消除污泥中病原體種屬難聞異味金屬離子

資源綜合利用零排放解決方案

（福建源固節能環保科技有限公司陳繼光13805066278）

摘要：剩余污泥中的病原體種屬，難聞異味，金屬離子、放射性等物質及雜質，對生態環境和人類健康構成嚴重威脅。經科學處置后，剩余污泥（改性污泥）中含有豐富的有機質、腐殖酸、粗蛋白、氮、磷、鉀和多種微量元素和植物生長素及改良活性微生物，繁殖速度快，只要合理使用，不僅對改良土壤和生物肥料的功效卓越；由于改性污泥通過厭氧硝化處理后，增強絡合物質的密度、重度、粘性、活性與韌性等指數，若與城市或農村內（因地制宜）建筑垃圾、各種淤泥、各種礦渣、各種廢渣、各種糞便、各種可燃工業邊角料、各種竹木葉草秸稈生物質廢渣，通過合成技術處理工藝，提高合成產品的質量，可生產：沼氣發電、化工原料、農用產品、優質肥料、生物質顆粒燃料、路基材料、河堤材料、復墾材料、建筑材料、加工各類構件，降低綜合利用生產成本，對建筑材料、路基材料等抗壓強度逐年遞增，產品符合國家或行業要求均值，滿足市場需要，實現適應人類氣候目標，構建碳達峰碳中和，加速回收廢棄物質資源綜合利用與能量轉化，綠色環保、節能降耗、低碳發展、解決“垃圾圍城”困境，形成生態規模效應，達到零排放目標。

其方案特點是：占地面積小，設備投資省，工藝先進，較低能耗，運行成本低，環境無污染。

關鍵詞：消除剩余污泥中病原體種屬，難聞異味，金屬離子；回收危廢棄物質資源綜合利用零排放解決方案。

目前，全人類氣候目標競賽已經開啟，我國已處于第四梯隊，位列全球第 28 位。從全球來看，多數國家已更新 NDC（國家自主貢獻）目標。“碳中和”已成為全球大趨勢。

習近平總書記指出，實現碳達峰碳中和，是貫徹新發展理念、構建新發展格局、推動高質量發展的內在要求，是黨中央統籌國際國內兩個大局作出的重大戰略決策。

近日，國家發展改革委、國家能源局印發《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》中對完善能源綠色低碳轉型的體制機制和政策措施作出部署：“……另一方面，推動可再生能源就近開發利用，完善支持分布式清潔能源發電的價格政策，各地區按就近原則優先開發利用本地清潔低碳能源資源，根據需要積極引入區域外清潔低碳能源，形成優先通過清潔低碳能源滿足新增用能需求并逐漸替代存量化石能源的能源生產消費格局”。

我國的碳減排將是一段艱苦的歷程，盡管全球越來越多的政府正在將碳中和目標納入國家戰略，但就具體目標而言， 仍有區別。如歐盟在 2020 年 3 月提交《氣候中性法》，旨在從法律層面確保歐洲到2050 年成為首個“氣候中性”大陸。美國加州和中國分別制定了 2045 年和 2060 年“碳中和”目標。加州的目標包括削減所有溫室氣體排放，包括二氧化碳、甲烷等，并抵消其無法削減的排放量，而中國的目標僅針對二氧化碳。

我國碳排放下降斜率更大。由于發展階段的不同，發達國家已普遍經歷“碳達峰”， 為達到 2050 年“碳中和”，更大程度上只是延續以往的減排斜率。而我國碳排放總量仍在增加，需要經歷 2030 年前“碳達峰”，然后走向 2060 年前“碳中和”。從實現“碳中和”的年限來看，比發達國家時間更緊迫，碳排放下降的斜率更大。

這意味著我們需要從燃料燃燒/非燃燒過程著手，向可再生能源轉變或通過節能降耗、綜合利用的措施減少二氧化碳的排放。

回顧人類對能源利用的探索歷程，實際上是從利用核外電子到利用核內電子的過程，但這恰是宇宙、物質、能源發展的逆過程。

再生資源的回收綜合利用可以有效減少初次生產過程中的碳排放。目前來看，市場潛力主要集中在三大領域：

1）高耗能行業（鋼鐵、水泥、鋁和塑料）的產品再生；

2）廢棄物（各種污泥、各種淤泥、各種尾礦、各種礦渣、各種廢渣、各種糞便、各種可燃工業邊角料、各種竹木葉草秸稈生物質廢渣）的能源化綜合利用；

3）動力電池回收利用。

我國是工業、農業生產大國，對能源和礦產資源的需求穩步增長，大宗廢棄物的產生量和歷史堆存量持續處于高位。若強化其綜合利用，提升資源利用率，不僅能夠節約原生資源，降低資源的對外依存度，還可以減少大氣、水和土壤污染風險。為此，2021年3月，國家發改委等十部門聯合印發《關于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導意見》，對大宗廢棄物綜合利用的原則、目標、效率、綠色發展、創新發展及資源的高效利用作出了部署。為了實現“無廢城市”，推進大宗工、農、建廢棄物其綠色、低碳和高效綜合利用，有必要以問

題為導向深化相關改革。

近期舉行的國際標準化組織（ISO）污泥回收、循環、處理和處置標準化技術委員會第八次全體會議上，我國提出了兩項國際標準提案，分別是《污泥回收、循環、處理和處置-污泥（高級）厭氧消化工藝設計和運行管理指南》和《污泥及其資源化產品中重金屬污染物測定及其毒理學評價分級》。

隨著生活水平的提升、城市化進程的加快，我國廢棄物產生量不斷增長。我們在享受技術發展帶來便捷的同時，也面臨著日趨嚴峻的“垃圾圍城”困境。“無廢城市”并不是沒有廢棄物產生，也不意味著廢棄物能完全資源化利用。“無廢城市”體現的是循環經濟的理念，通過推動形成綠色發展方式和生活方式，有效利用廢棄物、降低廢棄物產生、解決歷史堆存廢棄物，保證良性循環，這也是踐行新發展理念、實現可持續發展的題中之義。

“無廢城市”建設是一項系統工程，需要凝聚各方共識、形成破解難題的合力。從技術創新的角度來看，對于技術難點要動員多方面科研力量參與，協同創新，突破廢棄物循環再利用的技術瓶頸，為“無廢城市”建設鋪平技術道路。從機制的角度來說，發揮市場機制的作用，形成規模效應是關鍵。需要通過政府引導和市場主導相結合，發揮企業創新主體作用，提升廢棄物循環利用水平。在部門協同方面，要打破壁壘，實現廢棄物管理信息“一張網”，明晰、落實各方主體責任。建設“無廢城市”，誰都不是局外人，需要全社會的共同參與。倡導生產生活方式綠色化，提升公眾意識，凝聚民心、匯集民智，有效化解“鄰避效應”，讓人人感受“鄰利成效”。期待未來有更多亮眼方案在各地實施，更廣泛的主體參與進來，讓“無廢”成為現實，真正為城市發展減負。

隨著我國經濟發展，人口不斷增多，城鎮生活水平提升，對生產、生活中產生污水處理量日益增加。與此同時，城市污水處理廠生化處理污水過程中剩余污泥處置量也急劇上升。剩余污泥生物成分復雜，種類多，數量大，并含有大量病原體種屬，難聞異味，金屬離子、放射性等物質及雜質。極易對地表水、地下水、土壤、空氣，造成環境污染，對生態環境和人類健康構成嚴重威脅。

剩余污泥處理處置成為我國突出的環境問題，如今，處理方式有：衛生填埋、污泥堆肥農用，病原體種屬和金屬離子、放射性等物質尚存如何處理?污泥干化處理，耗能高，金屬離子、放射性等物質無法根除；剩余污泥焚燒減量化，處理速度快，可以回收較少能量用于發電和供熱等而推廣應用。由于焚燒剩余污泥，運行成本高、容易造成二次污染。

其一：剩余污泥進入鍋爐中燃燒，由于污泥中有大量微生物膠狀物質，燃燒過程污泥中膠狀物質會隨同氣流導入鍋爐耐火磚墻壁凝結、粘灰，容易堵塞空氣通道，影響傳熱效率，增加停爐檢修頻次，提高運行費用；

其二：剩余污泥進入鍋爐中燃燒，含有金屬離子的煙氣（雖然減量），通過煙囪排放大氣層，導致空氣污染；

其三：剩余污泥進入鍋爐中燃燒，含有金屬離子的灰分（雖然減

量），填埋處置，污染土壤，破壞土地資源。

目前，國內外剩余污泥處理處置方式均不理想，浪費資源，無法消除對生態環境和人類健康構成威脅的根源，其實剩余污泥是個寶，生物成分復雜，種類多，數量大，只要合理地處置，就能變廢為寶。

本文介紹污泥處理處置低碳和高效資源綜合利用零排放解決方案：

四個步驟簡單易操作(具體運作不做累述)：

一、污泥快速脫水：

城市污水處理廠生化處理污水過程中產生剩余污泥，通過污泥快速脫水設備（涵蓋束流脫水機、快速螺旋擠壓機、加藥罐等系統），實現脫水污泥含水率降至40%以下，有效去除脫水污泥中水份及各類雜質。本系統結構簡單，操作使用方便，污泥脫水效率高，投資省，運行費用較低等優勢。

   剩余污泥+絮凝劑           脫水污泥+澄清液

污泥快速脫水設備結構示意圖

1、初始污泥含水率一般在97%~99%，目前國內污水處理廠多采用聚丙烯酰胺(PAM)高分子絮凝劑作為調理劑，經離心或帶式壓濾機脫水后獲得的泥餅含水率仍達75%~85%，且殘留在污泥中的高分子有機物具有二次污染風險。在國家“十二五”規劃中規定，城市污水處理廠污泥含水率必須低于60%才能外運，因此，需在污泥處理過程中加入調理劑進行深度脫水。目前，關于調理劑對污泥深度脫水的影響和應用，國內外學者展開了大量的工作。例如，吳幼權等(2009)采用復合絮凝劑 CAM-CPAM 調理污泥，以脫水率及沉降速率為主要評價指標，獲得了較好的脫水效果、李愷等(2010)研究了表面活性劑對改善污泥脫水性能的影響，結果表明，加調理劑后的泥餅含水率可降至68.73%、劉歡等(2011)采用FeCl3與生石灰、粉煤灰兩種骨架構建體為主要成分的無機復合調理劑對市政污泥進行處理，脫水率可降至73%左右。可見，調理劑的應用可以有效地降低污泥的含水率，這意味著未來處理的對象多為深度處理污泥。

2、以絮凝劑為主體的絮凝技術是污水處理廠采用的改善污泥脫水性能的主要技術之一，其中，微生物絮凝劑是一類由微生物代謝活動產生的具有絮凝活性的有機物質，具備環境友好和易降解的優點，已經成為國內外研究的重點(Yi et al, 2011、郭俊元等，2012)，污泥中含有大量的有機物、蛋白質、纖維素等，可為微生物的生長和代謝提供豐富的碳源和氮源，因此，利用污泥生產微生物絮凝劑，可在一定程度上促進污泥資源化，并降低微生物絮凝劑的生產成本(Drouin et al, 2008、Tian，2008)研究發現，菌株Serratia sp.1利用經121 ℃熱解15 min后的生物濾池污泥生產微生物絮凝劑，產量可達到2.0 g · L-1.以污水處理廠的脫水污泥為原料，通過超聲破碎獲得了微生物絮凝劑.但這些研究并沒有對污泥預處理后的性質進行跟蹤檢測，也沒有對微生物絮凝劑的實際應用效果進行深入的探討。因此，考察了不同污泥預處理方法對微生物絮凝劑制備及其性能的影響，通過檢測污泥在熱處理、酸熱處理、堿熱處理前后性質的變化，以及預處理前后污泥制備微生物絮凝劑的產量及絮凝性能，選取其中高效者，進一步研究其在污泥脫水中的性能。Rhodococcus erythropolis菌株及微生物絮凝劑保藏于中國典型微生物保藏中心(保藏號：ACCC.10543)，用以制備微生物絮凝劑的污泥氧化溝工藝，污泥中干污泥量(DS)和污泥比阻(SRF)分別為11.5%和11.4×1012 m · kg-1，污泥的其它性質如表 1所示。