突然爆發(fā)的新型冠狀病毒（以下簡稱新冠病毒）肺炎疫情給我國環(huán)境帶來了巨大的風(fēng)險。醫(yī)院在收治感染新冠病毒病人期間產(chǎn)生了大量的含病毒污水污泥，傳統(tǒng)的污泥處理方法對環(huán)境造成了巨大風(fēng)險。因此需要尋求高效徹底的無害化技術(shù)，實現(xiàn)對污泥的安全處理。本研究提出利用水熱壓濾快速干化技術(shù)，實現(xiàn)對含病毒污泥的高效滅菌及脫水處理。

在具體傳染機制和防治、特效藥物開發(fā)和救治方法仍未全面清晰到位的情況下，如何合理、高效和安全的處理含病毒高含水污泥是防治疫情的重要問題之一。從醫(yī)院污水沉淀分離出來的高含水污泥，一方面含有大量細菌、病毒和寄生蟲卵等生物，如果未經(jīng)處理或未采取有效的方法使此類含病毒高含水污泥進入環(huán)境，可能會造成病毒的擴散，造成大范圍的感染疫情；另一方面此類污泥的高含水率，使得常規(guī)的處理方法如高溫焚燒等處理成本過高。

一、研究的緊迫性及意義

新型冠狀病毒（簡稱新冠病毒）肺炎疫情給我國國民經(jīng)濟與社會造成巨大危害。多省市開始建設(shè)“小湯山”模式的應(yīng)急公共衛(wèi)生中心，這些衛(wèi)生中心以及各大定點醫(yī)院在收治感染新冠病毒病人期間，不可避免的產(chǎn)生了大量的含病毒高含水污泥。研究已經(jīng)表明由于絮凝吸附作用污泥中的微生物和病毒的含量很高，同等質(zhì)量的沉淀污泥中的大腸桿菌的數(shù)量比出水高2-4個數(shù)量級。鑒于新冠病毒高致病性、快速傳播的特性，高效、安全、徹底地對污水污泥進行處理成為抑制病毒擴散的重要手段之一。

目前，在醫(yī)院中用于污泥消毒的方法主要有氯消毒、臭氧消毒和紫外輻射消毒等，但由于污泥中存在的病毒、病原體在懸浮物表面及內(nèi)部的富集、覆蓋，普通消毒方式難以完全湊效，因此，需要尋求高效徹底地?zé)o害化的污泥處理新技術(shù)成為了亟待解決的問題。國內(nèi)外的研究大多集中污泥傳統(tǒng)消毒或污泥脫水，很少有研究能夠同時做到污泥的消毒脫水。

高含水污泥的干化是污泥最終處理的必由之路，但目前主要的污泥干化采用壓濾、蒸發(fā)、烘干等方法，雖然可以實現(xiàn)污泥的脫水，但能耗巨大。利用普通干化技術(shù)對含病毒污泥的處理存在病原體泄漏、揮發(fā)擴散等風(fēng)險而難以實現(xiàn)。

西安交通大學(xué)開發(fā)的原位水熱耦合機械壓濾深度脫水技術(shù)可以實現(xiàn)對含病毒污泥的高效滅火與脫水處理。其基本原理是在密閉的壓力容器中對污泥進行加熱水解，加熱溫度一般在140-240 oC之間。反應(yīng)過程中的水分一直為飽和狀態(tài)，反應(yīng)結(jié)束后，脫除的廢水不發(fā)生相變，避免了產(chǎn)生廢氣，無氣化潛熱的損失，是一種高效滅菌、低能耗的污泥處理技術(shù)。利用新冠病毒對熱敏感，保持溫度在56 oC，30 min后能夠有效滅活病毒的特性，使用水熱碳化技術(shù)能夠在滅活病毒的基礎(chǔ)上低成本的降低高含水污泥的含水率，是合理、高效、經(jīng)濟和安全的含病毒高含水污泥的處理技術(shù)。

二、技術(shù)介紹

（1）水熱預(yù)處理技術(shù)對污泥中病毒的滅活機理

在水熱預(yù)處理中，由于污泥自身特殊的成分及高的含水率，在水熱液化的過程中可以充分利用其自身的水分作為溶劑參與反應(yīng)，降低了外部的水耗。此外，在水熱過程中劇烈的水熱碳化反應(yīng)會破壞污泥中失活細菌的細胞，使得污泥的胞外聚合物破解、細胞壁和細胞膜受到破壞，溶解釋放出胞內(nèi)蛋白質(zhì)、脂類等有機物；這些有機物進入水相后發(fā)生水解反應(yīng)，生成高級脂肪酸和氨基酸等較小分子的物質(zhì)，同時污泥中的病毒和細菌等微生物在高溫高壓的水熱條件下完全失活，可以實現(xiàn)污泥的消毒滅菌。

（2）水熱預(yù)處理后機械壓濾對污泥脫水能力的影響

在水熱過程中劇烈的水熱碳化反應(yīng)會破壞污泥中失活細菌的細胞，將與細胞結(jié)合的水轉(zhuǎn)化為游離水，從而提高了污泥的脫水能力。近年來越來越多的文獻研究表明，水熱預(yù)處理與機械脫水技術(shù)相結(jié)合的方式可以顯著的降低污泥的含水率。國內(nèi)外研究大多采用水熱后在室溫下使用機械壓濾的方法來去除污泥的水分，但是獲得的污泥的含水率依然高達50%。西安交通大學(xué)開發(fā)的原位水熱耦合機械壓濾深度脫水技術(shù)，在短時間內(nèi)可以實現(xiàn)對污泥含水率從80%以上脫水至20%以下，徹底實現(xiàn)污泥的高效深度干化。干化后的污泥具有很高的熱值。通過對污泥深度干化特性分析以及對固體產(chǎn)物的實驗，發(fā)現(xiàn)污泥中細胞內(nèi)水可以降低99%以上，含水率可以大大降低。同時，污泥的水分均以液態(tài)形式進行脫除，汽化潛熱被完全的保留下來，節(jié)約能量90%以上。

綜上所述，原位機械壓濾耦合水熱深度脫水方法對含病毒高含水率污泥的消毒和脫水具有顯著效果，不僅可以實現(xiàn)對突發(fā)公共衛(wèi)生事件中產(chǎn)生的污水污泥的高效處理，也可以實現(xiàn)對日常醫(yī)療機構(gòu)污水污泥的高效、安全處置。建議依托醫(yī)療機構(gòu)，建立獨立的污水污泥處理站，實現(xiàn)對污水污泥的封閉收集，封閉滅菌脫水，也可以考慮建立移動式或者橇裝式裝備實現(xiàn)對含病毒污泥的安全徹底處理，為我國打贏防疫攻堅戰(zhàn)提供支持。

作者簡介：

高寧博，西安交通大學(xué)能源與動力工程學(xué)院環(huán)境系副主任，副教授、博士生導(dǎo)師。

 來源 ：http://skc.xjtu.edu.cn/info/1114/3286.htm