CTB工艺：解决我国污水处理行业发展瓶颈
20年前，中国科学院地理科学与资源研究所的陈同斌已开始做城市污泥处理处置技术的研发储备，由于思路过于超前，并不被当时的大环境看好，甚至还遭到质疑。但现在，当初的努力早已转化为产业应用，并在十多个城市发挥作用。
对于我国许多城市而言，城市污泥就像顽疾，没有太好的处理办法，偷倒、偷排事件屡屡发生。
最近发生在浙江绍兴市的镜湖、袍江污泥偷倒事件就引发广泛关注。尽管本月初已有两家当地企业到环保部门自首，但这样的例子可以窥斑见豹。
如何对城市污泥更好地进行无害化处理和资源化利用，中国科学院地理科学与资源研究所（以下简称地理资源所）环境修复中心主任陈同斌及其团队在这方面付出了近20年的时间，并联合北京中科博联环境工程有限公司（以下简称中科博联）共同开发出一整套智能控制工程技术和设备，现已在15个城市应用，并成为国内工程应用业绩最多的技术类型；已建成的工程累计处理污泥220万吨，直接服务人口达1500多万。
外来“和尚”难“念经”
相对城市垃圾而言，城市污泥的受关注程度还远远不够，但问题的严重性早已超过普通人的想象。仅北京每天产生的城市污泥都已达到3000吨/天。城市污泥是在污水处理过程中产生的半固态或固态物质，主要是人的粪便和尿液中的有机物和生物菌丝体。
2007~2008年，陈同斌牵头的调查小组对全国两岸三地144个城市的市政污水处理厂的污泥泥质进行了调查，这是全国第一次如此大范围的相关调查。
“我国城市污泥泥质的特性，决定了外来的技术难以完全适合国内市场。”陈同斌告诉《中国科学报》记者，他们将调查结果与欧美国家的城市污泥泥质做比较发现，我国污泥泥质的有机质含量偏低，这和我国排水系统的设计有关，雨水和污水都混合在一起处理，雨水会带来很多地表的泥沙，污泥的有机质比率就降低了。
从他们的调查来看，我国污泥的热值太低，70%以上的污泥不适合做焚烧处理。
国外较为普遍的厌氧消化处理方法也不适合我国，尽管一度曾作为我国的主流技术，但到现在能正常运行的装置，也屈指可数。因为我国污泥泥质有机质含量偏低，进行厌氧消化的条件就不够好，沼气生产效率比国外明显偏低，技术设备也不很配套。
“也有一些城市尝试采购欧美国家的干化处理设备，但从目前的结果来看也并不理想。”陈同斌说。因为我国污泥含泥沙，坚硬的二氧化硅会造成干化装置中的管道损坏，就好比在用一张砂纸不停地打磨机器一样，因此这条路也难以走通。
当然，也并不是说国外技术都不能在中国发挥作用，而是不能直接、盲目照搬国外技术；即便是国外的先进技术，在中国也要经过本土化的改进，需要经过大量的工程实践才能证明其可行性。
由于处理难度大，一些城市将未处理的污泥随意堆放现象严重，使得污泥二次污染问题成为一种环境公害。
“雇佣”微生物帮忙
从1993年以来，陈同斌就一直从事城市污泥的无害化处理技术和工程研究。“也被质疑过，在那个年代做污泥处理技术的研究，会被人认为‘脑袋有问题’，但我将此比作‘守株待兔’，污泥就是那只兔子。”
在他看来，随着城市化进程的加速和经济的发展，城市污泥问题会逐步演变成重大环境问题和社会热点问题。作为科研“国家队”，他们有必要做一些前瞻性研究和技术储备。
针对我国城市污泥的特点和引用国外技术“不灵”的现状，陈同斌及其团队研发了一套系统的技术方案——智能好氧发酵技术（CTB）。
“这套技术我们‘雇佣’了微生物来帮忙。”陈同斌说。这套技术的步骤，首先是根据具体的好氧发酵（堆肥）环境，将一定比例的调理剂与城市污泥混匀。
再根据他们建立的四阶段堆肥发酵理论，通过好氧发酵智能监控系统（CompSoft）进行自动检测和控制，分别培养堆体的耐高温微生物，并使堆体在最短时间内达到无害化所需的温度。
这些微生物就像不知休眠的永动机一样，不停地分解污泥中的有机物，其代谢产物主要是二氧化碳和水，并释放大量生物热。
这套工艺看上去极其复杂，因为能实时在线监控发酵过程中的工艺参数变化、臭气产生和排放、监控适合微生物繁殖的生存条件，还能应对停电等突发状况。但操作起来同样也极其简单，操作人员不用一直坐在屏幕前监控，按几个键后就可以等待处理了。
“就像iPhone一样，机器本身所含的技术和设计工艺都非常复杂，但与中科博联的合作非常令人满意，我们将整套工艺制作成了‘傻瓜化’设备。”陈同斌说。
值得一提的是，这种处理办法可以大大减少占地面积和缩短污泥发酵时间，原本需要2~6月的堆肥时间被缩减到14~20天，从而大幅度降低投资成本和占地面积。
另外，处理完后的污泥发酵产物可以制作植物营养基质或有机肥，按照设计的专用肥配方，可以将不同比例的原料进行配料、混合、过筛、包装，甚至还可生产出价廉物美的有机—无机复合肥产品。
在污泥厂喝咖啡
2009年4月底开始运行的秦皇岛市绿港污泥处理厂，其采用的就是来自陈同斌团队及中科博联的CTB工艺和设备。运行不到一年，便遭遇了秦皇岛56年一遇的寒冷天气，当时连秦皇岛海域的海水都结了一米多厚的冰。
但在没有暖气和外加热的条件下，设备中的污泥生物发酵过程已然正常进行，经受住了极端寒冷天气的考验。原因就在于，CTB工艺可以根据外界温度和堆体温度自动协调堆肥过程中微生物产热、保温和散热之间的关系，即便是零下30℃也可正常运转。因此解决了北方污泥堆肥厂冬季不能正常运行的行业难题，大幅度节省了冬季供暖所需的能耗。
传统堆肥工艺往往都存在厌氧发酵现象，难以解决臭气问题；而CTB工艺从源头控制了臭气的产生和释放，并且还研发出智能生物除臭技术，彻底解决恶臭污染这一行业共性难题。
“成果转化过程中我们也遇到过‘苛刻’的客户。”陈同斌谈到，他们在帮上海市松江区污泥处理厂做项目设计时，由于该厂的两侧分别是大学校区和居民区，对技术设备和除臭的要求非常高。对方就随时临检，抽检工程的运行和臭气排放情况，对于工程条件要求非常高。“最终，我们完成的质量是没有异味，办公人员可以在厂区范围内喝咖啡。”
“要保持这样的势头，就必须在技术领域和工程设备领域双双创新，我们和中科博联就是这样的分工。”陈同斌说，CTB工艺如今已更新到第四代，同时也是国家重点科技攻关项目、国家高技术研究发展计划等30多个国家级项目的高技术成果。
同时，为了让制备工艺有标准可循，陈同斌也先后主持和参与住建部、发改委《城镇污水处理厂污泥处理处置农用泥质》、《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》、《堆肥自动监测额和控制设备》等污泥系列标准的制定。
陈同斌认为，一项发明从原理变为工程技术，一套技术从概念构思到产业化应用，需要走非常复杂曲折的道路，需要长期的积淀和时间的磨练。他希望CTB工艺能为解决我国污水处理行业发展的瓶颈提供好的思路。
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