戴晓虎：城市污水厂污泥处理技术创新思考(4)

5、消化副产物回收利用

（1）高含固污泥厌氧消化沼渣制备碳基光/电催化材料

• 污泥前体向高活性光/电催化剂的控制转化，是一种高附加值资源化利用途径；

• 利用沼渣制备合成高效、稳定的多相催化剂；

• 高催化速率。

• 铁催化位点与污泥中二氧化硅结合；

• 污泥中重金属作为可见光活性基团；

• 优越的可见光Fenton活性。

（Yuan et al. Chinese J. Catal. 2016, 37: 735-742; Yuan et al. Environmental Science: Nano 2017, 4:17-26）

（2）高含固污泥厌氧消化沼渣稳定化机制研究

沼渣胡敏酸芳香结构重聚显著，高含固厌氧消化过程有机质趋于稳定；

沼渣胡敏酸芳构重聚意味着芳香位点增加，通过控制植物毒性物质分布影响发芽指数。

6、污泥/有机质高效协同厌氧消化

协同消化优势的机理：平衡对于厌氧消化比较重要的物料参数，如常量微量元素、营养物质、C/N、pH、可降解有机质比例、抑制性物质、甲烷含量的调控、传质影响机理等。

生物质废弃物协同厌氧消化技术

7、污泥及生物质废弃物资源化研究热点

（1）能源和营养物质回收

• 作为污水除磷脱氮的补充碳源：总氮和磷去除率平均提高约30%(Xiang Li et al., 2011)；

• 产甲烷：1g COD~0.35m3甲烷，即12530kJ/g COD (Daigger, 2009)；

• 产氢：最大能达到0.27 l H2/g COD (Prasertsan et al., 2008)；

• 制PHA：转换效率高达36.9% mg C/mg C (Takabatake et al., 2002; Yan et al. 2006)；

• 微生物燃料电池（MFC）：理论上1kg COD能转化成4 kWh电能 (Halim, 2012)；

• 生物柴油：美国污水厂每年可产生大约1.4×106 m3的生物柴油，相当于全美柴油需求量的1% (Dufreche et al., 2007)；

• 热解/水热制生物碳土：碳减排12% (Woolf et al., 2010)；

• 提取蛋白：蛋白最大化回收80-90% (Chishti et al., 1992; Hwang et al., 2008)；

• 制氮肥：干污泥中N含量3-4% 多为有机氮(US, EPA), 若污水中的氮全部利用，可占氮肥产量的30% (WERF, 2011)；

• 制磷肥：美国：干污泥中含P2-3%，1t干污泥含的P价值7美元(Jordan, 2011)；日本：将污水中的磷（每年5万吨）回收可解决磷矿进口的20%。

（2）金属提取

• 提取Ag, Cu, Au等：美国估算，1t干污泥含价值480美元的Ag, Cu, Au, Pt等13种主要金属(Jordan Peccia, 2011)，1吨污泥焚烧灰含Au,,Ag约2kg(Cornwall,2015)。

（3）材料化转化

• 制吸附材料：污泥富含C,Si和有机物，通过物理、化学活化或热解等可制成多孔吸附材料，KOH活化法效果较好，产品比表面积>1800m2/g(Smith, 2009)；

• 制催化材料：污泥中的金属，SiO2和有机固体使之具备制成金属掺杂的多孔催化材料的优势。现已证实可通过易操作的物理化学方法以污泥制负载TiO2可见光光催化材料，负载铁多相光Fenton催化材料等(Yuan,2014,2015)；

• 制储能材料：污泥经过热解碳化后能得到具有N，S，Fe共掺杂的活性碳材料，该碳材料具有优越的储能和电化学性能(Yuan, 2015), 但离商业化还有距离。

结语

• 我国环境容量缺乏，污泥量大，污泥泥质差，污泥问题十分严峻；

• 相比污水处理（提标、四类水等），污泥处理处置的投入和重视程度严重滞后，污水处理任务没有完成；

• 处置决定处理，处置途径不畅是我国污泥处理处置的关键问题；

• 观念、理念的转变是解决污泥问题的核心；

• 污泥的泥质、泥量随着管网提质会有所改变，永久性措施需慎重考虑；

• 面临气候变化，能源资源短缺等问题，“资源循环、绿色、健康”的未来技术创新的重点，污水污泥中“污染物”资源化回收利用是未来发展趋势。

（编辑：Nicola）