中山市城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥綜合利用途徑分析

摘要：為解決廣東省中山市城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥處置途徑單一、綜合利用率低的問(wèn)題，因而對(duì)中山市22家城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥重金屬及營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行檢測(cè)分析，并采用污泥排放和污泥處置標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示，有18家城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥重金屬滿足污泥泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，且污泥重金屬和營(yíng)養(yǎng)成分滿足污泥處置的各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，綜合利用條件良好，可因地制宜探索污泥用于園林綠化、土地改良、農(nóng)田、建筑材料等場(chǎng)合的多元化處置方式。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；重金屬；營(yíng)養(yǎng)成分；污泥處置

引言

廣東省中山市位于珠三角腹地，城鎮(zhèn)化率高，截至2022年，中山市22家城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥總量達(dá)421t/d（含水率80%），且?guī)缀跞客膺\(yùn)至中山市民東有機(jī)廢物處理有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“有機(jī)廢物處理公司”）進(jìn)一步深化處理，最終用于園林綠化及制磚。有機(jī)廢物處理公司設(shè)計(jì)處理規(guī)模為400t/d，實(shí)際處理規(guī)模為300t/d，隨著污泥量的不斷增加，處理能力不足問(wèn)題凸顯，生態(tài)環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)極高。因此，對(duì)城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥進(jìn)行抽樣檢測(cè)、分析與評(píng)估，重新確定污泥安全處置途徑和出路非常必要。

1污泥樣品采集與檢測(cè)

1.1樣品采集

選取中山市22家城鎮(zhèn)生活污水處理廠為調(diào)查對(duì)象，對(duì)污水處理產(chǎn)生的污泥進(jìn)行抽樣檢測(cè)，每廠隨機(jī)抽樣檢測(cè)3次，分析數(shù)據(jù)取檢測(cè)結(jié)果平均值。污泥采樣點(diǎn)選在各污水處理廠污泥脫水間出泥口，多點(diǎn)采集具有代表性的混合樣品，樣品質(zhì)量不少于1kg，同時(shí)采集10%平行樣和空白樣，所有污泥樣品密封后送至由CMA認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2樣品檢測(cè)

結(jié)合中山市城鎮(zhèn)生活污水處理廠污水來(lái)源確定的污泥檢測(cè)項(xiàng)目共計(jì)12項(xiàng)，包括重金屬8項(xiàng)（總砷、總汞、總銅、總鋅、總鉛、總鉻、總鎘、總鎳）、營(yíng)養(yǎng)成分4項(xiàng)（有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷、總鉀）。各檢測(cè)項(xiàng)目分析方法為總砷、總汞采用常壓消解后原子熒光法，總銅、總鋅、總鉛、總鎘、總鎳采用常壓消解后原子吸收分光光度法，總鉻、總鉀采用常壓消解后電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，總氮采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法，總磷采用氫氧化鈉熔融后鉬銻抗分光光度法，有機(jī)質(zhì)采用重量法，具體檢驗(yàn)工作嚴(yán)格執(zhí)行《城市污水處理廠污泥檢驗(yàn)方法》（CJ/T 221-2005）的要求 [1]。實(shí)驗(yàn)儀器包括原子熒光光度計(jì)、火焰原子吸收光譜儀、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、電子天平。實(shí)驗(yàn)室做10%平行樣、全程空白樣及質(zhì)控樣。

2污泥污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

污泥排放污染評(píng)價(jià)參照《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥泥質(zhì)》（GB 24188-2009） [2]，污泥處置評(píng)價(jià)參照《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質(zhì)》（GB/T 23486-2009） [3]、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 土地改良用泥質(zhì)》（GB/T 24600-2009） [4]、《農(nóng)用污泥污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4284-2018） [5]、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 農(nóng)用泥質(zhì)》（CJ/T 309-2009） [6]、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 制磚用泥質(zhì)》（GB/T 25031-2010） [7]、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 混合填埋用泥質(zhì)》（GB/T 23485-2009） [8]、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 水泥熟料生產(chǎn)用泥質(zhì)》（CJ/T 314-2009） [9]、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 林地用泥質(zhì)》（CJ/T 362-2011） [10]。

3污泥特征分析

3.1污泥重金屬含量特征分析

中山市22家城鎮(zhèn)生活污水處理廠，污泥重金屬含量特征分析結(jié)果如表1所示?？傮w來(lái)看，污水處理廠污泥泥質(zhì)較好，8種重金屬平均含量均滿足GB 24188-2009的指標(biāo)限值要求。此外，污泥重金屬超標(biāo)的污水處理廠數(shù)量不多，僅有4家污水處理廠污泥不同程度出現(xiàn)總砷、總銅、總鎳超標(biāo)，其余18家污水處理廠污泥重金屬滿足全部指標(biāo)限值要求，占總數(shù)的81.8%。

從表1可以看出，總銅、總鋅、總鉛、總鉻、總鎳的中位數(shù)均遠(yuǎn)小于平均值，表明這5種重金屬在不同污水處理廠污泥中的含量差異較大，平均值受少部分較大數(shù)據(jù)影響顯著[11]。此外，總銅、總鋅、總鉻、總鎳的離散程度較高，標(biāo)準(zhǔn)偏差分別達(dá)到了794.77mg/kg干污泥、720.40mg/kg干污泥、224.94mg/kg干污泥、89.43mg/kg干污泥，這4種重金屬在東升、東鳳、橫欄、小欖、三角、民眾等污水處理廠污泥中具有較高的污染負(fù)荷，遠(yuǎn)高于其他污水處理廠污泥重金屬平均水平。由于這些污水處理廠服務(wù)范圍內(nèi)有大量工業(yè)企業(yè)，涵蓋橡膠和塑料制造、紡織服裝、電子元件制造、金屬制造、化工、電鍍、燈飾照明制造等行業(yè)，排放的工業(yè)廢水中重金屬含量相對(duì)較高 [11]，因此經(jīng)污水處理過(guò)程重金屬轉(zhuǎn)移到了污泥之中。

3.2污泥營(yíng)養(yǎng)成分分析

污泥營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)結(jié)果如表2所示，污泥營(yíng)養(yǎng)元素豐富，按照污泥量421t/d（含水率80%）估算，蘊(yùn)含有機(jī)質(zhì)資源超過(guò)14954t/a，氮素資源超過(guò)941t/a，磷素資源超過(guò)963t/a，鉀素資源超過(guò)350t/a[12]；有機(jī)質(zhì)平均值為48.66%，總養(yǎng)分（總氮+總磷+總鉀）平均值為7.34%，遠(yuǎn)高于《有機(jī)肥料》（NY 525-2021）中有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥30%、總養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥4%的要求，具有土地利用的潛力[13]；有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷、總鉀含量的中位數(shù)與平均值相差不大，標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，離散程度不高，說(shuō)明中山市各污水處理廠污泥營(yíng)養(yǎng)成分總體接近，適合集中處置、統(tǒng)一綜合利用。

4污泥綜合利用條件分析

此次以重金屬和營(yíng)養(yǎng)成分作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考慮污水處理廠污泥經(jīng)深度脫水（含水率降到60%以下，特殊情況降到40%以下）后的綜合利用。

4.1重金屬超標(biāo)頻率分析

參照污泥排放和污泥處置標(biāo)準(zhǔn)，污泥重金屬超標(biāo)頻率總體不高，如表3所示。根據(jù)結(jié)果分析，參照污水廠泥質(zhì)、園林綠化/土地改良（中性和堿性土壤）、農(nóng)用/農(nóng)用污泥（B級(jí)污泥）、制磚、混合填埋、水泥熟料生產(chǎn)、林地標(biāo)準(zhǔn)限值，總汞、總鉛、總鎘、總鉻超標(biāo)頻率均為0，總砷、總銅、總鋅、總鎳的超標(biāo)頻率均不高于9.1%；參照?qǐng)@林綠化與土地改良（酸性土壤）標(biāo)準(zhǔn)限值，重金屬超標(biāo)頻率介于0～31.8%之間，其中總汞、總鉛、總鎘的超標(biāo)頻率均為0，總鎳的超標(biāo)頻率最高為31.8%；參照農(nóng)用/農(nóng)用污泥（A級(jí)污泥）標(biāo)準(zhǔn)限值，重金屬超標(biāo)頻率介于0～68.2%之間，其中總汞、總鉛、總鎘的超標(biāo)頻率均為0，總銅的超標(biāo)頻率為36.4%，總砷的超標(biāo)頻率最高為68.2%。

4.2營(yíng)養(yǎng)成分達(dá)標(biāo)情況分析

中山市22家城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥有機(jī)質(zhì)和總養(yǎng)分（總氮+總磷+總鉀）含量全部滿足園林綠化、土地改良、農(nóng)用/農(nóng)用污泥、混合填埋、林地5種泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值要求，達(dá)標(biāo)率均為100%，其他泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)污泥營(yíng)養(yǎng)成分的相關(guān)要求。

5污泥綜合利用途徑分析

根據(jù)污泥重金屬污染情況和營(yíng)養(yǎng)成分達(dá)標(biāo)情況，中山市22家城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥綜合利用條件良好。有18家污水處理廠污泥滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，且重金屬和營(yíng)養(yǎng)成分滿足污泥用于土地利用、建筑材料利用、混合填埋時(shí)的要求，占總數(shù)的81.8%；4家污水處理廠污泥，由于重金屬超標(biāo)暫不滿足任何污泥處置標(biāo)準(zhǔn)。污泥滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的18家污水處理廠中，有7家污水處理廠污泥同時(shí)滿足園林綠化（酸性土壤/中性和堿性土壤）、土地改良（酸性土壤/中性和堿性土壤）、農(nóng)用（A級(jí)/B級(jí)）、林地、制磚、水泥熟料生產(chǎn)、混合填埋用標(biāo)準(zhǔn)，占總數(shù)的31.8%；有6家污水處理廠污泥同時(shí)滿足園林綠化（酸性土壤/中性和堿性土壤）、土地改良（酸性土壤/中性和堿性土壤）、農(nóng)用（B級(jí)）、林地、制磚、水泥熟料生產(chǎn)、混合填埋標(biāo)準(zhǔn)，占總數(shù)的27.3%；有5家污水處理廠污泥同時(shí)滿足園林綠化/土地改良（中性和堿性土壤）、農(nóng)用（B級(jí)）、林地、制磚、水泥熟料生產(chǎn)、混合填埋用標(biāo)準(zhǔn)，占總數(shù)的22.7%。

6 污泥綜合利用建議

6.1 綜合利用前污泥需深度脫水

中山市22家城鎮(zhèn)污水生活處理廠處理后的污泥含水率在80%左右，除單獨(dú)焚燒（自持焚燒）和水泥熟料生產(chǎn)外，不滿足其他污泥處置標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于含水率的要求，污水處理廠污泥還需進(jìn)行深度脫水。而且污泥用于土地改良時(shí)，需將含水率降至65%以下；用于混合填埋、農(nóng)用、林地用時(shí)，需將含水率降至60%以下；干化焚燒時(shí)，需將含水率降至50%以下；用于園林綠化、制磚時(shí)，需將含水率降至40%以下。

6.2 加強(qiáng)污泥重金屬超標(biāo)治理

根據(jù)污泥調(diào)查結(jié)果，中山市有4家城鎮(zhèn)污水處理廠污泥中的總砷、總鎳、總銅、總鋅、總鎘超標(biāo)情況相對(duì)嚴(yán)重，其余污水處理廠是局部不同程度的重金屬超標(biāo)現(xiàn)象。對(duì)于污泥重金屬長(zhǎng)期超標(biāo)的城鎮(zhèn)生活污水處理廠，中山市應(yīng)優(yōu)化其污泥處理的工藝流程，有針對(duì)性在污水處理廠內(nèi)設(shè)置重金屬處理系統(tǒng)，降低污泥重金屬含量，防止污泥綜合利用造成二次污染。

6.3加強(qiáng)對(duì)排水單位的監(jiān)督管理

中山市各類(lèi)工業(yè)企業(yè)排放的工業(yè)廢水污染物種類(lèi)繁多、成分復(fù)雜，各鎮(zhèn)街應(yīng)加強(qiáng)對(duì)生活污水處理廠進(jìn)水來(lái)源進(jìn)行分析與監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)對(duì)排水單位尤其是高污染風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)的源頭管控，對(duì)排放的廢水中重金屬長(zhǎng)期超標(biāo)影響污水處理廠污泥穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的企業(yè)，應(yīng)要求限期改正或退出。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，中山市22家城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥重金屬總體含量不高且營(yíng)養(yǎng)成分豐富，污泥泥質(zhì)較好，具有良好的綜合利用條件和資源化利用價(jià)值。《中山市生態(tài)環(huán)境保護(hù)“十四五”規(guī)劃》鼓勵(lì)“生活污泥的資源化、低碳化、無(wú)害化利用，城市污泥資源化處置率到2025年前達(dá)到100%”。由于有機(jī)廢物處理公司目前的污泥處理能力不足且長(zhǎng)期存在污泥超標(biāo)排放情況，因此中山市需積極探索污泥土地利用、建筑材料利用或混合填埋、焚燒協(xié)同處置方式等其他污泥多元化處置方式和途徑。

參考文獻(xiàn)

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[13] NY 525-2021，有機(jī)肥料[S].

作者簡(jiǎn)介

吳彎（1988—），女，漢族，湖南岳陽(yáng)人，工程師，碩士，主要從事水務(wù)領(lǐng)域水資源類(lèi)、排水許可類(lèi)技術(shù)審查與行政審批，以及排水相關(guān)法律文件的起草、城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放管理、水污染治理項(xiàng)目的技術(shù)指導(dǎo)與驗(yàn)收工作。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-04-12