陜西省城鎮(zhèn)污水重金屬污染水平及處置去向研究

李養(yǎng)養(yǎng) 曹磊

（陜西省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 陜西西安 710054）

重金屬污染具有長期性、累積性、潛伏性和危害不可逆性等特點(diǎn)，其危害大、治理成本高、難度大。本文主要對(duì)全省城鎮(zhèn)市政污水、污水處理廠進(jìn)水和排水、污水廠污泥中 Hg、Cr、Cd、Pb、As等金屬或類金屬污染物濃度水平進(jìn)行監(jiān)測(cè)與調(diào)查，獲取了近3000個(gè)有效數(shù)據(jù)。通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，研究重金屬污染水平和去向。

1 城鎮(zhèn)市政污水重金屬污染水平

城鎮(zhèn)市政污水中含有多種重金屬污染物，其來源復(fù)雜多樣。如生活污水對(duì)市政污水Hg的貢獻(xiàn)率約為39.4%[1]，醫(yī)院污水對(duì)市政污水Hg的貢獻(xiàn)率約為5.48%[2]，其余重金屬和類重金屬的污染來源尚不明確。本次共獲取了全省的504個(gè)市政污水樣品，通過科學(xué)檢測(cè)，取得126組重金屬有效日均濃度值，具體見表1。

表1 陜西省城鎮(zhèn)污水重金屬污染水平

表3 陜西省城鎮(zhèn)污水處理廠污泥重金屬污染水平

結(jié)果表明，城鎮(zhèn)市政污水重金屬污染總體水平較低,均屬于痕量級(jí)別，但由于污水量大,Hg、Cr、Cd、Pb、As5種重金屬污染物的產(chǎn)生總量超過114 t/a。其中總鎘、六價(jià)鉻及烷基汞平均濃度很低；總汞、總鉻、總砷及總鉛4項(xiàng)指標(biāo)平均濃度較低，除個(gè)別城市的個(gè)別指標(biāo)偏高或偏低（如西安市的汞明顯高于其它地市）外，大部分城鎮(zhèn)濃度水平基本相當(dāng)，地區(qū)間差異不大。

2 重金屬污染去向

城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)重金屬主要去向?yàn)楣芫W(wǎng)內(nèi)部沉積、污水處理削減和排入水環(huán)境三方面，其中污水處理削減和排入水環(huán)境是最主要的去向。

2.1 污水處理削減情況

（1）削減量：本次研究在全省20多個(gè)較大的城鎮(zhèn)污水廠進(jìn)、出水口設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每季度監(jiān)測(cè)一次，每次進(jìn)、出口各采4個(gè)分布均勻的瞬時(shí)樣，共計(jì)采集1000個(gè)樣品（其中進(jìn)水和出水各500個(gè)），通過檢測(cè)獲取了125組進(jìn)、出口重金屬有效日均濃度，具體見表2。

表2 陜西省城鎮(zhèn)污水處理廠重金屬污染水平

數(shù)據(jù)表明，陜西省城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)與污水處理廠進(jìn)口主要重金屬污染物濃度分布和水平基本一致，按照2011年全省城鎮(zhèn)污水處理廠處理水量5.186×108m3核算，全年進(jìn)入污水處理廠的Hg、Cr、Pb、As 4種重金屬或類金屬污染物總量約為39.10 t，削減量為23.49 t，總?cè)コ蕿?0.1%。

（2）去向：污水廠削減重金屬污染物的最主要去向是進(jìn)入污泥。根據(jù)污泥產(chǎn)生量及含水率等數(shù)據(jù)核算污泥中重金屬含量，具體見表3。

表 3表明全省污水廠污泥中 Hg、Cd、Cr、Cu、As、Pb、Zn和 Ni 8種重金屬總含量在0.56～1.54‰干重之間，總量約為154.03 t。含量由高到低排序?yàn)閆n＞Cu＞Pb＞Cr＞Ni＞As＞Hg＞Cd。其中Hg、Cr、As和Pb 4種重金屬污染物總含量在0.04～0.22‰干重之間，總量約為22.54 t。

表2和表3數(shù)據(jù)表明，進(jìn)入污泥而脫除的Hg、Cr、As、Pb 4種污染物分別占污水處理過程削減總量的80.6%、73.2%、76.5%和140%。污泥中Hg、Cr、As的量均占年削減量70%～80%，污泥是污水處理過程中重金屬類污染物的主要去向和去除途徑。

2.2 排入水環(huán)境

城鎮(zhèn)市政污水中的重金屬類污染物排入水環(huán)境主要是通過污水處理廠處理后排放和未經(jīng)處理直接排放。具體量見表4。

表4 城鎮(zhèn)污水排入外環(huán)境重金屬污染量統(tǒng)計(jì)

表4數(shù)據(jù)表明，2011年進(jìn)入城市污水系統(tǒng)的Hg、Cr、Cd、Pb、As5種重金屬或類金屬污染物總量約114 t，其中處理削減量僅為23.49 t，僅占產(chǎn)生量的20.6%，其余89.64 t全部直接或間接排入城鎮(zhèn)外圍水環(huán)境，約占產(chǎn)生量的79.4%，除Cd外其余4種污染物的外排比例分別為Hg75.8%、Cr 76.0%、As 84.9%、Pb 81.5%，其中絕大部分為未經(jīng)處理的直接排放。

3 結(jié)語

目前陜西省城鎮(zhèn)市政污水中重金屬污染總體水平較低,均屬于痕量級(jí)別，但由于污水量大,Hg、Cr、Cd、Pb、As 5種重金屬污染物的產(chǎn)生總量超過114 t/a。

集中式城鎮(zhèn)污水處理廠是市政污水中重金屬污染物總量削減的有效途徑，其對(duì)污水中Hg、Cr、Pb、As等重金屬均有明顯的削減效果，去除率分別在40%～76%之間。污泥是重金屬的最主要去向，約占削減量的80%。另外2011年全省市政污水中超過20%的Hg等重金屬污染物經(jīng)污水處理廠處理后削減，剩余約80%未經(jīng)處理或處理后排入外圍水環(huán)境。

4 問題及討論

（1）城鎮(zhèn)污水處理廠處理能力不足，運(yùn)行狀況較差，影響了重金屬污染的處理效果。

（2）污泥是城鎮(zhèn)市政污水中重金屬污染物的最主要去除途徑，其中富集約50%～80%的重金屬污染物，污泥的科學(xué)處置和利用既是市政污水處理的重點(diǎn)，也是二次污染控制的難點(diǎn)。污泥中Hg、Cr等元素含量都超過區(qū)域耕地土壤含量均值，其農(nóng)用過程中具有一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性[3]。資源化利用是有效解決重金屬等二次污染的最佳途徑[4]，因此污泥綜合利用的風(fēng)險(xiǎn)研究，污泥中重金屬污染控制研究[5]，及其資源化利用途徑和技術(shù)研究[6]等均是下一步的研究重點(diǎn)和方向。

[1]林海,趙麗君,柯真山,何建敏,李建坡.生活污水汞的排放及對(duì)市政污水中汞的貢獻(xiàn).環(huán)境科學(xué)與管理,2008,33(9).

[2]施春紅,林海,柯真山,菅小東,蘭儒.醫(yī)院用汞對(duì)市政污水中汞的貢獻(xiàn).環(huán)境科學(xué)研究,2007,20(5).

[3]劉敬勇,孫水裕,許燕濱,謝武明,陳濤,陳敏婷.廣州城市污泥中重金屬的存在特征及其農(nóng)用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2009,29(12).

[4]莫測(cè)輝,吳啟堂,蔡全英,李桂榮,蔣成愛.論城市污泥農(nóng)用資源化與可持續(xù)發(fā)展.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2000,11(1).

[5]黃雅曦,李季,李國學(xué),黃研.污泥資源化處理與利用中控制重金屬污染的研究進(jìn)展.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2006,14(1).

[6]馬娜,陳玲,何培松,趙建夫.城市污泥資源化利用研究.生態(tài)學(xué)雜志,2004,23(1).