在我们生活的每一座城市，都有大大小小的污水处理厂在日夜不停地运转。生活和工业过程产生的污水经过污水处理厂处理，达到排放标准的水重新进入江河湖泊，剩下的污染物浓缩成了成千上万吨的污泥。这些污泥如果不能及时安全处理处置，“污泥围城”的困局将不可避免地影响我们生活的环境。
浙江大学热能工程研究所严建华教授是我国最早开展污泥处理处置研究的科学家之一。早在上世纪八十年代，严建华所在的团队在进行“煤泥”等工业废弃物处理研究的过程中，敏感地意识到在环境污染治理过程中，特别是污水处理过程中，对“污泥”这种污染物研究的重要性。在岑可法院士指导下，严建华和课题组的同事们率先在国内开始对“污泥”的基础研究。
“污泥是污水处理过程中间产生的浓缩的废弃物，其中包含了一些特殊的有害物资，包括微生物、细菌、重金属等污染物，”严建华说，这些污泥如果不加妥善的处理，甚至把污泥又偷排到生态体系中去，既浪费处理的费用，也引起新的环境污染问题。
在我国，早期对污泥的处理处置以农田利用和简易堆放为主。随着城市发展，污水处理量越来越大，产生的污泥量也不断增多，农田利用和堆放填埋等方式不仅占用大量土地资源，而且极易对土壤和地下水造成新的二次污染。近年来，发达国家逐渐降低了填埋的比例，像日本、德国、荷兰、比利时、奥地利等土地资源紧缺的国家，都以焚烧方式为主来处置。但是，面对国产“污泥”成份复杂、水份高等特性，从国外高价购置的进口干化焚烧设备“水土不服”。
结合国家重大需求和二十余年在固体废弃物处理处置方面的研究经验，严建华课题组将研究方向聚焦在干化焚烧这一具有减容明显、无害化彻底、占地小、可能源化利用等诸多优点的技术上，重点围绕干化粘滞磨损严重、焚烧效率偏低、污染物排放控制难、工艺系统集成弱等难点，进行深入细致的基础研究和技术开发工作。“我们必须要面对这类废弃物如何实现无害化、清洁高效处理，而且要实现资源化利用。”严建华说。
针对“污泥”水分含量高，常导致干化设备粘滞、磨损严重，难以用机械方法脱除的难题，课题组从污泥的物理化学特征的基础研究入手，创新性提出了克服污泥粘滞的间接热干化的工艺，在此基础上开发成功了搅动型的热干化装置。
“如何脱水，首先要了解其水分的分布形式，我们发现，除了外在水分以外，还有一些间歇水，甚至细胞结合层面的水，有的是很难用机械方法来脱除的，我们提出了热干化创新的技术的工艺，利用低品位的余热蒸汽作为热源，通过我们开发的创新的热干化装置，实施间歇式的污泥热干化过程。”严建华介绍，通俗的讲，这个装置里面通的介质是一些低品位的余热蒸汽，外面是需要把它脱水的待处理的污泥，通过工艺的创新，很好实现了污泥中水分的80%，可以脱到40%、30%、20%，可以根据不同的需要，为后续的污泥的热干化处置提供一个重要的基础的条件。
经过热干化以后的污泥，成为一种比煤炭热值稍低的低品位燃料。为提高焚烧炉的燃烧效率，课题组从能源化利用的角度，又专门开发了基于复合循环流化床的新的燃烧技术。同时，在研究探明污泥燃烧过程中二噁英生成和控制规律的基础上，研发了对污泥干化焚烧全过程污染物协同控制的技术。
“以往在国内外解决这些污泥的燃烧问题，有的采用直接燃烧高水分的污泥，有的采用鼓泡流化床的燃烧方式，都很难实现高效清洁燃烧的目的。”严建华说，课题组发展了基于多段燃烧、复合循环、高效的循环流化床新一代的燃烧技术，它既解决了对低品位、低热值干化污泥的高效燃烧问题，同时解决了它的清洁燃烧问题，比如二氧化硫、氮氧化物、氯化氢，乃至像二噁英这些有机污染物的低排放问题。
经过持续近20年的研究和技术开发工作，严建华团队研发了一套完整的间接热干化和复合循环流化床清洁焚烧集成技术体系。研发期间，团队及时与国内产业界的龙头企业开展产学研合作，将实验室成果通过基础研究、中试研究后，快速地实现了产业化。目前，课题组研制的热干化设备在全国16个省市已推广应用110余台（套），市场占有率超过70%。利用该技术体系，每天处理污泥12600多吨。技术成果被列入国家科技部《水污染治理先进技术汇编》、中国环境保护产业协会《2012年国家鼓励发展的环境保护技术目录》，并出口至韩国。主要示范工程被列入住建部、国家发改委首批“城镇污水处理厂污泥处理处置国家级示范项目”。
“这个成果大量推广的话，可以很好解决污水处理过程中重大技术支撑问题，把污水处理厂的有害污染物，通过我们这个技术实现了无害化处理，实现能源化的利用。”严建华说。
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（文 高楚清/摄影 卢绍庆）
