2013年09月24日 來源：科學時報 作者：童岱
城市污泥無害化處理簡易流程
本報記者 童岱
20年前，中國科學院地理科學與資源研究所的陳同斌已開始做城市污泥處理處置技術的研發(fā)儲備，由于思路過于超前，并不被當時的大環(huán)境看好，甚至還遭到質疑。但現(xiàn)在，當初的努力早已轉化為產業(yè)應用，并在十多個城市發(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)廣泛關注。盡管本月初已有兩家當?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行無害化處理和資源化利用，中國科學院地理科學與資源研究所（以下簡稱地理資源所）環(huán)境修復中心主任陳同斌及其團隊在這方面付出了近20年的時間，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和設備，現(xiàn)已在15個城市應用，并成為國內工程應用業(yè)績最多的技術類型；已建成的工程累計處理污泥220萬噸，直接服務人口達1500多萬。
外來“和尚”難“念經(jīng)”
相對城市垃圾而言，城市污泥的受關注程度還遠遠不夠，但問題的嚴重性早已超過普通人的想象。僅北京每天產生的城市污泥都已達到3000噸/天。城市污泥是在污水處理過程中產生的半固態(tài)或固態(tài)物質，主要是人的糞便和尿液中的有機物和生物菌絲體。
2007~2008年，陳同斌牽頭的調查小組對全國兩岸三地144個城市的市政污水處理廠的污泥泥質進行了調查，這是全國第一次如此大范圍的相關調查。
“我國城市污泥泥質的特性，決定了外來的技術難以完全適合國內市場。”陳同斌告訴《中國科學報》記者，他們將調查結果與歐美國家的城市污泥泥質做比較發(fā)現(xiàn)，我國污泥泥質的有機質含量偏低，這和我國排水系統(tǒng)的設計有關，雨水和污水都混合在一起處理，雨水會帶來很多地表的泥沙，污泥的有機質比率就降低了。
從他們的調查來看，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，但到現(xiàn)在能正常運行的裝置，也屈指可數(shù)。因為我國污泥泥質有機質含量偏低，進行厭氧消化的條件就不夠好，沼氣生產效率比國外明顯偏低，技術設備也不很配套。
“也有一些城市嘗試采購歐美國家的干化處理設備，但從目前的結果來看也并不理想。”陳同斌說。因為我國污泥含泥沙，堅硬的二氧化硅會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器一樣，因此這條路也難以走通。
當然，也并不是說國外技術都不能在中國發(fā)揮作用，而是不能直接、盲目照搬國外技術；即便是國外的先進技術，在中國也要經(jīng)過本土化的改進，需要經(jīng)過大量的工程實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和工程研究。“也被質疑過，在那個年代做污泥處理技術的研究，會被人認為"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，隨著城市化進程的加速和經(jīng)濟的發(fā)展，城市污泥問題會逐步演變成重大環(huán)境問題和社會熱點問題。作為科研“國家隊”，他們有必要做一些前瞻性研究和技術儲備。
針對我國城市污泥的特點和引用國外技術“不靈”的現(xiàn)狀，陳同斌及其團隊研發(fā)了一套系統(tǒng)的技術方案—智能好氧發(fā)酵技術（CTB）。
“這套技術我們"雇傭"了微生物來幫忙。”陳同斌說。這套技術的步驟，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）進行自動檢測和控制，分別培養(yǎng)堆體的耐高溫微生物，并使堆體在最短時間內達到無害化所需的溫度。
這些微生物就像不知休眠的永動機一樣，不停地分解污泥中的有機物，其代謝產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雜，因為能實時在線監(jiān)控發(fā)酵過程中的工藝參數(shù)變化、臭氣產生和排放、監(jiān)控適合微生物繁殖的生存條件，還能應對停電等突發(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，按幾個鍵后就可以等待處理了。
“就像iPhone一樣，機器本身所含的技術和設計工藝都非常復雜，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)酵時間，原本需要2~6月的堆肥時間被縮減到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)酵產物可以制作植物營養(yǎng)基質或有機肥，按照設計的專用肥配方，可以將不同比例的原料進行配料、混合、過篩、包裝，甚至還可生產出價廉物美的有機—無機復合肥產品。
在污泥廠喝咖啡
2009年4月底開始運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隊及中科博聯(lián)的CTB工藝和設備。運行不到一年，便遭遇了秦皇島56年一遇的寒冷天氣，當時連秦皇島海域的海水都結了一米多厚的冰。
但在沒有暖氣和外加熱的條件下，設備中的污泥生物發(fā)酵過程已然正常進行，經(jīng)受住了極端寒冷天氣的考驗。原因就在于，CTB工藝可以根據(jù)外界溫度和堆體溫度自動協(xié)調堆肥過程中微生物產熱、保溫和散熱之間的關系，即便是零下30℃也可正常運轉。因此解決了北方污泥堆肥廠冬季不能正常運行的行業(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生和釋放，并且還研發(fā)出智能生物除臭技術，徹底解決惡臭污染這一行業(yè)共性難題。
“成果轉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)污泥處理廠做項目設計時，由于該廠的兩側分別是大學校區(qū)和居民區(qū)，對技術設備和除臭的要求非常高。對方就隨時臨檢，抽檢工程的運行和臭氣排放情況，對于工程條件要求非常高。“最終，我們完成的質量是沒有異味，辦公人員可以在廠區(qū)范圍內喝咖啡。”
“要保持這樣的勢頭，就必須在技術領域和工程設備領域雙雙創(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，同時也是國家重點科技攻關項目、國家高技術研究發(fā)展計劃等30多個國家級項目的高技術成果。
同時，為了讓制備工藝有標準可循，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用泥質》、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術指南》、《堆肥自動監(jiān)測額和控制設備》等污泥系列標準的制定。
陳同斌認為，一項發(fā)明從原理變?yōu)楣こ碳夹g，一套技術從概念構思到產業(yè)化應用，需要走非常復雜曲折的道路，需要長期的積淀和時間的磨練。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。
《中國科學報》 (2013-09-24 第7版 轉化)
