城市污泥中重金屬的處理及污泥資源化利用現(xiàn)狀

1、城市污泥中重金屬的處理及污泥資源化利用現(xiàn)狀摘要：隨著我國居民生活水平的提高和城市經(jīng)濟的發(fā)展，我國城鎮(zhèn)污水處理設備的建設不斷加強。在大規(guī)模的處理污水后，城市污泥中重金屬的處理成為了污泥再次利用的主要問題。該文綜述了城市污泥中重金屬的形態(tài)分布及特點，并介紹了當前我國處理城市污泥重金屬主要技術及其優(yōu)缺點，最后對污泥處理技術及污泥應用進行了展望。關鍵詞：城市污泥；重金屬；處理技術在城鎮(zhèn)污水處理過程中，活性污泥作為吸收污染物的載體而被大量使用。截至2016年3月底，我國城鎮(zhèn)共計建成污水處理廠3910座，污水處理能力約1.67億t/d1。在污水處理過程中會產(chǎn)成大量的污泥堆積，這些污泥如果得不到及時有效的處

2、理，將會給環(huán)境帶來嚴峻的污染問題2。目前對城市污泥的有效處理方法主要有填埋、焚燒、投海和農(nóng)用，而填埋、焚燒和投海都會不同程度的再次帶來環(huán)境污染問題3。由于城市污泥含有大量可以作為肥料的生物化合物和有機質，可以提高土壤的肥力4,污泥堆肥是目前研究的熱門方向之一，也是城市污泥最有前景的處理方式之一，但其中的重金屬污染難以去除5-6,是污泥堆肥最主要的障礙。1城市污泥中重金屬含量和種類由于我國地幅廣闊，且城市污泥的來源和種類均有所不同，所以©e魯鞘形勰嘀兄亟鶚艉©量和種類差異較為明顯。郭廣慧等7統(tǒng)計了近8年的國內外文獻報道的中國城市污泥重金屬含量，結果表明，主要的超標金屬有As、

3、Hg、Cu、Cr、Zn、Cd、Ni和Pb,且不同金屬在不同區(qū)域超標量有一定差異。鄧炳波等8對合肥市5家污水處理廠中重金屬進行了分析，結果表明，各污水處理廠污泥重金屬濃度各異，其中部分污水處理廠污泥中As、Cd超出農(nóng)用泥質A級標準，但測得各污水處理廠污泥中各重金屬濃度均低于GB/T23486-2009限值。林榮科等9對廣西城鎮(zhèn)污水處理廠污泥中重金屬進行了分析，結果表明As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的含量均滿足CJ/T309-2009城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置農(nóng)用泥質標準的B級標準，可施用于相應農(nóng)作物。劉亞納等10研究了洛陽市3個污水處理廠污泥中Cu、Zn、Ni、Cr和Pb的含量，結果表明僅

4、有1個污水處理廠污泥中Cu、Zn和Ni含量超過了農(nóng)用泥質A級標準的限值(CJ/T309-2009)。張亞婧11選取了29個污泥樣品對Hg、Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn進行了分析，結果表明不同的污泥樣品具有較大的變化范圍。王濤12匯總并分析了國內90個污水處理廠的污泥泥質數(shù)據(jù)，結果表明城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥泥質總體上是適合土地利用的，重金屬風險由大到小排序為：Hg、Ni、Cd、Zn、Cu、Cr、Pb、As、B。古麗戈娜等13對喀什污水處理廠污泥重金屬進行了分析，結果表明，污泥中Cd的含量較高，超出中國酸性土壤的農(nóng)用標準，而Pb含量未超出農(nóng)用標準范圍。王哲等14對包頭市污水處理廠污泥重金

5、屬進行了分析，結果表明Zn、Cu、Cr、Pb、Mn5種重金屬均為低潛在生態(tài)風險，所以污泥經(jīng)過適當處理可以比較安全地用于園林綠化當中。白莉萍等15對北京地區(qū)不同污水處理廠堆肥污泥的營養(yǎng)元素含量變化和重金屬含量狀況進行了研究，結果表明，A、B型堆肥污泥的重金屬含量因污泥來源和年份而異。張麗麗等16對我國近30年來城市污水處理廠污泥中重金屬分布特征和年代變化規(guī)律進行了分析，結果表明，近30年來城市污水處理廠污泥中Cd、Pb、Cr、As、Hg、Cu、Ni、Zn平均值或中位值雖然符合GB18918-2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準中污泥農(nóng)用時重金屬控制標準限值，但數(shù)據(jù)離散且呈偏態(tài)分布，所以其中部分污

6、泥的Cu、Zn、Cr、Hg、Ni和Cd的含量依然超標，其中Ni、Hg和Cd超標倍數(shù)相對最高。2城市污泥中重金屬的形態(tài)重金屬的生物毒性不僅與其總量有關，更大程度上由其形態(tài)分布所決定17。關于重金屬的形態(tài)分級，還沒有統(tǒng)一的定義方法，目前重金屬形態(tài)分級采用最廣泛的方法是Tessier等18提出的可交換態(tài)、鐵-錳氧化物結合態(tài)、碳酸鹽結合態(tài)、有機物結合態(tài)和殘渣態(tài)5種形態(tài)。不同形態(tài)的重金屬遷移能力有所不同，具體表現(xiàn)為：可交換態(tài)碳酸鹽結合態(tài)鐵錳氧化態(tài)有機物結合態(tài)，殘渣態(tài)比較穩(wěn)定，幾乎不遷移19。重金屬的生物利用率與其遷移能力正相關，碳酸鹽結合態(tài)和可交換態(tài)等遷移能力強、生物利用率高的形態(tài)稱為有效態(tài)。有機結合態(tài)

7、和鐵錳氧化態(tài)遷移能力較弱，稱為潛在有效態(tài)，但較容易轉變?yōu)橛行B(tài)。殘渣態(tài)由于穩(wěn)定性很強，生物利用率極低，所以又稱為不可利用態(tài)3。BeataJanowska等20對污泥中Hg的形態(tài)進行了分析，結果表明雖然污泥中總Hg的濃度較高，但是其有效態(tài)含量不到總量的0.4%。鄧炳波等8對合肥5個污水處理廠的污泥重金屬形態(tài)進行了分析，結果表明不同污泥樣品中各重金屬元素形態(tài)分布呈現(xiàn)出不同規(guī)律，Cr、Cu和Pb較穩(wěn)定，生物利用率較低；As的穩(wěn)定性相對較差，生物利用率相對較高；Zn在污泥中穩(wěn)定性最差，生物利用率最高；而Cd在不同污泥樣品中的形態(tài)分布差異較大。Braga等21研究了6個污水處理廠污泥重金屬形態(tài)與發(fā)酵產(chǎn)甲

8、烷活性的關系，結果表明，Se、Zn、Ni和Fe在全部樣品中均主要以有機物和硫化物形式存在，生物利用率很低；而Co和K主要以可交換態(tài)和碳酸鹽態(tài)形式存在，生物利用率較高；而總Cr和總Pb的濃度很低，不會影響產(chǎn)甲烷活性。吳小卉等22利用SBR對城市污泥進行了生物瀝濾，結果表明在生物瀝濾后，污泥中Zn和Cu均以殘渣態(tài)存在。邱明芳23對29個城市的污水處理廠的污泥中Hg、Cr和As的形態(tài)進行了分析，結果表明污泥中的Hg97%以上以殘渣態(tài)存在，Cr和As存在的形態(tài)差別較大，但有效態(tài)比例均不足重金屬全量的10%。31張娟，丁雷，徐鑫，等.生物淋濾技術對城市污泥中高濃度重金屬的去除J.環(huán)境工程學報，2016，

9、10（12）：7283-7288.32邱秀文，周桂香，楊期勇，等.一株嗜酸異養(yǎng)菌的分離鑒定及其重金屬耐受性研究J.環(huán)境科學與技術，2017,40（1）：64-69.33李桃，周俊，李偉，等生物瀝浸對自然干化污泥重金屬去除效果研究J.環(huán)境科學學報，2016，36（2）：569-575.34何芳芳，陳雅順，張德剛，等.六種觀賞型水生植物對水體中銅、鋅、鉛的凈化研究J.湖北農(nóng)業(yè)科學，2016，55（2）：327-332.35宋力，黃勤超，黃民生利用荷花與睡蓮對沉積物中重金屬的修復研究J.光譜學與光譜分析，2016，36（9）：2884-2888.36 FiorentinoN,VentorinoCV,

10、RoccoV,etal.GiantreedgrowthandeffectsonsoilbiologicalfertilityinassistedphytoremediationofanindustrialpollutedsoilJ.ScieneeoftheTotalEnvironment,2017,575：1375-1383.37 冉建平花卉植物對污泥中重金屬的去除效果一一以吊蘭和蝴蝶梅為例J.遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院學報，2013,15（5）：4-6.38 SpeirTW,VanAP,SchaikHJ,etal.Heavymetalsinsoil,plantandgroundwaterfollo

11、winghigh-ratesewagesludgeapplicationtolandJ.WaterAirSoilPollution,2003,150：319-358.39 FuentesL,MercedesJ,SaezA,etal.SimpleandsequentialextractionsofheavymetalsfromdifferentsewagesludgeJ.Chemosphere,2004,54：1039-1047.40 葉濤，黃麗，張克強，等.皂角苷和檸檬酸聯(lián)合去除厭氧消化污泥中重金屬的研究J.環(huán)境科學學報，2017,37（5）：1798-1807.41 牛盾，付德申，劉唱，等無機鹽對城市污泥堆肥處理中重金屬Pb和Zn的形態(tài)影響研究J.環(huán)境保護科學，2016,42（5）：91-95.42 李閃，張智良，熊昌貴，等.檸檬酸、天冬氨酸復合酸浸法去除污泥中的重金屬研究J.工業(yè)安全與環(huán)保，2014,8：90-92.43 顧祝禹，艾克拜爾伊拉洪，吐爾遜吐爾洪，等電化學方法去除污泥中重金屬的研究J.環(huán)境科學學報，2014,34（10）：2547-2551.44 蕭晨霞電動力方法聯(lián)合化學絡合法強化捕集去除城市污泥中重金屬及回收產(chǎn)物的研究D.浙江大學，2015.45 彭桂群.