工藝能為解決我國污水處理行業(yè)發(fā)展的瓶頸提供好的思路。
《中國科學(xué)報(bào)》 (2013-09-24 第7版 轉(zhuǎn)化)
