生物酶催化技术处置污泥的应用研究

齐爱玖，孙祥章，王贵成

（福州晨翔环保工程有限公司，福州 350000）

根据环保部门的测算，全国污水处理厂每年产生含水率为80%的污泥约3000万吨，而且以每年15%的数量递增。污泥中含有大量有机物和丰富的氮磷等营养物质，以及重金属、盐类、致病菌和寄生虫等有害成分，处置不当就会引发环境卫生和污染问题。根据相关调查分析，目前我国污泥处理处置的主要方法中，污泥农用约占44.8%、陆地填埋约占31%、其它处置约10.5%、没有处置的约13.7%。没有得到任何处置的污泥给环境带来的污染危害是巨大的，这部分污泥处于一种无序的、混乱状态，大量污泥随意堆放、填埋，造成地表水和地下水污染；尤其是污泥中的病原菌、重金属和有毒有害有机物对人类健康和生存环境存在潜在的威胁。

采用生物酶催化技术处理污泥，大量实际应用结果表明，处理效果好、运行成本低、操作简便，污泥可得到减量化、资源化。

1 污泥的水质特征

污泥是污水处理的副产物，污泥一词并不是一个严格的科学定义，简单来说，污泥是由可沉淀的固体颗粒物组成的，也只有沉淀下来的固体才形成污泥。

由于污泥具有以下几个主要特征，使得其不同于其它类型的固体废物。

（1）含水率高达70%～80%，这部分水分难以焚烧，运输成本高，堆放时占地面积大，直接填埋会使填埋场提前报废。

（2）微生物、病原体的含量高，若不加处理就直接施用或弃置，可能会对食物链造成污染。

（3）恶臭污染环境，在堆放时还向大气排放温室气体。

（4）超细粉末在热干化处理过程中存在易爆危险。

（5）含有复杂的重金属、盐类等成分，如果不加控制地施用，将污染土地，甚至会造成耕地的不可逆退化。目前污泥的危害还鲜为人知，常常被非法取用，造成土壤板结、重金属积累超标，人类居住环境被破坏和食物被污染。

（6）含有大量N、P、K和有机质等可利用成分，全面安全处理需要较高的技术。

国内城市污水处理厂污泥的这些特性，使我们面临的问题比发达国家更加棘手。一是污泥填埋产生的渗滤液量大，污染物浓度高；二是污泥中的脂肪和蛋白质含量低，污泥厌氧消化时，分解单位质量有机物的沼气产量低；三是污泥的有机物含量低。我国城市污水处理厂污泥中的有机物平均含量约为36.6%，资源回收率低，堆肥质量差。多年来，我国十分注重借鉴或引进国外的技术和设备，但实践表明，国外的技术和设备在我国并不完全适用。因此需进一步认识我国城市污水处理厂污泥的特性和产生的影响，加强针对性研究和实践，开发适合国情的技术和设备。

2 污泥的处理处置方法

由于我国的城市居民食品结构与发达国家不同，因而由食物产生的废弃物的成分也不尽相同。我国居民消费的肉类和奶制品较少，因而污泥所含有机物中的淀粉、糖类、纤维素等碳水化合物含量高（50%），脂肪和蛋白质含量低（脂肪为20%，蛋白质为30%）；而西方发达国家污泥中的有机物含量较高，脂肪和蛋白质含量均高于我国。我国居民住宅的卫生设施也还不十分完善，城市公共厕所占的比例较大，这部分污水大多未接入下水道，因此导致城市污水处理厂污泥的有机物含量较低。

据报道，从世界范围看，城市污水污泥的处置途径包括土地利用、卫生填埋、焚烧处理和水体消纳等方法，这些方法都能够容纳大量的城市污水污泥，但因国家的不同应用情况也有所不同。

干化焚烧，能较有效完全地处理城市污泥，但会消耗大量能源，并需要进行大气污染的治理，处置费用高；填埋法受到用地的限制；投海会污染海洋，对海洋生态系统和人类食物链会造成威胁，国际公约已明令禁止；用堆肥法处理后的城市污泥进行农业利用，具有经济简便、可资源化等优点，已引起广泛重视，是目前呼声最高的处理途径。我国自20世纪80年代初第一座污水处理厂——天津纪庄子污水处理厂建成投产后，污泥即由附近郊区农民用于农田。其后北京高碑店等污水处理厂的污泥也均用于农田。随着城市污水污泥产生量和污水处理厂的逐渐增多，目前我国已开始将污水处理厂污泥用于土地填埋和城市绿化，并将污泥作基质，制作复合肥用于农业等。但在国内，总的状况还是以污泥土地利用的形式为主，将污泥用于农业。但同时由于国内在污泥管理方面对污泥所含病原菌、重金属和有毒有机物等理化指标及臭气等感官指标控制的重视程度还不够高，因此限制了对污泥的进一步处置利用。

国内的污泥处置，即最终出路存在严重问题，多数污泥没有得到妥善的处置，随意抛弃、倾倒的现象普遍存在，由此引起的二次污染问题已不容忽视，并在一定程度上甚至抵消了污染减排的成果。一些地区还因污泥处置不当，引发了环境污染事件。污泥散发的臭气污染空气，病原菌对人类健康产生威胁，重金属和有毒有害有机物污染地表和地下水系统。造成这种现象的原因可以归纳如下：1）由于国内污泥处理处置的起步较晚，许多城市没有将污泥处置场所纳入城市总体规划，以致很多污水处理厂难以找到合适的污泥处置方法和污泥弃置场所；2）我国污泥利用的基础薄弱，人们对污泥利用的认识存在严重不足，对污泥的最终处置问题缺乏关注，给一些有害污泥的最终处置留下了隐患；3）污泥的利用率不高，仍有一部分污水处理厂的污泥只经贮存即由环卫部门外运至市郊直接堆放，尤其是国内一些南方城市很多采用这种方式。这些处置方式既影响了污水处理厂的正常运行，同时随意堆放的污泥又可能产生二次污染，造成污泥资源的浪费。因此，应进一步认识我国城市污水处理厂污泥的特性和产生的影响，加强针对性研究和实践，开发适合国情的技术和设备是我国当前面临的问题及研究热点，发展污泥高效处理处置技术以解决不断增长的污水污泥。

3 生物酶催化技术

生物酶催化技术的开发与应用为污泥的处理处置提供了新的技术手段。

3.1 生物酶催化技术处理处置污泥的机理

将生物酶催化技术应用于污泥的处理处置，是采用不同于普通微生物菌的系列生物酶结合技术，通过酶打开污染物质中复杂的化学链，将其迅速降解为小分子，从高分子有机物降解为低分子有机物或CO2、H2O等无机物，即通过生物酶催化作用将污泥中的长链分子转变成小分子，将多糖、纤维素转变成蛋白质、氨基酸，最后降解为无机物，生物酶催化技术可使污泥中的泥水快速分离，大量的上清液排出，减少了污泥体积，实现了减量化的目的，大大降低污泥的处理费用。

与其他污泥处理处置方法相比，酶处理法具有催化效能高、反应条件温和、对污泥质量及设备情况要求较低，反应速度快，对温度、浓度和有毒物质适应范围广，可以重复使用等优点。

3.2 生物酶催化技术特点

生物酶催化技术与产品可将污泥中难降解的有机物分解成易生物降解的小分子物质，大大降低污染物浓度，减少污泥体积，提高污染物的去除效果，为多功能的环境友好型产品。

（1）替代现有传统药剂，可降低30%～50%处理成本。

（2）去除COD效果明显，特别是消解氨氮有特效。

（3）提高处理效率与处理量，使处理后的污泥减量化、稳定化、无害化、资源化，可使剩余污泥减量50%左右。

（4）生物酶催化技术使用方便，容易操作，效果稳定，环境友好。

（5）能改善场站周边环境，除臭味，去蚊蝇。

4 生物酶催化技术在污泥处理处置中的应用

4.1 城市污水处理厂污泥的处理处置

某城市污水处理厂日处理能力为1万立方米，污泥处理工艺为浓缩-机械脱水-外运处理，平均一周外运一次。目前采用复合生物酶技术进行处理处置污泥，由于其中的特选生物酶可直接降解污泥中的难降解高浓度高分子有机物，使污泥体积减少，提高污泥中的污染物去除效果，达到减量化的作用，即15～20天外运一次，污泥减量效果达到50%以上，降低了运行成本和劳动强度，并减少了对环境的污染。

4.2 工业废水处理站污泥的处理处置

某大型食品公司废水处理站，日处理屠宰废水3500吨，平均每天产泥量为10吨，该污泥经过处理可作为田间有机肥使用。处理过程：将污水处理站初沉池和二沉池中的污泥由泵送入污泥处理池中，同时将复合酶催化剂均匀投加到污泥处理池中，复合生物酶包括以下各组分：CX-1、CX-2、CX-3、CX-4、CX-5、CX-6、固氮菌、有机磷细菌、无机磷细菌、钾细菌及其他组分。并且通过搅拌器使污泥与酶催化剂充分混合，静置处理5～10小时，再经过常用的设备压滤机进行脱水，泥水分离，得到含水率低于50%的泥饼，打包装车清运送至田间做有机肥。此种生物催化处理有机肥经过生物酶催化作用，高效保留了污泥中的有效组分，去除或转化无用成分，并使污泥中的重金属钝化，催化效率高，无异味，杀菌灭卵，不但有机质含量高，而且还含有大量的有益菌。同时处理成本较低，操作简便。

5 结语

污水处理厂污泥的处理处置及其无害化是世界各国共同重视的问题之一。随着城市化的发展，污泥产生量也将大大增加，应用生物酶催化技术处理处置污泥，已取得了显著效果。采用针对性生物酶可直接分解污泥中的主要难降解高浓度高分子有机污染物。在污泥的处理处置工艺中，投加专性生物酶，通过特殊生物酶的催化作用，可减少污泥体积、提高污染物的去除效果、达到减量化的目的，并且在运行过程中，或降低运行成本和工作强度，减少对环境的污染。同时还可使污泥农用，为发展研究其它的资源化方式提供了有力途径。

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