我國城市污水處理廠污泥中重金屬分布特征及變化規(guī)律

張亞婧

摘 要：隨著城市污水處理建設(shè)的不斷創(chuàng)新和加強(qiáng)，污水處理的效率已經(jīng)今非昔比。但是隨著處理的城市污泥大量產(chǎn)生，污泥的處理方法和對(duì)于環(huán)境的威脅因素也就得到了越來越多的關(guān)注。城市污泥的再次利用和妥善處置是我國現(xiàn)階段污水處理的重要問題。進(jìn)行污泥的綜合處理利用需要研究重金屬的分布特征和其變化規(guī)律，為選擇更有效的污水處理方式提供可靠的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：污水處理；重金屬；變化范圍；分布特征

1 緒論

在污水處理廠進(jìn)行污水處理的時(shí)候會(huì)伴隨著剩余污泥的產(chǎn)生，所以同時(shí)需要考慮的就是污泥的處理問題和處置方法。

以我國目前的污水處理水平，多數(shù)污水廠采用的是填埋、二次農(nóng)業(yè)利用和燃燒處理等[1]。但污泥中含有的重金屬有著限制二次農(nóng)業(yè)利用的污染問題需要考慮。所以，本文主要探究的就是污泥中重金屬的分布特征和重金屬的變化規(guī)律問題，為污水處理中的污泥重金屬污染問題提供依據(jù)和思路。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備

測定依據(jù)是CJ/T221-2005的城市污水處理廠規(guī)定的污泥檢驗(yàn)方法[2]。取干燥、研磨完畢的污泥樣品5.0g（±0.1g），將取好的樣品置于100mL的高型燒杯中后加入KCl溶液50mL，然后將燒杯密封放入恒溫培養(yǎng)振蕩器中，開始震動(dòng)5分鐘之后靜止放置1到3個(gè)小時(shí)。用PH計(jì)進(jìn)行測量并記錄下來。

2.2 藥品試劑

使用的試劑：純度BV-Ⅲ的硝酸；純度GR的硫酸、氫氟酸；純度AR的氯化鉀；各重金屬的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

2.3.1 污泥的PH值測定。測定依據(jù)是CJ/T221-2005的城市污水處理廠規(guī)定的污泥檢驗(yàn)方法[2]。取干燥磨好的污泥樣品5.0g（±0.1g），將取好的樣品置于100mL的高型燒杯中后加入KCl溶液50mL，然后將燒杯密封放入恒溫培養(yǎng)振蕩器中，震動(dòng)5分鐘之后靜止放置1到3小時(shí)。用PH計(jì)進(jìn)行測量并記錄。

2.3.2 污泥中重金屬的含量分析。取0.2g（±0.0002g）的污泥樣品，將樣品放置在100mL的含蓋聚四氟乙烯燒杯中，將5mL HF、5mL HNO3、3mL HClO4依次加入。蓋上后放置在220-250度的電熱板上進(jìn)行1小時(shí)的加熱，開蓋后消解直至粘稠，后繼續(xù)加入3mL HF、3mL HNO3和1mL HClO4，消解完成前重復(fù)上述步驟。待白煙散去且燒杯內(nèi)的樣品呈粘稠狀時(shí)將燒杯取下冷卻，沖洗后還可加入1mL HNO3進(jìn)行殘?jiān)芙狻Ｈ缓蠖ㄈ莸?00mL后進(jìn)行纖維濾膜過濾置于PE離心管，保存溫度4度。測定之前先放入離心機(jī)中進(jìn)行10分鐘1000轉(zhuǎn)，通過使用原子進(jìn)行吸收分光光度計(jì)來測定上層清夜中的Cd、Cr、Pb、Ni、Zn和Cu的含量，設(shè)置三個(gè)平行樣的測試方法，測試值選取三個(gè)樣品的平均值。分別選取10mL的清夜放置在25mL的比色管中，加入5mL HCl后蒸餾水定容至刻度后搖勻。最后用AFS來分析As、Hg。

3 結(jié)果與討論

3.1 污泥中的重金屬分布特征

將選取的29個(gè)污泥樣品進(jìn)行pH測量后，pH值都在6.1值左右，范圍為（5.6，6.9）。為了有效地管理監(jiān)控污泥中的重金屬和其他的有害物質(zhì)，本文根據(jù)我國自身的污泥性質(zhì)和所具有的土壤環(huán)境等情況對(duì)污泥的排放值和關(guān)于土地的重金屬含量上限值都做出了規(guī)定，規(guī)定了相關(guān)的使用標(biāo)準(zhǔn)[3]。而本文選取的29個(gè)污泥樣品重金屬的含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

表1的數(shù)據(jù)顯示了同種元素在不同的污泥樣品中的含量具有較大的變化范圍，表中的八種重金屬為Hg、Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn，它們的含量范圍（為mg*kg-1）分別是（5.81，20.6），（18.5，134），（25.3，72.2），（40.2，725），（76.1，1002）和（305，47680）。所以污泥中As的含量最值之間的差值為3.55倍，Cd為11.6倍，Cr為17.34倍，Hg為5.45倍，Pb為2.85倍，Cu為14.5倍，Zn為52.71倍，Ni為29.95倍。數(shù)據(jù)顯示出除了不同城市之間的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平區(qū)別及污水處理方式不同外更重要的污染原因可能是工業(yè)污水的混入。

3.2 我國城市污泥中不同重金屬元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化特征

由于污泥重金屬含量的變化與污水的來源和處理方法等過程的區(qū)別，不同地區(qū)所得到的結(jié)果也不盡相同。本文選取了其中的3種進(jìn)行分析。

3.2.1 汞元素的變化特征。汞元素在污泥中的含量不高，但危害卻極大[4]。表2中的數(shù)據(jù)顯示出，實(shí)驗(yàn)中測量的Hg元素存在形態(tài)多為殘?jiān)鼞B(tài)，所占比例高于97%。但在殘?jiān)鼱顟B(tài)時(shí)并不影響環(huán)境，所以并沒有污染威脅。

3.2.2 污泥樣品中鉻元素的變化特征。鉻元素的含量難以修復(fù)所以生物的有效性很高[5]。根據(jù)表3中數(shù)據(jù)可知污泥中的鉻元素的生物有效性較低，威脅性較差。

3.2.3 污泥樣品中砷元素的變化規(guī)律。表4可看出污泥樣品中砷主要的狀態(tài)為殘?jiān)鼞B(tài)及腐殖酸結(jié)合態(tài)，鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)比例約為10%，殘?jiān)鼞B(tài)所占比例約大于58%。污泥中的砷元素多為穩(wěn)定態(tài)，對(duì)環(huán)境威脅較小。

4 結(jié)束語

不同的污水處理廠中所有的污泥樣品中的重金屬元素的總量差異較大，八種重金屬為Hg、Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn；同一種重金屬元素在不同的污泥樣品中的含量變化范圍均不小。以Cu元素的含量舉例，Cu的最小值為40.2mg*kg-1，最大值為725mg*kg-1，最值之間的差值高達(dá)680mg*kg-1。而本次研究的重金屬元素中Ni、Cr、Cu和Zn的離散程度相對(duì)而言較大；分析發(fā)現(xiàn)污泥中的重金屬含量超標(biāo)率并不高，且其中的大部分重金屬元素并沒有超標(biāo)，根據(jù)文獻(xiàn)查閱發(fā)現(xiàn)與全國其他地區(qū)的重金屬含量相差不大，所以本次研究的污泥樣品中的重金屬元素還是具有代表性的。

參考文獻(xiàn)

[1]張麗麗，李花粉，蘇德純.我國城市污水處理廠污泥中重金屬分布特征及變化規(guī)律[J].環(huán)境科學(xué)研究，2013，26（3）：313-319.

[2]姚金玲，王海燕，于云江，等.城市污水處理廠污泥重金屬污染狀況及特征[J].環(huán)境科學(xué)研究，2010，23（6）：696-702.

[3]張燦，陳虹，余憶玄，等.我國沿海地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥重金屬污染狀況及其處置分析[J].環(huán)境科學(xué)，2013，34（4）：1345-1350.

[4]莫志強(qiáng).我國城市污水處理廠污泥中重金屬分布特征研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（20）.

[5]EMDD.我國城市污水處理廠污泥中重金屬я布特征及變化規(guī)律[J].Hjkxyj.org：cn.