北極星水處理網(wǎng)訊:摘要：污泥由于含有大量營養(yǎng)成分適合土地利用，污泥由于含有重金屬成分而被質(zhì)疑土地利用，中國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥中營養(yǎng)成分和重金屬含量實(shí)際情況究竟如何？在對來自90個(gè)污水處理廠的污泥泥質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析后，得出結(jié)論：總體上城鎮(zhèn)污水廠污泥泥質(zhì)是適合土地利用的，重金屬風(fēng)險(xiǎn)由大到小排序：Hg、Ni、Cd、Zn、Cu、Cr、Pb、As、B。最后建議在開展污泥土地利用工作的同時(shí)，應(yīng)探索創(chuàng)新排水管理模式、污泥中重金屬去除技術(shù)、土地利用模式。

關(guān)鍵詞：污泥 營養(yǎng)成分 重金屬 處置 土地利用

0.前言

隨著我國城鎮(zhèn)污水處理率的不斷提高，污泥問題被提到空前的高度給與關(guān)注�！�“十二五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》指出：到2015年，直轄市、省會城市和計(jì)劃單列市的污泥無害化處理處置率應(yīng)達(dá)到80%。

污泥作為污水處理廠副產(chǎn)物，若處置不當(dāng)，將造成二次污染。業(yè)內(nèi)有一句俗語：“治水不治泥，等于白治理”。但目前困擾解決污泥問題的最大障礙在于污泥處置技術(shù)路線仍不明朗：填埋無法持續(xù)已瀕臨淘汰，焚燒、建材利用由于空氣污染和鄰避效應(yīng)的不斷蔓延而舉步維艱，目前有希望工業(yè)化推廣的污泥處置方法僅剩土地利用。

污泥土地利用具有先天優(yōu)勢，一般城鎮(zhèn)污水廠污泥有機(jī)質(zhì)含量較高，對于大量使用化肥的土壤具有調(diào)節(jié)化學(xué)、生物結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)地力的重要作用，污泥中富含NPK成分為植物生長提供必要的營養(yǎng)。但污泥土地利用同樣面臨著困難——公眾普遍擔(dān)心：污泥中含有重金屬物質(zhì)，對于土壤環(huán)境可能造成污染，通過食物鏈進(jìn)入人體會帶來自身傷害。

那么，我國城鎮(zhèn)污水處理廠所產(chǎn)生的污泥中營養(yǎng)成分和重金屬含量實(shí)際情況究竟如何？

1.調(diào)研情況概述

為探索城鎮(zhèn)污泥土地利用可行性和中期重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)方向，機(jī)械科學(xué)研究總院環(huán)保技術(shù)與裝備研究所在2013年度機(jī)科發(fā)展科技創(chuàng)新基金的支持下開展了中國城鎮(zhèn)污泥泥質(zhì)情況調(diào)研工作。本次調(diào)研共涉及25個(gè)城市，90座污水處理廠，處理規(guī)模從1，000t/d至1，000，000t/d，其中100，000t/d以下規(guī)模49座，100，000~400，000 t/d規(guī)模25座，400，000t/d以上規(guī)模16座，合計(jì)總處理規(guī)模為16，320，500t/d。

共采集到樣本數(shù)據(jù)91組，其中有效樣本數(shù)據(jù)88組，主要來源分為三類：

（1）采樣檢測或污水廠提供運(yùn)行數(shù)據(jù)，共34組，占比39%；

（2）專項(xiàng)研究報(bào)告（非公開），共32組，占比36%；

（3）公開文獻(xiàn)，共22組，占比25%。

為盡量消除數(shù)據(jù)處理的誤差，本次研究采用污水廠運(yùn)行或設(shè)計(jì)水量（注：非污泥產(chǎn)量）作為基數(shù)，統(tǒng)計(jì)計(jì)算得到平均值。

重金屬指標(biāo)比對標(biāo)準(zhǔn)采用《GB/T23486-2009城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質(zhì)》，對于介于指標(biāo)超過堿性土壤（pH≥6.5）對應(yīng)限值為超標(biāo)，低于酸性土壤（pH＜6.5）對應(yīng)限值為達(dá)標(biāo)，介于兩者之間為臨界。

2.營養(yǎng)成分分析

2.1有機(jī)質(zhì)

本次研究共獲得有機(jī)質(zhì)有效樣本79份，其中大于70%的7份，60~70%之間12份，50~60%之間16份，40~50%之間21份，30~40%之間14份，小于30%的9份。污泥中有機(jī)質(zhì)含量平均值為51.43%，這一指標(biāo)與發(fā)達(dá)國家相比較低。從數(shù)據(jù)上分析我國污泥有機(jī)質(zhì)含量地域差異較大，污泥有機(jī)質(zhì)含量總體上大城市高于中小城市，北方城市高于南方城市。

2.2氮

本次研究共獲得有機(jī)質(zhì)有效樣本62份，污泥中TN含量平均值為3.58%。從數(shù)據(jù)上分析我國污泥TN含量地域差異較大，與污泥有機(jī)質(zhì)含量類似，總體上大城市高于中小城市，北方城市高于南方城市。

2.3磷

本次研究共獲得有機(jī)質(zhì)有效樣本62份，污泥中TP含量平均值為2.32%，部分污水處理廠脫水污泥呈現(xiàn)TP含量高于TN含量的現(xiàn)象，這可能與污水處理采用除磷工藝并且運(yùn)行狀態(tài)良好有關(guān)。從數(shù)據(jù)上分析我國污泥TP含量地域差異較大，與污泥有機(jī)質(zhì)和TN含量類似，總體上大城市高于中小城市，北方城市高于南方城市。

2.4鉀 本次研究共獲得有機(jī)質(zhì)有效樣本64份，污泥中TK含量平均值為1.42%。K在污水處理工藝中非重點(diǎn)關(guān)注成分，但在數(shù)據(jù)中體現(xiàn)，共有5份樣本數(shù)據(jù)呈現(xiàn)TK含量高于TN、TP含量的現(xiàn)象。從數(shù)據(jù)上分析我國污泥TK含量地域差異較大，與污泥有機(jī)質(zhì)和TN、TP含量類似，總體上大城市高于中小城市，北方城市高于南方城市。

3.重金屬含量分析

3.1銅

本次研究共獲得84份有效樣本，其中確認(rèn)超標(biāo)3份，臨界5份，達(dá)標(biāo)76份，達(dá)標(biāo)率90.48%。污泥中Cu的平均濃度為493.27mg/kg，超標(biāo)樣本分別位于華東、華北、東北地區(qū)，其中最高檢測指標(biāo)為10531mg/kg。

3.2鋅

本次研究共獲得81份有效樣本，其中確認(rèn)超標(biāo)8份，臨界4份，達(dá)標(biāo)69份，達(dá)標(biāo)率85.19%。污泥中Zn的平均濃度為1794.70mg/kg，超標(biāo)樣本分別位于東北、華中、華東、華北地區(qū)，其中最高檢測指標(biāo)為14285mg/kg。

3.3鎳

本次研究共獲得64份有效樣本，其中確認(rèn)超標(biāo)9份，臨界11份，達(dá)標(biāo)48份，達(dá)標(biāo)率70.59%。污泥中Ni的平均濃度為120.15mg/kg，超標(biāo)樣本分別位于華東、華北地區(qū)，其中最高檢測指標(biāo)為615.42mg/kg。Ni的平均指標(biāo)處于標(biāo)準(zhǔn)臨界限值附近，且超標(biāo)臨界現(xiàn)象相對較為突出，應(yīng)給于高度關(guān)注。

3.4鎘

本次研究共獲得87份有效樣本，其中確認(rèn)超標(biāo)2份，臨界11份，達(dá)標(biāo)74份，達(dá)標(biāo)率85.06%。污泥中Cd的平均濃度為2.80mg/kg，超標(biāo)樣本全部來自華東地區(qū)，其中最高檢測指標(biāo)為49.64mg/kg。Cd是本次研究中獲得有效樣本數(shù)量最多的重金屬，這體現(xiàn)了相關(guān)方對Cd影響的高度關(guān)注。

3.5汞

本次研究共獲得55份有效樣本，其中臨界20份，達(dá)標(biāo)35份，達(dá)標(biāo)率63.64%。污泥中Hg的平均濃度為5.66mg/kg，有20份樣本處于5~15mgkg范圍，其中最高檢測指標(biāo)為13.56mg/kg。Hg的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)率在所有重金屬中最低，平均指標(biāo)處于標(biāo)準(zhǔn)臨界限值附近，超標(biāo)臨界現(xiàn)象相對最為突出，應(yīng)給于高度關(guān)注。但還有一個(gè)值得注意的現(xiàn)象，所有樣本中未出現(xiàn)絕對超標(biāo)現(xiàn)象，這有可能與Hg的揮發(fā)遷移特性有關(guān)。

3.6鉛

本次研究共獲得87份有效樣本，其中臨界3份，達(dá)標(biāo)84份，達(dá)標(biāo)率96.55%。污泥中Pb的平均濃度為93.01mg/kg，沒有出現(xiàn)絕對超標(biāo)現(xiàn)象，其中最高檢測指標(biāo)為729mg/kg，穩(wěn)定達(dá)標(biāo)率較高，在本次研究中體現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)較低。

3.7鉻

本次研究共獲得75份有效樣本，其中確認(rèn)超標(biāo)2份，臨界1份，達(dá)標(biāo)72份，達(dá)標(biāo)率96.00%。污泥中Cr的平均濃度為266.68mg/kg，超標(biāo)樣來自華東、華北地區(qū)，其中最高檢測指標(biāo)為2960mg/kg。

3.8砷

本次研究共獲得63份有效樣本，其中確認(rèn)超標(biāo)1份，達(dá)標(biāo)62份，達(dá)標(biāo)率98.41%。污泥中As的平均濃度為28.98mg/kg，超標(biāo)樣來自華北地區(qū)，其中最高檢測指標(biāo)為301mg/kg。

3.9硼

本次研究共獲得20份有效樣本，全部達(dá)標(biāo)，達(dá)標(biāo)率100%。B也是本次研究中獲得有效樣本數(shù)量最少的重金屬，高達(dá)標(biāo)率和低監(jiān)測率代表意味著B的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)相對其它重金屬物質(zhì)較低。

4.中國城鎮(zhèn)污泥營養(yǎng)成分與重金屬含量總體評價(jià)

4.1污泥營養(yǎng)成分總體評價(jià)

中國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥營養(yǎng)成分總體含量較高，按照全國城鎮(zhèn)污泥年產(chǎn)生量3000萬噸計(jì)算，蘊(yùn)藏有機(jī)質(zhì)資源超過300萬噸，氮素資源超過20萬噸，磷素資源超過13萬噸，鉀素資源超過8萬噸。

通過調(diào)研數(shù)據(jù)匯總分析，中國城鎮(zhèn)污水廠污泥中營養(yǎng)成分呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：

（1）總體呈現(xiàn)“北高南低、大高小低”的特點(diǎn)，無論是有機(jī)質(zhì)含量還是NPK等營養(yǎng)元素，均呈現(xiàn)大城市高于中小城市，北方城市高于南方城市。（2）有機(jī)質(zhì)含量低于發(fā)達(dá)國家，這也是厭氧消化工藝在國內(nèi)運(yùn)行體現(xiàn)整體經(jīng)濟(jì)性較差的原因之一，但該指標(biāo)可以滿足高溫好氧發(fā)酵工藝對于有機(jī)質(zhì)指標(biāo)的要求，并且平均值51.43%也能夠滿足《NY525-2012有機(jī)肥料》中有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥45%的要求。（3）總養(yǎng)分平均值為7.32%，高于《NY525-2012有機(jī)肥料》中總養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥5%的要求，尤其是P、K資源豐富，具有資源化土地利用的潛力。（4）N、P、K體現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，部分污水廠P、K含量大大超過N，具有更高的資源化市場利用前景。

4.2污泥重金屬成分總體評價(jià)

中國城鎮(zhèn)污水處理廠重金屬成分總體含量處于可控范圍內(nèi)，比照《GB/T23486-2009城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)限值，各項(xiàng)重金屬指標(biāo)總體符合園林綠化土地利用標(biāo)準(zhǔn)要求。

通過調(diào)研數(shù)據(jù)匯總分析，中國城鎮(zhèn)污水廠污泥中重金屬成分呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：

（1）比照《GB/T23486-2009城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)限值，重金屬風(fēng)險(xiǎn)由大到小排序：Hg、Ni、Cd、Zn、Cu、Cr、Pb、As、B。（2）Hg、Ni成分超標(biāo)率排在前兩名且平均值趨于臨界應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控，Cd排在第三名也應(yīng)引起注意，這與2014年4月發(fā)布的《全國土壤污染情況調(diào)查公報(bào)》無機(jī)污染物點(diǎn)位超標(biāo)率結(jié)果近似（注：第一名Cd7.0%，第二名Ni4.8%，第五名Hg1.6%）。（3）工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)高于工業(yè)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，尤其是長江三角洲、東北老工業(yè)基地部分地區(qū)污泥重金屬問題相對較重。（4）在88個(gè)樣本中，一座污水廠如出現(xiàn)污泥超標(biāo)現(xiàn)象一般僅體現(xiàn)在某一種重金屬指標(biāo)上，因此為通過管理手段或技術(shù)手段解決問題提供了基礎(chǔ)。

5.結(jié)語

本次研究由于華南、西南、西北地區(qū)采樣數(shù)據(jù)較少，因此更主要反映東北、華北、華中、華東等地區(qū)城鎮(zhèn)污水處脫水污泥重金屬及營養(yǎng)物質(zhì)含量�？傮w上城鎮(zhèn)污水廠污泥泥質(zhì)是適合土地利用的，特別對于華北、華中、東北等經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)而土地資源相對豐富地區(qū)，污泥土地利用更可先行一步。

同時(shí)，應(yīng)從政策、管理、技術(shù)層面同步推進(jìn)保障措施，積極探索適合國情的創(chuàng)新模式：

（1）探索創(chuàng)新排水管理模式，對于高污染風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)可以采用分時(shí)排水許可措施，使大部分時(shí)間污泥成分穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。（2）探索創(chuàng)新污泥中重金屬去除技術(shù)，有針對性地在污水處理廠內(nèi)設(shè)置重金屬處理系統(tǒng)，防止其進(jìn)入土壤后更加難以去除。（3）探索創(chuàng)新土地利用模式，與污泥處理項(xiàng)目同期劃定土地利用管理區(qū)，加強(qiáng)該區(qū)域監(jiān)控，將風(fēng)險(xiǎn)限制在一定范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

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（原文刊載于中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2015,(4),42-45,本文在原文基礎(chǔ)上稍作改動(dòng)）