污泥變廢為寶！我國團隊首創(chuàng)生物技術破解垃圾滲濾液脫氮難題

如何處理垃圾填埋場滲濾液和污水處理廠污泥這兩大環(huán)境難題？傳統(tǒng)方法不僅耗能高，還可能產(chǎn)生二次污染。近期，北京工業(yè)大學彭永臻院士團隊在《Engineering》發(fā)表研究，提出一種基于自由亞硝酸（FNA）的創(chuàng)新生物技術，將污泥中的有機物“就地回收”，并驅(qū)動滲濾液高效脫氮，同時實現(xiàn)53.4%的污泥減量和95.2%的氮去除率，能量收益比傳統(tǒng)方法提升近3倍。

從“耗能大戶”到“能源自給”：打破污泥處理僵局

污水處理廠40%-60%的運營成本用于處理廢棄活性污泥（WAS）。傳統(tǒng)方法如熱解-厭氧消化（THP-AD）需高溫高壓預處理，每噸污泥耗電高達860千瓦時，凈能量赤字達1500千瓦時。而新技術的核心在于“廢物利用”——利用FNA這一天然催化劑（由部分硝化過程產(chǎn)生），破壞污泥微生物細胞結(jié)構，釋放蛋白質(zhì)、脂肪酸等有機物，再將其作為脫氮反應的“燃料”。

實驗數(shù)據(jù)顯示，F(xiàn)NA濃度僅需0.105毫克/升（相當于一杯水中溶解一粒鹽），即可驅(qū)動污泥發(fā)酵，每噸干污泥回收1.93萬毫克有機物，足夠支持后續(xù)脫氮需求。對比傳統(tǒng)工藝，新技術無需外部碳源投加，且污泥減量速率達4.89千克/立方米·天，比厭氧消化快2倍以上。

破解垃圾滲濾液“脫氮困局”：從95%氮去除率到零能耗

成熟垃圾滲濾液氨氮濃度高達1700毫克/升，但碳氮比極低，傳統(tǒng)脫氮工藝需額外投加碳源。研究團隊設計了兩步反應器：

1. 部分硝化：在好氧反應器中，滲濾液中的氨氮被氧化為亞硝酸鹽，積累率超95%；
2. 發(fā)酵耦合反硝化：含高濃度亞硝酸鹽的污水與污泥混合進入缺氧反應器，F(xiàn)NA分解污泥釋放有機物，驅(qū)動亞硝酸鹽還原為氮氣。

175天運行結(jié)果顯示，系統(tǒng)出水氨氮、亞硝酸鹽和硝酸鹽濃度分別降至79.8毫克/升、2.5毫克/升和5.3毫克/升，總氮去除率穩(wěn)定在95%以上。更關鍵的是，整個過程的能量凈收益達291.8千瓦時/噸污泥，相當于傳統(tǒng)工藝從“耗電”轉(zhuǎn)為“發(fā)電”。

技術雙刃劍：警惕有機物殘留與合規(guī)風險

盡管成果顯著，團隊也指出技術局限。例如，污泥發(fā)酵后仍有部分難降解有機物（如腐殖酸）殘留在出水中，可能增加后續(xù)處理負擔。此外，滲濾液水質(zhì)波動可能影響FNA濃度穩(wěn)定性，需開發(fā)實時監(jiān)測系統(tǒng)。

研究團隊預測，未來可通過優(yōu)化反應器水力停留時間（HRT）和FNA投加策略，進一步提升有機物回收效率。這一技術不僅為污水處理廠“減碳”提供新路徑，也為發(fā)展中國家低成本處理垃圾滲濾液提供了可行方案。