十八年前,北京排水集团污泥资源中心主任熊建军从土壤学专业踏入这个行业时,污泥还被普遍视为需要花钱送走的“环境包袱”;如今,这些来自城市污水处理后的有机质,已经变成滋养林地与矿山的生态养料。今年,北京排水集团作为主要完成单位参与的“城镇污泥全链条低碳处理与资源利用关键技术及应用”项目荣获2025年度国家科技进步奖二等奖。这份荣誉背后,是北排团队十八年如一日的坚守与攻坚。
从一片试验田起步 锚定超大城市污泥治理命题
熊建军与污泥的缘分始于2007年。那一年,北京排水集团启动污泥农用长期定位试验,在试验田里种植小麦、玉米,在地下不同深度收集渗滤液,监测污泥产品对土壤和地下水的影响。“这个实验我们到现在还在做,已经做了快二十年,我就是这个项目培养出来的。”熊建军说。正是这片试验田积累的长期数据,让团队逐步建立起对污泥土地利用安全性的科学认知,也为后来的规模化推广奠定了底气。
2014年北京市出台限制发展目录,建材烧制、燃煤锅炉、有机肥堆肥等传统污泥消纳渠道相继收窄,北京排水集团的污泥处置工作亟须蹚出一条新路。“肥料、材料、燃料三条路都走不通,最后倒逼我们选择了热水解加厌氧消化、最终资源化利用的技术路线。”熊建军回忆。作为首都水务国企,北京排水集团坚持党建引领,主动扛起生态文明建设使命,将城镇污泥低碳资源化确立为核心科研方向,紧扣“双碳”目标、“无废城市”建设和京津冀协同生态治理的时代要求,开启了一场从基础理论到工程落地的漫长攻关。
产学研协同攻坚 啃下全链条技术硬骨头
污泥“多组分交联、生物抗降解”的特性,长期制约着厌氧消化效率,而热水解高级厌氧消化核心装备过去高度依赖进口,国外工艺适配本土泥质时常“水土不服”。为了让“厌氧消化”与“热水解”两项前沿技术在首都“茁壮成长”,北京排水集团联合知名高校和多家单位组建产学研协同项目攻关团队,形成“高校原创理论突破+国企工程化落地+设计院与装备企业产业转化”的协同模式。
历经反复打磨,攻关团队构建起 “热水解 +厌氧消化+深度脱水+破碎+配方深加工” 一体化技术体系,形成四项自主核心技术:建立适配我国北方泥质的高含固厌氧消化调控理论,破解污泥难消化的技术瓶颈;创新热水解厌氧消化工艺,使消化停留时间缩短30%、用地节约20%、产沼率提升40%;研发高效调理深度脱水技术,实现污泥含水率稳定降至60%;创新污泥产品全量土地利用技术,推动碳氮磷资源生态循环。团队扎根工程一线,按阶段开展工艺调试,逐项破解各工序技术难题,依次完成室内试验、连续中试和规模化示范验证。在实现工艺技术突破的同时,项目加快装备国产化落地,建成世界最大圆柱形钢制污泥消化罐和世界最大双膜沼气储柜,彻底摆脱对国外核心装备的依赖。
技术之外,标准缺失曾是行业最大痛点。为此,北京排水集团累计投入近亿元科研经费,联合中国环境科学研究院、北京林业大学等机构,开展林地、园林、矿山、盐碱地等全领域研究,历时八年研究、两年编制,推动出台北京市地方标准《污泥产品林地施用技术规范》和《污泥产品矿山土壤重构利用技术规范》,填补了国内超大城市污泥土地资源化标准空白。同时,搭建覆盖土地库、运输、工程、环境、档案溯源五大单元的全生命周期管理体系,配套开发PC端与手机APP监管系统,实现污泥产品“来源可查、去向可追、责任可究”。
变泥为宝 打造可复制的首都治理样本
2014年至2016年,依托北京市第一个水污染治理三年行动方案,北京排水集团投资49亿元,建成高安屯、高碑店、槐房、小红门、清河二厂等5座污泥处理中心,总处理能力达6128吨/日。如今,5座污泥处理中心每年产出沼气约8000万立方米,通过发电、供热、拖动鼓风机完成能源回收;年产约42万吨达标污泥产品,全部用于京津冀地区林地养护、废弃矿山土壤重构与沙化盐碱地改良,累计土地利用约70万亩。在张家口沙化土地、金隅矿山、永定河森林公园、世园公园等修复现场,污泥产品使土壤有机质提升20%以上、总养分提升10%以上,昔日寸草不生的废弃矿山重新披上绿装。
北京排水集团高安屯再生水厂更是全国首个“泥水共治、餐厨协同、多能耦合、能源自给”的大型碳中和示范工程,沼气发电规模达6兆瓦、光伏发电1.62兆瓦。污泥产品土地利用率实现碳补偿十余万吨二氧化碳。
项目成果支撑其建成北京、上海两座超大城市污泥全链条示范区,输出“技术体系+标准体系+管理体系”三位一体的系统解法。从污水处理、污泥处理到产品利用和效果评价,全链条由一家国企闭环负责——这既是责任担当,也是“北排模式”能够成功的关键所在。
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