同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)
戴曉虎
污水中約30-50%的COD轉(zhuǎn)入到了污泥中，轉(zhuǎn)入污泥的N約30-45%，P約90%。如果污泥不及時(shí)進(jìn)行處理處置，從節(jié)能減排的角度上看，污水處理設(shè)施只做了一半或者三分之二的工作，所以污泥處理處置是污水處理或節(jié)能減排當(dāng)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
國(guó)際上污泥處理處置技術(shù)工藝，主要緊扣四化：穩(wěn)定化、減量化、無(wú)害化、資源化。我國(guó)在污泥減量化方面做了大量的工作，但離真正的減量化還有一定的距離。從技術(shù)層面上說(shuō)，我國(guó)污泥處理處置主要考慮的是穩(wěn)定化的范疇，而資源化利用方面，則沒(méi)有太多考慮。
一、我國(guó)污泥處理處置現(xiàn)狀
總體來(lái)說(shuō)我國(guó)的污泥處理技術(shù)路線都是傳統(tǒng)的、國(guó)際通用的技術(shù)，這些技術(shù)都可以解決污泥四化的問(wèn)題，所需費(fèi)用每噸污水約0.2-0.5元。但是，由于責(zé)任主體不明確，各地在進(jìn)行污泥處置時(shí)，費(fèi)用問(wèn)題并沒(méi)有落實(shí)，導(dǎo)致了現(xiàn)在的各種問(wèn)題。撇開(kāi)技術(shù)路線，從整個(gè)污泥處置的角度來(lái)考慮，國(guó)內(nèi)外的趨勢(shì)都是建材和土地利用。
但是，針對(duì)我國(guó)現(xiàn)狀，這些技術(shù)還需要進(jìn)一步提升。首先，很多國(guó)外技術(shù)在中國(guó)并不適用。我國(guó)污泥的含砂量很高、有機(jī)質(zhì)也很多，需要進(jìn)一步研發(fā)相關(guān)適應(yīng)技術(shù)。第二，我國(guó)的環(huán)境問(wèn)題和國(guó)外的環(huán)境問(wèn)題是不一樣的。我們的環(huán)境容量和所負(fù)荷的污染之間的矛盾相當(dāng)激烈。
二、未來(lái)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
活性污泥法是有一百年歷史的污水處理方法，但是活性污泥法高能耗問(wèn)題無(wú)論在中國(guó)還是全球，都沒(méi)有得到解決，污泥也沒(méi)有達(dá)到其應(yīng)有的資源化水平。在2014年活性污泥一百周年時(shí)，全世界科學(xué)家都一致認(rèn)為：資源化是污水處理未來(lái)發(fā)展的方向，污泥的資源化利用是未來(lái)需要突破的重要環(huán)節(jié)。
隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，對(duì)資源和能源的期望也增加了。在此背景下，現(xiàn)在污泥中的污染物，將來(lái)會(huì)實(shí)現(xiàn)最大程度的“資源化”。從處理處置為目標(biāo)轉(zhuǎn)變觀念為以資源化利用為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新服務(wù)可續(xù)發(fā)展。
未來(lái)技術(shù)都要遵循五個(gè)方面的原則：以資源循環(huán)為主導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)；污泥生物質(zhì)能源的最大化回收；污泥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（磷和氮）的回收；溫室氣體排放控制；健康安全保障。
三、污泥污染物利用的研究熱點(diǎn)
污泥污染物利用的熱點(diǎn)技術(shù)主要是C、N、P的資源化利用，全世界的科學(xué)家都試圖把污泥當(dāng)中有用的能源物質(zhì)最大化地進(jìn)行回收。
1、污泥/城市有機(jī)質(zhì)高效協(xié)同厭氧消化 隨著新型城鎮(zhèn)化的發(fā)展，把城市有機(jī)質(zhì)和污泥集中起來(lái)進(jìn)行厭氧消化，是比較可行的資源回收利用方式。污泥與餐廚垃圾協(xié)同厭氧消化，可提高餐廚厭氧系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低抑制物濃度，提升緩沖度，負(fù)荷提高4-5倍，容積產(chǎn)氣率提高3-5倍。
2、污泥高溫碳化技術(shù) 污泥碳化就是在600-900℃時(shí)對(duì)污泥進(jìn)行高溫融化，在600℃時(shí)變成生物碳土，到900℃時(shí)已經(jīng)氣化。焚燒技術(shù)畢竟有一些污染物的產(chǎn)生，碳化技術(shù)和焚燒技術(shù)相比，應(yīng)該有一定的發(fā)展空間。德國(guó)和日本目前都已經(jīng)有了污泥高溫碳化技術(shù)的示范工程，我國(guó)湖北馬上也有碳化技術(shù)的示范工程。
3、污泥亞/超臨界水反應(yīng)技術(shù) 該技術(shù)就是在高溫高壓的情況下對(duì)污泥進(jìn)行處理，也就是污泥在200個(gè)大氣壓下停留10-20分鐘，所有的有機(jī)物碳化釋放，剩下的就是無(wú)機(jī)物。
4、污泥好氧/厭氧/土地利用 利用污泥中的有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是污泥資源化利用的重要方式之一。我國(guó)目前污泥的有機(jī)質(zhì)可能還不能滿足土地利用的要求，包括土地利用方面的二次風(fēng)險(xiǎn)，將來(lái)也是我們需要考慮的重要內(nèi)容。
5、污泥制生物柴油技術(shù) 通過(guò)污泥建材，把污泥當(dāng)中50-60%的無(wú)機(jī)物催化成為柴油的原料。
6、污泥蛋白提取技術(shù) 污泥中有機(jī)物的40-60%為微生物蛋白，采用熱水解技術(shù)可以提取蛋白質(zhì)。提取出來(lái)的蛋白質(zhì)液體可用作高附加值的建材發(fā)泡劑、滅火劑等；而污泥處理殘?jiān)勺鳛楦餐�、土壤改良劑、建筑材料�?/span>
7、污泥中提取PHA技術(shù) 通過(guò)四個(gè)步驟提�。汉Y選適合的微生物→生產(chǎn)制造PHA需要的碳源揮發(fā)酸→在生物質(zhì)中富集PHA，生產(chǎn)半成品→精煉半成品，獲得純PHA，最終根據(jù)用戶的需求生產(chǎn)塑料。國(guó)外也有把污泥通過(guò)發(fā)酵制成生物可降解塑料的工藝，有實(shí)驗(yàn)室包括小試方面的研究，但生產(chǎn)性應(yīng)用在效率上還受到一定的限制。
8、磷回收技術(shù) 磷是一種不可再生資源，據(jù)估計(jì)，全世界磷礦儲(chǔ)量只能維持100年左右，100年之后，我們所有的磷資源就靠循環(huán)利用了。磷礦石價(jià)格不斷攀升，推動(dòng)了磷回收技術(shù)的研發(fā)與實(shí)施，許多國(guó)家已將磷視為21世紀(jì)的一種戰(zhàn)略資源。
在大數(shù)據(jù)的時(shí)代，在分子生物學(xué)的時(shí)代，我們需要一些新的思維方式，來(lái)看待新的問(wèn)題。鑒于中國(guó)的環(huán)境容量現(xiàn)狀，我們需要更先進(jìn)、更高效、更綠色的污泥處理處置技術(shù)。現(xiàn)階段要解決的問(wèn)題是以污染控制為主，未來(lái)逐步過(guò)渡到資源化利用。
四、結(jié)語(yǔ)
當(dāng)前面臨氣候變化、能源資源短缺等問(wèn)題，“資源循環(huán)、綠色、健康”是未來(lái)技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)，污水污泥中“污染物”資源化回收利用是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，污泥是污水處理全過(guò)程資源回收利用的關(guān)鍵。
觀念轉(zhuǎn)變、科技創(chuàng)新是核心�，F(xiàn)在國(guó)家也在提倡萬(wàn)眾創(chuàng)新、萬(wàn)眾創(chuàng)業(yè)，所以科技發(fā)展很重要。
基于巨大的市場(chǎng)需求和科技投入，我國(guó)一定能成為“污水污泥資源化利用新技術(shù)”的領(lǐng)跑者，引領(lǐng)下一個(gè)100年“新型污水污泥技術(shù)”的創(chuàng)新發(fā)展。
