中国给水排水2020年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会 (第十一届)邀请函暨征稿启事
 
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含病毒高含水污泥水热压滤高效灭菌干化技术简介 高宁博,西安交通大学能源与动力工程学院环境系副主任,副教授、博士生导师。

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-03-24  浏览次数:100
核心提示:高宁博,西安交通大学能源与动力工程学院环境系副主任,副教授、博士生导师。
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含病毒高含水污泥水热压滤高效灭菌干化技术简介

    发布于:2020-02-10   

突然爆发的新型冠状病毒(以下简称新冠病毒)肺炎疫情给我国环境带来了巨大的风险。医院在收治感染新冠病毒病人期间产生了大量的含病毒污水污泥,传统的污泥处理方法对环境造成了巨大风险。因此需要寻求高效彻底的无害化技术,实现对污泥的安全处理。本研究提出利用水热压滤快速干化技术,实现对含病毒污泥的高效灭菌及脱水处理。

在具体传染机制和防治、特效药物开发和救治方法仍未全面清晰到位的情况下,如何合理、高效和安全的处理含病毒高含水污泥是防治疫情的重要问题之一。从医院污水沉淀分离出来的高含水污泥,一方面含有大量细菌、病毒和寄生虫卵等生物,如果未经处理或未采取有效的方法使此类含病毒高含水污泥进入环境,可能会造成病毒的扩散,造成大范围的感染疫情;另一方面此类污泥的高含水率,使得常规的处理方法如高温焚烧等处理成本过高。

一、研究的紧迫性及意义

新型冠状病毒(简称新冠病毒)肺炎疫情给我国国民经济与社会造成巨大危害。多省市开始建设“小汤山”模式的应急公共卫生中心,这些卫生中心以及各大定点医院在收治感染新冠病毒病人期间,不可避免的产生了大量的含病毒高含水污泥。研究已经表明由于絮凝吸附作用污泥中的微生物和病毒的含量很高,同等质量的沉淀污泥中的大肠杆菌的数量比出水高2-4个数量级。鉴于新冠病毒高致病性、快速传播的特性,高效、安全、彻底地对污水污泥进行处理成为抑制病毒扩散的重要手段之一。

目前,在医院中用于污泥消毒的方法主要有氯消毒、臭氧消毒和紫外辐射消毒等,但由于污泥中存在的病毒、病原体在悬浮物表面及内部的富集、覆盖,普通消毒方式难以完全凑效,因此,需要寻求高效彻底地无害化的污泥处理新技术成为了亟待解决的问题。国内外的研究大多集中污泥传统消毒或污泥脱水,很少有研究能够同时做到污泥的消毒脱水。

高含水污泥的干化是污泥最终处理的必由之路,但目前主要的污泥干化采用压滤、蒸发、烘干等方法,虽然可以实现污泥的脱水,但能耗巨大。利用普通干化技术对含病毒污泥的处理存在病原体泄漏、挥发扩散等风险而难以实现。

西安交通大学开发的原位水热耦合机械压滤深度脱水技术可以实现对含病毒污泥的高效灭火与脱水处理。其基本原理是在密闭的压力容器中对污泥进行加热水解,加热温度一般在140-240 oC之间。反应过程中的水分一直为饱和状态,反应结束后,脱除的废水不发生相变,避免了产生废气,无气化潜热的损失,是一种高效灭菌、低能耗的污泥处理技术。利用新冠病毒对热敏感,保持温度在56 oC,30 min后能够有效灭活病毒的特性,使用水热碳化技术能够在灭活病毒的基础上低成本的降低高含水污泥的含水率,是合理、高效、经济和安全的含病毒高含水污泥的处理技术。

二、技术介绍

(1)水热预处理技术对污泥中病毒的灭活机理

在水热预处理中,由于污泥自身特殊的成分及高的含水率,在水热液化的过程中可以充分利用其自身的水分作为溶剂参与反应,降低了外部的水耗。此外,在水热过程中剧烈的水热碳化反应会破坏污泥中失活细菌的细胞,使得污泥的胞外聚合物破解、细胞壁和细胞膜受到破坏,溶解释放出胞内蛋白质、脂类等有机物;这些有机物进入水相后发生水解反应,生成高级脂肪酸和氨基酸等较小分子的物质,同时污泥中的病毒和细菌等微生物在高温高压的水热条件下完全失活,可以实现污泥的消毒灭菌。

(2)水热预处理后机械压滤对污泥脱水能力的影响

在水热过程中剧烈的水热碳化反应会破坏污泥中失活细菌的细胞,将与细胞结合的水转化为游离水,从而提高了污泥的脱水能力。近年来越来越多的文献研究表明,水热预处理与机械脱水技术相结合的方式可以显著的降低污泥的含水率。国内外研究大多采用水热后在室温下使用机械压滤的方法来去除污泥的水分,但是获得的污泥的含水率依然高达50%。西安交通大学开发的原位水热耦合机械压滤深度脱水技术,在短时间内可以实现对污泥含水率从80%以上脱水至20%以下,彻底实现污泥的高效深度干化。干化后的污泥具有很高的热值。通过对污泥深度干化特性分析以及对固体产物的实验,发现污泥中细胞内水可以降低99%以上,含水率可以大大降低。同时,污泥的水分均以液态形式进行脱除,汽化潜热被完全的保留下来,节约能量90%以上。

综上所述,原位机械压滤耦合水热深度脱水方法对含病毒高含水率污泥的消毒和脱水具有显著效果,不仅可以实现对突发公共卫生事件中产生的污水污泥的高效处理,也可以实现对日常医疗机构污水污泥的高效、安全处置。建议依托医疗机构,建立独立的污水污泥处理站,实现对污水污泥的封闭收集,封闭灭菌脱水,也可以考虑建立移动式或者橇装式装备实现对含病毒污泥的安全彻底处理,为我国打赢防疫攻坚战提供支持。

作者简介:

高宁博,西安交通大学能源与动力工程学院环境系副主任,副教授、博士生导师。

 来源 :http://skc.xjtu.edu.cn/info/1114/3286.htm

 


 
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