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处理污泥有利吗？ |
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| 处 理 污 泥 有 利 吗？
——与在该行业辛劳工作的人们交流
笔者认为，面对我国污泥、淤泥、人畜禽粪便巨大的清运基数和持续增长的态势，在政府无力支助情况下，应该研究企业如何摆脱束缚、积极参与，依据处理用途经济价值的最大化，寻找出一条符合中国国情的污泥出路。
至今，国内还没有人提出污泥的药用价值。我国大量的湖沼沉降污泥，实际上就是新生的地质构造，是各种生物材料经过复杂的地质生物化学重组所形成的产物，是各种低级和高级的细菌、等微生物生命代谢的结果。原始的动物和植物材料以及形成它地质生物化学条件决定了沉积物中具有光谱的化合物；同时大部分金属在这个特殊的封闭的水底环境中结合成金属有机结合体，形成各种酶和维生素的基础，具有很强的生物活性。笔者见到国外某著名的科学家在淤泥中提取一种“VX”生物活性物质，即一种褐色夹杂微绿色、带有茶叶气味的物质。他不但具有“伟哥”在勃起机制已经启动后才会有效、加强勃起和延长时间的作用，还有“伟哥”不具备的引发性欲的功能。将污泥的经济价值达到最大化，而且正在准备与我国的企业合作，把污泥产业推向高附加值。
污水处理厂的混合污泥由于高分子絮凝剂的存在，直接干化的结果是，从“柔嫩”、富有弹性的“果冻”状光滑、高含水率的泥饼，加热干化到安全水的过程中，除挥发分产生大量浓重的有毒、有害气体外，最终还会“翻脸”变成坚硬的“煤灰渣”状。化验、分析具有肥分，但高分子絮凝剂的存在使其在使用中根本不具有肥效，还会产生龟裂，润湿后会厌氧发酵。所以没有经济利益的驱动，限制了企业的参与。
如果将污泥的终端产品确定为肥料，那么应该明确：任何作物都不能够直接吸收有机物，而是靠微生物的转换才能得到生长所需的养分，并且小分子量的有机物才易被微生物利用，显示肥效。国外某专家畅销欧美的液态肥料，平均每公顷用量3.5kg，用200倍的水稀释后使用，既方便又安全。笔者还见到920万美元/吨的复混肥，是在污泥最大程度的降解高分子絮凝剂后，利用其残留高效固氮，使水溶性氮素肥料的缓释、起到长效、改善环境富营养化的作用。
因此污泥深度降解、开发高端产品才是资源化利用的关键。
可是，所有污泥均为环境中细菌、病毒的繁殖提供了丰富的营养源，成为有害菌密集、发动生物入侵的发源地，是高病原体传播的祸根。而环境中的病毒通常吸附、包埋在固体中，这种吸附作用不仅延长了病毒的存活时间，而且保护病毒抵抗消毒剂的灭活作用，使它们容易改变生理特性，对营养物的摄取更加灵活，适应性和攻击性更强。人类和畜禽养殖滥用抗生素的结果，又将环境中的微生物千锤百炼，抵御能力不断加强。
因此，污泥的无害化处理应该是：
1. 将污泥转化改性，切断有害菌繁殖需要的营养渠道；
2. 对有害细菌、病毒灭活，切断其复活、繁殖的生物环境；
3. 避免实施前两项工艺中产生二次污染。
目前国内公开提到的污泥处理和干化的技术仅是适应社会功能需要的粗框型产物，都围绕在——转鼓式、转碟式、圆盘式、流化床式、涡轮薄层式、以及热泵。强调干化环境中可能产生大量粒径低于150 微米的粉尘，在一定的氧气、温度和点燃能量条件下可能发生“粉尘爆炸”的不安全隐患。
事实上这些都已经成为历史。1995年美国能源部会同国防部和财政部召开了第一次超临界水氧化研讨会，讨论用超临界水氧化技术，处理政府控制污染物。并被美国列为国家关键技术六大领域之一。
其原理在于，处于气液平衡的物质升温升压时，膨胀引起液体密度减少，压力升高使气相两相的相界面消失，成为均相体系，（这一点称为临界点），当物质的温度和压力高于临界温度和临界压力时就处于超临界状态。此时流体分子的扩散系数要高出几十倍，有利于传质和热交换，而且施加较小的温度或压力的变化，就能引起流体密度发生较大的变化，随之极大地改变流体的溶解能力。
水能够进入临界状态，临界点的温压分别是374.3℃，22.05MPa。可是有机污泥的分子量较大，找不到固定的临界点。直接利用烟道气的高温只能使它碳化，产生粉尘、带来严重的二次污染。而病菌、病毒都是以攻击型气溶胶的形式存在，乙肝病毒的灭活温度要超过150℃，热泵等干化技术不能保证有效切断病原体传播的渠道。
笔者在国外专业实验机构看到，来此参观的中国人很少，且都是只会笑、不知为何点头的政府行政官员。事实上，只要将有机污泥的分子量降到可进行工业化生产的临界状态，施加一定的措施便引起其密度和传质发生剧烈变化，越过过冷沸腾，根本不会形成硬壳的包裹层。
自然界中，一个动物的粪便，能够通过环境中的微生物分解和自然氧化作用自消自灭，即所谓的粪化成土。不是哪个设备能够处理的。而一群动物的粪便，甚至一群微生物构成的污水处理厂污泥，靠环境中菌群的能力不足以分解，才形成“污染”。只有调动强势微生物的力量和实施强大的氧化能力才能治理，没有系统的生物工程的支持，就像枪没有弹药，任何先进的设备和武器没有弹药，只能是累赘。
遗憾的是，尽管国家已将环保作为可持续发展的要务，在人们满腔热情积极推进中，最大阻碍往往来自基层政府的主管官员，为了显示其权力的瞎指挥和以自己获利为目的的搅混水，使企业无所适从；还有只顾捞取“论证费”的“专家”们，对其不了解的专业竟然可以给出不负责任的结论性意见，使企业心灰意冷；再有，一些企业以低端产品、高额回扣开路，造成政府官员把持招投标，导致环保项目竟成了污染大户；污水、污泥处理项目中出现众多纠纷和豆腐渣工程。
如今已没有、也不让农民的粪车进城掏粪，尽管我国“国家卫生城市标准”规定城市必须建有粪便处理厂，但是大多数主管环卫的官员们都认为使用冲水厕所就没有粪便了。事实上城市居民集中区的沉降井经常被粪便堵塞，2004年重庆市的环卫部门调查发现，该市有2000多座两年没有清掏的粪便沉降井，国内所有城市的粪便都在围城无序倾倒。一些城市长期从事传统粪便除渣工作的人员，除导致严重的呼吸系统、眼角膜病变外，还发生癌变、畸变和突变症状。但是事实上我们遇到的是一些把持该行业的官员却愿使用落后技术，因为这里有政府的各种补贴可以归他控制。
然而，历史总是前进的，令人振奋的是，笔者所在的课题组在与国外著名微生物专家合作中，应用专有强势菌种、亚动态发酵手段，对污泥进行好氧呼吸发酵，利用污泥颗粒内部的水溶性有机物增殖、增大颗粒，避免产生易形成粉尘的粒径（低于150 微米的微粒），可将代谢温度达到普通细胞不能存后的90℃，不仅分解大分子蛋白质、纤维素，还有效杀灭蛆虫和其它微生物，代谢其它产物主要是水和二氧化碳，（产生少量的氨等气体，极易去除），营造抑制病原体、无蛆虫的有益微生物环境，使有机污泥得到深度降解，人为的改造成小分子、性能稳定的生物原料，使污泥的固含量很快达到55%以上，形成明显的临界点。
值得一提的是，传统的堆肥发酵是靠有机污泥中固有的菌群发酵、自然通风和表面扩散向堆料供氧，由于供氧不充分，这种堆肥实际上是厌氧发酵过程，所用时间长、卫生条件差、肥效低。同时，自然发酵是无外在电子受体时微生物产生氧化作用，而且有机物仅发生部分氧化，以其中代谢产物，即分子内有机物为最终电子受体，其产物为低分子有机物，既简单的有机物，释放少量能量，其余的能量保留在最终产物中，属于增值的细胞物质进入食物链的外源代谢。
通过国外先进的专业试验室证实，这种污泥改造后的生物原料能够进入临界状态。因此，相应脱水干化设备的设计便完全摆脱了传统的设计方法，从体现性能的自然理念出发，满足人性化、清洁生产的功能。为此本课题组研制出“变振幅、超临界氧化降解”机组，并经过6轮改进，已成功用于国内的污泥处理；同时找到降解高分子絮凝剂残留的实用手段，利用微生物细胞遇热卷曲特性和选择优先吸附等措施完全避免物料的粘黏，实现深度高温（180—280℃）降解氧化，在污泥不断破碎中实现连续生产；使用冷凝器将脱水产生的一部分蒸汽变成水，用于稀释主流处理的污水；另一部分蒸汽由于锅炉烟囱的除尘。由于将有机污泥变成生物原料，干化时即便有气体逸出，闻到的也是蛋白质的熟香味，而不是臭味。通常降解干化灭菌时间为10分钟，固含量78%左右出料，避免形成粉尘，每小时干物料产量为1—3吨，经混配、造粒后自然冷却，即成为安全水的优质腐殖酸肥原料。
值得注意的是，污水处理厂的混合污泥好氧发酵的碳氮比太低，其主体由单细胞微生物形成稳定的体系，使用强势菌种要合理搭配一些双细胞蛋白质（如经过高温高压灭菌干燥的屠宰废弃物、禽流感捕杀家禽原料）才能尽快完成生理修复、进入对数增长期。但是要在试生产中要确定“兰维夫—布克”曲线图，以此指导规模化生产。
微生物代谢需要蛋白质的搭配必须合理。就像牛就应该吃草，因为牛有4个胃，前2个是瘤胃和网胃，后2个是瓣胃和皱胃；瘤胃体积大，有恒定的温度，该生存条件和环境中居住大量厌氧微生物，草实际是为这些微生物提供营养物质使其生长繁殖，其中的纤维素分解菌和原生动物将草中的纤维素分解成纤维二糖和葡萄糖，在经别的微生物吸收转化为有机酸、CO2和CH4等；有机酸通过瘤胃壁进入血液被氧化为动物的主要能量来源；瘤胃中的微生物随着未被吸收的草进入瓣胃和皱胃后，即被该处的蛋白酶所消化，分解成氨基酸和维生素等被反刍动物吸收和利用，实际牛是直接吃草、间接吃肉。可是人工喂养时，人类强行让食草动物吃肉，直接食用肉骨粉，结果造成其生物系统紊乱，导致“疯牛病”。
所以，污泥的无害化处理、资源化利用必须尊重自然规律。
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