在我們生活的每一座城市，都有大大小小的污水處理廠在日夜不停地運轉(zhuǎn)。生活和工業(yè)過程產(chǎn)生的污水經(jīng)過污水處理廠處理，達到排放標準的水重新進入江河湖泊，剩下的污染物濃縮成了成千上萬噸的污泥。這些污泥如果不能及時安全處理處置，“污泥圍城”的困局將不可避免地影響我們生活的環(huán)境。
浙江大學熱能工程研究所嚴建華教授是我國最早開展污泥處理處置研究的科學家之一。早在上世紀八十年代，嚴建華所在的團隊在進行“煤泥”等工業(yè)廢棄物處理研究的過程中，敏感地意識到在環(huán)境污染治理過程中，特別是污水處理過程中，對“污泥”這種污染物研究的重要性。在岑可法院士指導(dǎo)下，嚴建華和課題組的同事們率先在國內(nèi)開始對“污泥”的基礎(chǔ)研究。
“污泥是污水處理過程中間產(chǎn)生的濃縮的廢棄物，其中包含了一些特殊的有害物資，包括微生物、細菌、重金屬等污染物，”嚴建華說，這些污泥如果不加妥善的處理，甚至把污泥又偷排到生態(tài)體系中去，既浪費處理的費用，也引起新的環(huán)境污染問題。
在我國，早期對污泥的處理處置以農(nóng)田利用和簡易堆放為主。隨著城市發(fā)展，污水處理量越來越大，產(chǎn)生的污泥量也不斷增多，農(nóng)田利用和堆放填埋等方式不僅占用大量土地資源，而且極易對土壤和地下水造成新的二次污染。近年來，發(fā)達國家逐漸降低了填埋的比例，像日本、德國、荷蘭、比利時、奧地利等土地資源緊缺的國家，都以焚燒方式為主來處置。但是，面對國產(chǎn)“污泥”成份復(fù)雜、水份高等特性，從國外高價購置的進口干化焚燒設(shè)備“水土不服”。
結(jié)合國家重大需求和二十余年在固體廢棄物處理處置方面的研究經(jīng)驗，嚴建華課題組將研究方向聚焦在干化焚燒這一具有減容明顯、無害化徹底、占地小、可能源化利用等諸多優(yōu)點的技術(shù)上，重點圍繞干化粘滯磨損嚴重、焚燒效率偏低、污染物排放控制難、工藝系統(tǒng)集成弱等難點，進行深入細致的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)工作。“我們必須要面對這類廢棄物如何實現(xiàn)無害化、清潔高效處理，而且要實現(xiàn)資源化利用。”嚴建華說。
針對“污泥”水分含量高，常導(dǎo)致干化設(shè)備粘滯、磨損嚴重，難以用機械方法脫除的難題，課題組從污泥的物理化學特征的基礎(chǔ)研究入手，創(chuàng)新性提出了克服污泥粘滯的間接熱干化的工藝，在此基礎(chǔ)上開發(fā)成功了攪動型的熱干化裝置。
“如何脫水，首先要了解其水分的分布形式，我們發(fā)現(xiàn)，除了外在水分以外，還有一些間歇水，甚至細胞結(jié)合層面的水，有的是很難用機械方法來脫除的，我們提出了熱干化創(chuàng)新的技術(shù)的工藝，利用低品位的余熱蒸汽作為熱源，通過我們開發(fā)的創(chuàng)新的熱干化裝置，實施間歇式的污泥熱干化過程。”嚴建華介紹，通俗的講，這個裝置里面通的介質(zhì)是一些低品位的余熱蒸汽，外面是需要把它脫水的待處理的污泥，通過工藝的創(chuàng)新，很好實現(xiàn)了污泥中水分的80%，可以脫到40%、30%、20%，可以根據(jù)不同的需要，為后續(xù)的污泥的熱干化處置提供一個重要的基礎(chǔ)的條件。
經(jīng)過熱干化以后的污泥，成為一種比煤炭熱值稍低的低品位燃料。為提高焚燒爐的燃燒效率，課題組從能源化利用的角度，又專門開發(fā)了基于復(fù)合循環(huán)流化床的新的燃燒技術(shù)。同時，在研究探明污泥燃燒過程中二噁英生成和控制規(guī)律的基礎(chǔ)上，研發(fā)了對污泥干化焚燒全過程污染物協(xié)同控制的技術(shù)。
“以往在國內(nèi)外解決這些污泥的燃燒問題，有的采用直接燃燒高水分的污泥，有的采用鼓泡流化床的燃燒方式，都很難實現(xiàn)高效清潔燃燒的目的。”嚴建華說，課題組發(fā)展了基于多段燃燒、復(fù)合循環(huán)、高效的循環(huán)流化床新一代的燃燒技術(shù)，它既解決了對低品位、低熱值干化污泥的高效燃燒問題，同時解決了它的清潔燃燒問題，比如二氧化硫、氮氧化物、氯化氫，乃至像二噁英這些有機污染物的低排放問題。
經(jīng)過持續(xù)近20年的研究和技術(shù)開發(fā)工作，嚴建華團隊研發(fā)了一套完整的間接熱干化和復(fù)合循環(huán)流化床清潔焚燒集成技術(shù)體系。研發(fā)期間，團隊及時與國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界的龍頭企業(yè)開展產(chǎn)學研合作，將實驗室成果通過基礎(chǔ)研究、中試研究后，快速地實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。目前，課題組研制的熱干化設(shè)備在全國16個省市已推廣應(yīng)用110余臺（套），市場占有率超過70%。利用該技術(shù)體系，每天處理污泥12600多噸。技術(shù)成果被列入國家科技部《水污染治理先進技術(shù)匯編》、中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會《2012年國家鼓勵發(fā)展的環(huán)境保護技術(shù)目錄》，并出口至韓國。主要示范工程被列入住建部、國家發(fā)改委首批“城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置國家級示范項目”。
“這個成果大量推廣的話，可以很好解決污水處理過程中重大技術(shù)支撐問題，把污水處理廠的有害污染物，通過我們這個技術(shù)實現(xiàn)了無害化處理，實現(xiàn)能源化的利用。”嚴建華說。
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（文 高楚清/攝影 盧紹慶）
