給水調(diào)節(jié)池底泥特性及改良為園林綠化土試驗(yàn)分析

周抒宇， 李文運(yùn)， 趙樂軍， 朱 峰

（1.天津市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300392；2.天津水務(wù)集團(tuán)有限公司，天津 300042）

一些城市通過外地引水解決水資源不足問題，為保障供水安全，一般在水廠前設(shè)置調(diào)節(jié)池對(duì)水源水做預(yù)處理，用于初步調(diào)節(jié)給水廠的水量水質(zhì)[1]，給水調(diào)節(jié)池分離出的大量底泥成為亟待解決的問題。近年來，污泥的處置和利用研究主要集中于污水處理廠污泥，也有少部分學(xué)者研究給水工程最終環(huán)節(jié)的污泥回用問題[2]；對(duì)給水調(diào)節(jié)池底泥特性的研究較少，底泥的處置與資源化利用更是鮮有報(bào)道。

目前已有研究表明河道底泥可作為園林綠化土使用[3]，污水廠污泥和給水廠污泥也可通過與落葉等廢棄物摻混改良為園林綠化土供種植盆栽植物利用[4～5]；通常情況下，給水調(diào)節(jié)池清出底泥的加藥量遠(yuǎn)少于污水處理廠污泥和給水廠污泥，屬于水源水通過添加絮凝劑沉淀出的淤泥雜質(zhì)，含砂量較高，有害物質(zhì)較少，作為土壤回用，居民和園林綠化企業(yè)的可接受度更高?；诖?，本文通過試驗(yàn)，分析給水調(diào)節(jié)池底泥的泥質(zhì)特性及其作為園林綠化土應(yīng)用的可行性，為今后同類泥質(zhì)研究提供數(shù)據(jù)支撐。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 給水調(diào)節(jié)池底泥

底泥取自天津某給水泵站調(diào)節(jié)池，加絮凝劑聚丙烯酰胺沉淀后抽出，再通過脫水機(jī)脫水后堆積晾曬一周。檢測樣品為多點(diǎn)采樣后混合而成，總質(zhì)量約2 kg。檢測時(shí)底泥外觀呈砂土狀且無明顯氣味。

1.2 主要儀器

濁度計(jì)、pH 計(jì)、電子天平、紫外可見分光光度計(jì)、ICP-OES（電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀）、原子熒光光度計(jì)、紅外測油儀、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC/MS）、恒溫水槽、電導(dǎo)率儀。

1.3 測試項(xiàng)目及方法

由于目前缺少給水工程產(chǎn)生各類污泥指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，因此參照GB/T 23486—2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》對(duì)給水調(diào)節(jié)池底泥的泥質(zhì)進(jìn)行檢測。

1）理化指標(biāo)：pH 值檢測采用電極法；含水率檢測采用重量法；EC值檢測采用電導(dǎo)法。

2）養(yǎng)分指標(biāo)：總氮檢測采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法；總磷檢測采用氫氧化鈉熔融后鉬銻抗分光光度法；總鉀檢測采用微波高壓消解后電感耦合等離子體發(fā)射光譜法；有機(jī)質(zhì)檢測采用重量法。

3）污染物指標(biāo)：鎘、鉛、鉻、鎳、鋅、銅檢測采用微波高壓消解后電感耦合等離子體發(fā)射光譜法；汞檢測采用常壓消解后原子熒光法；砷檢測采用常壓消解后原子熒光法；硼檢測采用微波高壓消解后電感耦合等離子體發(fā)射光譜法；礦物油檢測采用紅外分光光度法；苯并（a）芘檢測采用氣相色譜-質(zhì)譜法

4）生物學(xué)指標(biāo)：糞大腸桿菌群菌值檢測采用堆肥、糞稀中糞大腸菌群檢測法。

2 結(jié)果與分析

2.1 底泥的理化指標(biāo)

池底泥檢測得到pH值、含水率、EC值。見表1。

表1 給水調(diào)節(jié)池底泥的理化指標(biāo)

GB/T 23486—2009 規(guī)定，pH 值≥6.5 為中性或堿性土壤。由表1 可以得出，給水調(diào)節(jié)池底泥呈堿性且pH 值滿足園林種植要求。此外，作為園林綠化土重點(diǎn)關(guān)注指標(biāo)，底泥EC 值臨近上限值但未超過標(biāo)準(zhǔn)上限值要求，已達(dá)標(biāo)。

底泥pH 值和EC 值的直接檢測結(jié)果即可滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；但檢測結(jié)果顯示，底泥42.7%的含水率超出園林種植標(biāo)準(zhǔn)40%最高限值。由于清出底泥在檢測前已經(jīng)過短時(shí)間晾曬風(fēng)干，可以確定剛清出時(shí)底泥含水率更是高于園林綠化用泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值；因此底泥需提前風(fēng)干或摻拌干枯落葉等堆肥，降低含水率后再應(yīng)用于園林綠化。

2.2 底泥中養(yǎng)分指標(biāo)

檢測得到總養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量指標(biāo)。見表2。

表2 給水調(diào)節(jié)池底泥的養(yǎng)分指標(biāo)%

由表2 看出：池底泥總養(yǎng)分含量為1.086%，低于3%的最低限值；同時(shí)，底泥有機(jī)質(zhì)含量也同樣低于25%的最低限值，表明底泥中養(yǎng)分含量偏低，無法滿足園林綠化用泥質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)要求。

我國商品有機(jī)肥總養(yǎng)分（氮磷鉀總含量）平均值為7.98%，有機(jī)質(zhì)平均值為34.9%[6]；因此可通過在底泥中混合一定比例有機(jī)肥料或園林腐熟物達(dá)到養(yǎng)分要求。

2.3 底泥中生物學(xué)指標(biāo)

生物學(xué)指標(biāo)主要檢測了糞大腸桿菌群菌值，根據(jù)GB/T 23486—2009要求，糞大腸桿菌群菌值需高于0.01 g/個(gè)，檢測得出底泥中糞大腸桿菌群菌值為4.3 g/個(gè)，滿足要求，可用于公共園林綠化。

2.4 底泥中污染物指標(biāo)

污染物容易通過大氣沉降于土壤中，而富集后的重金屬、苯并芘等物質(zhì)極難被降解，若人們長期暴露在濃度過高的污染物質(zhì)中可能有致癌風(fēng)險(xiǎn)[7～9]。

對(duì)給水調(diào)節(jié)池底泥進(jìn)行11 項(xiàng)污染物指標(biāo)檢測。見表3。

表3 給水調(diào)節(jié)池底泥的污染物指標(biāo) mg/kg

續(xù)表3 mg/kg

由表3可知，底泥的11項(xiàng)污染物含量均遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)上限值，苯并（a）芘未檢出。底泥的重金屬檢測結(jié)果除鎘外，汞、鉻、砷、鎳、鋅、銅的含量均低于當(dāng)?shù)爻菂^(qū)中綠地重金屬的平均值，證明給水調(diào)節(jié)池底泥對(duì)環(huán)境危害極小，直接用于綠化不會(huì)對(duì)原有土壤造成污染。

2.5 種子發(fā)芽指數(shù)

種子發(fā)芽指數(shù)是對(duì)泥質(zhì)或有機(jī)肥堆肥腐熟度和產(chǎn)品植物毒性的評(píng)價(jià)指標(biāo)[11]，選擇小白菜種子作為試驗(yàn)材料，對(duì)底泥的種子發(fā)芽指數(shù)進(jìn)行測定。設(shè)置5 個(gè)底泥濾液培養(yǎng)皿平行樣并設(shè)置2個(gè)去離子水作為空白對(duì)照組，每個(gè)培養(yǎng)皿放置20 顆小白菜種子，常溫避光培養(yǎng)48 h后，測量計(jì)算得出底泥濾液培養(yǎng)種子的根長均值與發(fā)芽率均值分別為5.23 mm 和23%，兩個(gè)空白對(duì)照培養(yǎng)種子的根長與發(fā)芽率均值分別為4.58 mm和27.5%，最終根據(jù)種子發(fā)芽指數(shù)公式計(jì)算得出給水調(diào)節(jié)池底泥的種子發(fā)芽指數(shù)為95.5%，高于70%的標(biāo)準(zhǔn)要求，證明底泥腐熟程度較高，對(duì)植物無毒害作用，可用于園林綠化。

3 結(jié)論與建議

1）天津給水調(diào)節(jié)池底泥屬于堿性，pH 值和EC 值較高，但均未超過GB/T 23486—2009 限值要求，滿足園林綠化種植的主要參考指標(biāo)。

2）全部危害性指標(biāo)均遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值，不會(huì)對(duì)人體造成影響，部分指標(biāo)值甚至優(yōu)于城市園林綠化用土平均值。

3）底泥的種子發(fā)芽指數(shù)為95.5%，證明其腐熟程度較高且無毒害，進(jìn)一步驗(yàn)證底泥可用于公共場所園林綠化。

4）檢測發(fā)現(xiàn)底泥的總養(yǎng)分（氮磷鉀含量）和有機(jī)質(zhì)偏低，含水率偏高；但3項(xiàng)指標(biāo)可通過種植前烘干和復(fù)配園林腐熟物或混合肥料進(jìn)行調(diào)節(jié)，復(fù)配混合一定比例后可得到標(biāo)準(zhǔn)園林綠化用土。

5）檢測結(jié)果表明，給水調(diào)節(jié)池底泥屬于優(yōu)質(zhì)園林綠化資源，通過調(diào)節(jié)含水率和營養(yǎng)成分即可高度滿足園林綠化植需求。

6）分析研究給水調(diào)節(jié)池底泥特性發(fā)現(xiàn)，沉積淤泥雖類屬于城市廢棄物，但無毒無害，其特性并不完全適用于氮磷含量較高的污水污泥檢測標(biāo)準(zhǔn)，因此建議編制關(guān)于給水工程出泥作為土源的園林綠化標(biāo)準(zhǔn)，以進(jìn)一步推動(dòng)給水調(diào)節(jié)池底泥等資源的再利用。