石河子城市污泥基本性質(zhì)研究及資源利用探討

徐鳳安小麗

（1石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院 新疆石河子 832003 2石河子澤眾水務(wù)集團(tuán) 新疆石河子 832000）

石河子城市污泥基本性質(zhì)研究及資源利用探討

徐鳳1安小麗2

（1石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院 新疆石河子 832003 2石河子澤眾水務(wù)集團(tuán) 新疆石河子 832000）

以石河子城市污泥為研究對(duì)象，對(duì)污泥基本性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)定。通過與《有機(jī)肥料》（NY 525-2002）的技術(shù)指標(biāo)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置》等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，得出該污泥是一種養(yǎng)分含量高的有機(jī)肥，具有園林綠化、土地改良用泥質(zhì)的潛質(zhì)，僅能作為施用于除糧食、蔬菜以外的作物的農(nóng)用泥質(zhì)，但不能作為林地用泥的結(jié)論。

城市污泥；理化性質(zhì)；養(yǎng)分含量；金屬元素；資源利用

城市污泥是指城市污水處理廠處理過程中產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)廢棄物，不包括柵渣、浮渣和沉砂[1]。其含大量的水分外，還含有豐富的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素及有機(jī)質(zhì)及植物生長(zhǎng)所需的微量元素和大量比重超過4.5 g·cm的毒性大、潛伏期長(zhǎng)和能沿食物鏈富集的金屬元素[2]。截至2011年3月底，全國(guó)各市、縣累計(jì)建成城鎮(zhèn)污水處理廠2996座，處理能力達(dá)到1.33×10m8·d-1。城市污泥是污水處理的必然副產(chǎn)物，如此大量的城市污泥已經(jīng)成為我國(guó)面臨的主要環(huán)境問題[3]。因此，分析研究城市污泥的理化性質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成分、重金屬種類及含量是科學(xué)合理進(jìn)行污泥處置與資源化、無害化的前提條件。

項(xiàng)目以石河子城市污泥為研究對(duì)象，對(duì)污泥理化、營(yíng)養(yǎng)成分、重金屬種類及含量進(jìn)行研究，為污泥資源化利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為石河子城市污泥利用奠定基礎(chǔ)。

1 石河子污水處理廠概況

石河子污水處理廠位于石河子市北泉鎮(zhèn)湖中村西側(cè)，總建設(shè)規(guī)模為20×104m3/d，其中一期工程處理量為10×104m3/d于2005年建成投運(yùn)，是石河子目前運(yùn)行的唯一一座污水處理廠。主要處理來自石河子市的生活污水以及工業(yè)廢水。其中生活污水與工業(yè)廢水的比例約為3:7，工業(yè)廢水所占比例較大，但其水質(zhì)仍屬有機(jī)型污水。該污水處理廠采用BIOLAK處理工藝，處理后水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排入標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-96)中規(guī)定的城市污水處理廠二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。污水處理中產(chǎn)生的污泥經(jīng)脫水后外運(yùn)。石河子污水處理廠處理工藝流程如圖1所示。

圖1 石河子污水處理廠工藝流程

除石河子市污水處理廠外，目前，石河子市區(qū)還有北工業(yè)區(qū)污水處理廠和化工新材料產(chǎn)業(yè)園污水處理廠兩座在建污水處理廠。因此，本課題研究對(duì)象石河子城市污泥僅為石河子污水處理廠的污泥。

2 材料和方法

2.1 材料

污泥來源：石河子污水處理廠脫水污泥，棕褐色，土腥味。

試驗(yàn)污泥處理及保存：將石河子污水處理廠脫水污泥，自然風(fēng)干后，用研缽磨碎，過2 mm篩，于棕褐色瓶中密閉，4℃保存。待測(cè)。

實(shí)驗(yàn)方法：本實(shí)驗(yàn)中所測(cè)污泥性質(zhì)參數(shù)均參照《城市污水廠污泥檢驗(yàn)方法》（CJ/T221-2005）進(jìn)行測(cè)定[4、5]。

在實(shí)驗(yàn)過程中，為提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性，增強(qiáng)可靠度，試驗(yàn)的每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)平行樣,結(jié)果以平均值表示。

3 結(jié)果與分析

根據(jù)《城市污水廠污泥檢驗(yàn)方法》（CJ/T221-2005），對(duì)石河子污水處理廠脫水污泥基本性質(zhì)測(cè)定的結(jié)果如表1所示。

表1 石河子城市污泥基本性質(zhì)

由表1可知，石河子污水廠脫水污泥自然風(fēng)干后，具有一定的含水率，pH呈中性偏弱堿性。有機(jī)質(zhì)含量高，總磷含量高于總氮、總鉀含量。污泥中含有植物生長(zhǎng)需要的微量元素鉀、鐵、鋅、銅、鈣，同時(shí)還含具有一定毒性的一般重金屬元素銅、鋅和毒性顯著的重金屬鉛、鉻、鎘，主要與石河子污水廠進(jìn)水水質(zhì)中工業(yè)廢水所占比例較大有關(guān)。

根據(jù)石河子污水廠污泥基本性質(zhì)參數(shù)，將其與《有機(jī)肥料》（NY 525-2002）[6]的技術(shù)指標(biāo)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》（CJ248-2007）[7]指標(biāo)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置林地用泥質(zhì)》（CJ/T 362-2011）[8]指標(biāo)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土地改良用泥質(zhì)》（CJ/T 291-2008）[9]指標(biāo)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》（CJ/T 309-2009）[10]指標(biāo)對(duì)照，探討該污泥資源利用途徑，對(duì)照結(jié)果見表2、3、4、5、6。

表2 石河子城市污泥基本性質(zhì)參數(shù)與《有機(jī)肥料》技（NY-525-2002）術(shù)指標(biāo)對(duì)照表

從表2可以看出，石河子城市污泥的有機(jī)質(zhì)含量37.26%比

《有機(jī)肥料》（NY 525-2002）技術(shù)指標(biāo)中的有機(jī)質(zhì)含量最低限值30%高，總養(yǎng)分4.87%也比有機(jī)肥指標(biāo)中不低于4%的限值高，水分含量及酸堿度均符合《有機(jī)肥料》（NY 525-2002）技術(shù)指標(biāo)的要求。因此，與《有機(jī)肥料》（NY 525-2002）技術(shù)指標(biāo)對(duì)照，可得出結(jié)論，石河子城市污泥從基本性質(zhì)參數(shù)上滿足有機(jī)肥料的要求，具有作為有機(jī)肥料的潛質(zhì)。

表3 石河子城市污泥基本性質(zhì)參數(shù)與《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》（CJ 248-2007）指標(biāo)對(duì)照表

由表3數(shù)據(jù)可知，石河子城市污泥理化性質(zhì)、養(yǎng)分指標(biāo)和金屬元污染濃度限值均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》（CJ248-2007）的要求，因此，該污泥具有作為園林綠化用的潛質(zhì)。

表4 石河子城市污泥基本性質(zhì)參數(shù)與《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置林地用泥質(zhì)》（CJ/T 362-2011）指標(biāo)對(duì)照表

由表4數(shù)據(jù)可知，石河子城市污泥理化性質(zhì)、金屬元污染濃度限值均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置林地用泥質(zhì)》（CJ/T 362-2011）的要求，但是養(yǎng)分指標(biāo)中總養(yǎng)分含量4.87%遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)中不低于25%的指標(biāo)，因此，石河子城市污泥不能作為林地用泥。

表5 石河子城市污泥基本性質(zhì)參數(shù)與《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土地改良用泥質(zhì)》（CJ/T 291-2008）指標(biāo)對(duì)照表

由表5數(shù)據(jù)可知，石河子城市污泥理化性質(zhì)、養(yǎng)分指標(biāo)和金屬元污染濃度限值均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土地改良用泥質(zhì)》（CJ/T 291-2008）的要求，因此，該污泥具有作為土地改良用泥質(zhì)的潛質(zhì)。

表6 石河子城市污泥性質(zhì)參數(shù)與《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》（CJ/T 309-2009）指標(biāo)對(duì)照表

A.級(jí)污泥：適用于所有作物的生長(zhǎng);

B.級(jí)污泥:適用于除糧食和蔬菜以外作物的生長(zhǎng)

由表6數(shù)據(jù)可知，石河子城市污泥理化性質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》（CJ/T 309-2009）的要求，但是養(yǎng)分指標(biāo)均不滿足標(biāo)準(zhǔn)中的最低要求，如總養(yǎng)分含量4.87%、有機(jī)質(zhì)含量37.26%遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)中不低于30%、200%的指標(biāo)，同時(shí)，毒性顯著的重金屬元素鎘（Cd）含量3.15mg/Kg超過A級(jí)污泥不超過3mg/Kg標(biāo)準(zhǔn)限值，但滿足B級(jí)污泥不超過15mg/Kg的要求。因此，按照《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》（CJ/T 309-2009）標(biāo)準(zhǔn)中A級(jí)污泥和B級(jí)污泥的施用場(chǎng)所可知，石河子城市污泥可以施用于除糧食、蔬菜作物以外的作物。

4 結(jié)語

綜上，石河子城市污泥理化性質(zhì)、養(yǎng)分指標(biāo)均符合《中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中《有機(jī)肥料》（NY-525-2002），可以作為有機(jī)肥料的利用價(jià)值。生物淋濾法、植物修復(fù)法和電動(dòng)力修復(fù)是目前研究的重點(diǎn)[11]。同時(shí)，污泥理化性質(zhì)、養(yǎng)分含量、金屬污染物濃度限值符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》（CJ 248-2007）、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土地改良用泥質(zhì)》（CJ/T 291-2008）的基本要求，具有作為園林綠化、土地改良用泥質(zhì)的潛質(zhì)。但是，石河子污水廠污泥總養(yǎng)分含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置林地用泥質(zhì)》（CJ/T 362-2011）標(biāo)準(zhǔn)中的要求，不能作為林地用泥。毒性顯著的重金屬元素鎘（Cd）含量超過《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)》（CJ/T 309-2009）標(biāo)準(zhǔn)中A級(jí)污泥標(biāo)準(zhǔn)限值但符合B級(jí)污泥標(biāo)準(zhǔn)限值，因此，僅能施用于B級(jí)污泥施用場(chǎng)所。因此，石河子城市污泥可資利用前景可觀，是一種養(yǎng)分含量高的有機(jī)肥，具有園林綠化、土地改良用泥質(zhì)的潛質(zhì)，僅能作為施用于除糧食、蔬菜作物以外的作物的農(nóng)用泥質(zhì)，但不能作為林地用泥。

[1]馬培東,王里奧,黃傳,等.改性污泥用作垃圾填埋場(chǎng)日覆蓋材料的研究[J].中國(guó)給水排水,2007,23(23):38-42.

[2]涂劍成，趙慶良等.東北地區(qū)城市污水處理廠污泥中重金屬的形態(tài)分布及其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) [J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，3（32）：689-695.

[3]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部．2011關(guān)于全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施2011年第一季度建設(shè)和運(yùn)行情況的通報(bào)[OL]．2011—07-1 8，http：／／www．mohurd．gov．ell.

[4]CJ/T221-2005.城市污水處理廠污泥檢測(cè)方法[S].北京:中國(guó)標(biāo)

準(zhǔn)出版社,2005:5.

[5]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法編委會(huì)編,水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法（第四版）[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2002:52.

[6]NY 525-2002.有機(jī)肥料[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002:8.

[7]CJ248-2007.城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007:3.

[8]CJ/T 362-2011.城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置林地用泥質(zhì)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011:2.

[9]CJ/T 291-2008.城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置土地改良用泥質(zhì)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008:8.

[10]CJ/T 309-2009.城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質(zhì)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009:4.

[11]況群,朱玉斌.城市污泥中重金屬去除方法探析[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2013,(01):73-74.

石河子大學(xué)2013年度3152青年骨干教師，項(xiàng)目編號(hào)3152SJXY02040。

石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院科學(xué)研究基金項(xiàng)目：城市污泥中重金屬測(cè)定研究。

徐鳳(1980-)，女，漢族，河南許昌人，碩士，講師。研究方向：水處理及污泥資源化研究。