消除污泥中病原体种属难闻异味金属离子
资源综合利用零排放解决方案
（福建源固节能环保科技有限公司陈继光13805066278）
摘要：剩余污泥中的病原体种属，难闻异味，金属离子、放射性等物质及杂质，对生态环境和人类健康构成严重威胁。经科学处置后，剩余污泥（改性污泥）中含有丰富的有机质、腐殖酸、粗蛋白、氮、磷、钾和多种微量元素和植物生长素及改良活性微生物，繁殖速度快，只要合理使用，不仅对改良土壤和生物肥料的功效卓越；由于改性污泥通过厌氧硝化处理后，增强络合物质的密度、重度、粘性、活性与韧性等指数，若与城市或农村内（因地制宜）建筑垃圾、各种淤泥、各种矿渣、各种废渣、各种糞便、各种可燃工业边角料、各种竹木叶草秸秆生物质废渣，通过合成技术处理工艺，提高合成产品的质量，可生产：沼气发电、化工原料、农用产品、优质肥料、生物质颗粒燃料、路基材料、河堤材料、复垦材料、建筑材料、加工各类构件，降低综合利用生产成本，对建筑材料、路基材料等抗压强度逐年递增，产品符合国家或行业要求均值，满足市场需要，实现适应人类气候目标，构建碳达峰碳中和，加速回收废弃物质资源综合利用与能量转化，绿色环保、节能降耗、低碳发展、解决“垃圾围城”困境，形成生态规模效应，达到零排放目标。
其方案特点是：占地面积小，设备投资省，工艺先进，较低能耗，运行成本低，环境无污染。
关键词：消除剩余污泥中病原体种属，难闻异味，金属离子；回收危废弃物质资源综合利用零排放解决方案。
目前，全人类气候目标竞赛已经开启，我国已处于第四梯队，位列全球第 28 位。从全球来看，多数国家已更新 NDC（国家自主贡献）目标。“碳中和”已成为全球大趋势。
习近平总书记指出，实现碳达峰碳中和，是贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求，是党中央统筹国际国内两个大局作出的重大战略决策。
近日，国家发展改革委、国家能源局印发《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》中对完善能源绿色低碳转型的体制机制和政策措施作出部署：“……另一方面，推动可再生能源就近开发利用，完善支持分布式清洁能源发电的价格政策，各地区按就近原则优先开发利用本地清洁低碳能源资源，根据需要积极引入区域外清洁低碳能源，形成优先通过清洁低碳能源满足新增用能需求并逐渐替代存量化石能源的能源生产消费格局”。
我国的碳减排将是一段艰苦的历程，尽管全球越来越多的政府正在将碳中和目标纳入国家战略，但就具体目标而言， 仍有区别。如欧盟在 2020 年 3 月提交《气候中性法》，旨在从法律层面确保欧洲到2050 年成为首个“气候中性”大陆。美国加州和中国分别制定了 2045 年和 2060 年“碳中和”目标。加州的目标包括削减所有温室气体排放，包括二氧化碳、甲烷等，并抵消其无法削减的排放量，而中国的目标仅针对二氧化碳。
我国碳排放下降斜率更大。由于发展阶段的不同，发达国家已普遍经历“碳达峰”， 为达到 2050 年“碳中和”，更大程度上只是延续以往的减排斜率。而我国碳排放总量仍在增加，需要经历 2030 年前“碳达峰”，然后走向 2060 年前“碳中和”。从实现“碳中和”的年限来看，比发达国家时间更紧迫，碳排放下降的斜率更大。
这意味着我们需要从燃料燃烧/非燃烧过程着手，向可再生能源转变或通过节能降耗、综合利用的措施减少二氧化碳的排放。
回顾人类对能源利用的探索历程，实际上是从利用核外电子到利用核内电子的过程，但这恰是宇宙、物质、能源发展的逆过程。
再生资源的回收综合利用可以有效减少初次生产过程中的碳排放。目前来看，市场潜力主要集中在三大领域：
1）高耗能行业（钢铁、水泥、铝和塑料）的产品再生；
2）废弃物（各种污泥、各种淤泥、各种尾矿、各种矿渣、各种废渣、各种糞便、各种可燃工业边角料、各种竹木叶草秸秆生物质废渣）的能源化综合利用；
3）动力电池回收利用。
我国是工业、农业生产大国，对能源和矿产资源的需求稳步增长，大宗废弃物的产生量和历史堆存量持续处于高位。若强化其综合利用，提升资源利用率，不仅能够节约原生资源，降低资源的对外依存度，还可以减少大气、水和土壤污染风险。为此，2021年3月，国家发改委等十部门联合印发《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》，对大宗废弃物综合利用的原则、目标、效率、绿色发展、创新发展及资源的高效利用作出了部署。为了实现“无废城市”，推进大宗工、农、建废弃物其绿色、低碳和高效综合利用，有必要以问
题为导向深化相关改革。
近期举行的国际标准化组织（ISO）污泥回收、循环、处理和处置标准化技术委员会第八次全体会议上，我国提出了两项国际标准提案，分别是《污泥回收、循环、处理和处置-污泥（高级）厌氧消化工艺设计和运行管理指南》和《污泥及其资源化产品中重金属污染物测定及其毒理学评价分级》。
随着生活水平的提升、城市化进程的加快，我国废弃物产生量不断增长。我们在享受技术发展带来便捷的同时，也面临着日趋严峻的“垃圾围城”困境。“无废城市”并不是没有废弃物产生，也不意味着废弃物能完全资源化利用。“无废城市”体现的是循环经济的理念，通过推动形成绿色发展方式和生活方式，有效利用废弃物、降低废弃物产生、解决历史堆存废弃物，保证良性循环，这也是践行新发展理念、实现可持续发展的题中之义。
“无废城市”建设是一项系统工程，需要凝聚各方共识、形成破解难题的合力。从技术创新的角度来看，对于技术难点要动员多方面科研力量参与，协同创新，突破废弃物循环再利用的技术瓶颈，为“无废城市”建设铺平技术道路。从机制的角度来说，发挥市场机制的作用，形成规模效应是关键。需要通过政府引导和市场主导相结合，发挥企业创新主体作用，提升废弃物循环利用水平。在部门协同方面，要打破壁垒，实现废弃物管理信息“一张网”，明晰、落实各方主体责任。建设“无废城市”，谁都不是局外人，需要全社会的共同参与。倡导生产生活方式绿色化，提升公众意识，凝聚民心、汇集民智，有效化解“邻避效应”，让人人感受“邻利成效”。期待未来有更多亮眼方案在各地实施，更广泛的主体参与进来，让“无废”成为现实，真正为城市发展减负。
随着我国经济发展，人口不断增多，城镇生活水平提升，对生产、生活中产生污水处理量日益增加。与此同时，城市污水处理厂生化处理污水过程中剩余污泥处置量也急剧上升。剩余污泥生物成分复杂，种类多，数量大，并含有大量病原体种属，难闻异味，金属离子、放射性等物质及杂质。极易对地表水、地下水、土壤、空气，造成环境污染，对生态环境和人类健康构成严重威胁。
剩余污泥处理处置成为我国突出的环境问题，如今，处理方式有：卫生填埋、污泥堆肥农用，病原体种属和金属离子、放射性等物质尚存如何处理?污泥干化处理，耗能高，金属离子、放射性等物质无法根除；剩余污泥焚烧减量化，处理速度快，可以回收较少能量用于发电和供热等而推广应用。由于焚烧剩余污泥，运行成本高、容易造成二次污染。
其一：剩余污泥进入锅炉中燃烧，由于污泥中有大量微生物胶状物质，燃烧过程污泥中胶状物质会随同气流导入锅炉耐火砖墙壁凝结、粘灰，容易堵塞空气通道，影响传热效率，增加停炉检修频次，提高运行费用；
其二：剩余污泥进入锅炉中燃烧，含有金属离子的烟气（虽然减量），通过烟囱排放大气层，导致空气污染；
其三：剩余污泥进入锅炉中燃烧，含有金属离子的灰分（虽然减
量），填埋处置，污染土壤，破坏土地资源。
目前，国内外剩余污泥处理处置方式均不理想，浪费资源，无法消除对生态环境和人类健康构成威胁的根源，其实剩余污泥是个宝，生物成分复杂，种类多，数量大，只要合理地处置，就能变废为宝。
本文介绍污泥处理处置低碳和高效资源综合利用零排放解决方案：
四个步骤简单易操作(具体运作不做累述)：
一、污泥快速脱水：
城市污水处理厂生化处理污水过程中产生剩余污泥，通过污泥快速脱水设备（涵盖束流脱水机、快速螺旋挤压机、加药罐等系统），实现脱水污泥含水率降至40%以下，有效去除脱水污泥中水份及各类杂质。本系统结构简单，操作使用方便，污泥脱水效率高，投资省，运行费用较低等优势。
剩余污泥+絮凝剂 脱水污泥+澄清液
污泥快速脱水设备结构示意图
1、初始污泥含水率一般在97%~99%，目前国内污水处理厂多采用聚丙烯酰胺(PAM)高分子絮凝剂作为调理剂，经离心或带式压滤机脱水后获得的泥饼含水率仍达75%~85%，且残留在污泥中的高分子有机物具有二次污染风险。在国家“十二五”规划中规定，城市污水处理厂污泥含水率必须低于60%才能外运，因此，需在污泥处理过程中加入调理剂进行深度脱水。目前，关于调理剂对污泥深度脱水的影响和应用，国内外学者展开了大量的工作。例如，吴幼权等(2009)采用复合絮凝剂 CAM-CPAM 调理污泥，以脱水率及沉降速率为主要评价指标，获得了较好的脱水效果、李恺等(2010)研究了表面活性剂对改善污泥脱水性能的影响，结果表明，加调理剂后的泥饼含水率可降至68.73%、刘欢等(2011)采用FeCl3与生石灰、粉煤灰两种骨架构建体为主要成分的无机复合调理剂对市政污泥进行处理，脱水率可降至73%左右。可见，调理剂的应用可以有效地降低污泥的含水率，这意味着未来处理的对象多为深度处理污泥。
2、以絮凝剂为主体的絮凝技术是污水处理厂采用的改善污泥脱水性能的主要技术之一，其中，微生物絮凝剂是一类由微生物代谢活动产生的具有絮凝活性的有机物质，具备环境友好和易降解的优点，已经成为国内外研究的重点(Yi et al, 2011、郭俊元等，2012)，污泥中含有大量的有机物、蛋白质、纤维素等，可为微生物的生长和代谢提供丰富的碳源和氮源，因此，利用污泥生产微生物絮凝剂，可在一定程度上促进污泥资源化，并降低微生物絮凝剂的生产成本(Drouin et al, 2008、Tian，2008)研究发现，菌株Serratia sp.1利用经121 ℃热解15 min后的生物滤池污泥生产微生物絮凝剂，产量可达到2.0 g · L-1.以污水处理厂的脱水污泥为原料，通过超声破碎获得了微生物絮凝剂.但这些研究并没有对污泥预处理后的性质进行跟踪检测，也没有对微生物絮凝剂的实际应用效果进行深入的探讨。因此，考察了不同污泥预处理方法对微生物絮凝剂制备及其性能的影响，通过检测污泥在热处理、酸热处理、碱热处理前后性质的变化，以及预处理前后污泥制备微生物絮凝剂的产量及絮凝性能，选取其中高效者，进一步研究其在污泥脱水中的性能。Rhodococcus erythropolis菌株及微生物絮凝剂保藏于中国典型微生物保藏中心(保藏号：ACCC.10543)，用以制备微生物絮凝剂的污泥氧化沟工艺，污泥中干污泥量(DS)和污泥比阻(SRF)分别为11.5%和11.4×1012 m · kg-1，污泥的其它性质如表 1所示。
