城市污水處理廠污泥重金屬污染狀況及特征

梁曉麗+張春峰

摘 要：如今，城市污水處理廠中污泥的處理已經(jīng)成為了環(huán)保部門的重要研究話題，污泥中的成分是比較復(fù)雜的，尤其是污泥中的重金屬最為特殊，如果對污泥里的重金屬處理不當(dāng)?shù)脑?，不僅會對環(huán)境造成污染，還會對人類健康造成極大的傷害。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；污染現(xiàn)狀；重金屬污染特征

引言：污水處理廠是一類極為重要的水處理工廠，對城市經(jīng)濟(jì)、發(fā)展和安全有著關(guān)鍵性的作用，是實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)。污水處理廠可以對各類污水進(jìn)行處理，在處理污水的過程中會難免會產(chǎn)生污泥重金屬，其對于環(huán)境具有很強(qiáng)的污染性。在污水的處理廠內(nèi)，需要對這些污泥里面的重金屬進(jìn)行優(yōu)化處理，使其符合標(biāo)準(zhǔn)。

1.采用ICP-MS方法分析污泥重金屬污染狀況

采用ICP-MS分析法測定了我國3個典型沿海城市廣州、青島、上海等共13個污水處理廠污泥的7種重金屬含量，并2001年和2006年的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，以了解我國部分沿海城市污水處理廠重金屬污染狀況、變化趨勢和處置方案。測量結(jié)果表明，在我國這些沿海城市之中污泥重金屬污染分布存在著很大的差異，7種重金屬平均含量大小順序為Cr>Zn>Cu>Pb>As>Hg>Cd，Cr、Cu和As的含量超出了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，污染相當(dāng)嚴(yán)重。相對于以前，我國沿海城市之中污泥中Zn的含量明顯的減少，Pb、Hg和Cd的含量并沒有較明顯的變化，但Cr、Cu、As相比較均明顯增加。各區(qū)域的各種類型的污水處理廠中城市污泥之中重金屬含量的分析表明，其來源于工業(yè)廢水的城市污泥之中Zn、Cu和Hg的含量在生活污水之中較多，在上海污水處理廠的城市污泥之中Cr、Pb、As、Hg和Cd的含量相比較均高于廣州和大連。在我國沿海城市中污泥大部分是可以采用污泥農(nóng)用的處理方式進(jìn)行處置。

2.重金屬污染特征

2.1重金屬污染有別于其他的有機(jī)化合物的污染

其中很多的有機(jī)化合物是可以通過自然界中物理的、化學(xué)的或著生物的凈化，使有害性降低甚至解除。而重金屬具有富集性，很難在自然界中降解。目前我國由于在重金屬的開采、冶煉和加工過程中，造成了不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進(jìn)入大氣、水、土壤重金屬水銀，引起了嚴(yán)重的環(huán)境污染。如隨著廢水而排出的重金屬，即便濃度小，也可在藻類和底泥之中積累，被魚和貝類的體表所吸附，產(chǎn)生食物鏈濃縮，從而造成公害。在水體中金屬的利與害不僅取決于金屬的種類、性質(zhì)，而且這些還取決于金屬的濃度以及存在的形態(tài)，即便是有益的金屬元素，一旦濃度超標(biāo)也會有劇烈的毒性，使動植物中毒甚至死亡。金屬的有機(jī)化合物（如有機(jī)汞、有機(jī)鉛、有機(jī)砷、有機(jī)錫等）比相應(yīng)的金屬有機(jī)化合物毒性還要強(qiáng)；可溶態(tài)的金屬又比顆粒狀的金屬所含的毒性要大等等。重金屬在人體內(nèi)會和蛋白質(zhì)及各種酶發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官里聚集，如果這些一旦超過了人體所能耐受的限度，會造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒等，對人體會造成很大的危害，例如，日本發(fā)生的水俁?。ü廴荆┖凸峭床。ㄦk污染，等公害病，都是由重金屬污染引起的。

隨著人類社會的不斷發(fā)展，城市發(fā)展進(jìn)程的不斷加速，城市環(huán)境問題的日益惡化，這其中就包括了重金屬的污染問題。自上世紀(jì)50年代，發(fā)現(xiàn)的“水俁病”等一系列災(zāi)難事件后，重金屬污染對于生態(tài)環(huán)境的影響就引起了人們高度重視.重金屬污染具有長期性、隱蔽性、不可逆性、潛伏性等特點。

2.2空間分布特征

中國的許多城市早已經(jīng)遭受了不同程度的重金屬污染。重金屬污染強(qiáng)度最高的是礦冶工業(yè)區(qū)，然后是城市中心的老居民區(qū)和商業(yè)區(qū)，在風(fēng)景區(qū)和新開發(fā)區(qū)的是污染比較輕的，近年新建的市民廣場重金屬污染不明顯。不同功能區(qū)污泥中重金屬含量差別是比較大的：公園中CU含量是最高，在其它功能區(qū)CU的含量順序為郊區(qū)的耕地大于住宅區(qū)大于工業(yè)區(qū)大于開發(fā)區(qū)；PB在城市污泥中含量是最高的，其它的功能區(qū)順序為工業(yè)區(qū)大于住宅區(qū)大于郊區(qū)耕地大于開發(fā)區(qū)等.但在總體上，城市污泥中重金屬含量要明顯高于郊區(qū)及遠(yuǎn)離城市的農(nóng)田污泥的含量。但是在近年來，隨著我國城市環(huán)境的綜合治理，一部分企業(yè)在向城郊搬遷，加之鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)也在慢慢發(fā)展起來，污泥的污染在逐漸的好轉(zhuǎn)。

2.3時間分布特征

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市污泥中的重金屬含量也在隨著時間的推移而逐步的增加，污泥重金屬的污染在加快。各類企業(yè)、廠礦較多的地方污泥的污染程度明顯高于其他企業(yè)、廠礦較少的地方，并且隨著時間的逐漸延長，它的污染程度在增加.經(jīng)過研究結(jié)果表明，菜園和糧田隨著耕種歷史的延長，表層土壤的ZN、CU和PB含量成增加趨勢。調(diào)查組分別對杭州市幾個污水處理廠進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)了，這幾個污水處理廠的污泥重金屬含量會隨著形成時間長短而發(fā)生變化，污泥中重金屬含量隨土壤形成時間的增加而增加的。

2.4形態(tài)分布特征

污泥重金屬污染的嚴(yán)重性是與在土壤中的環(huán)境行為有直接關(guān)系的，它并不完全取決于總量的，有時候也取決于其化學(xué)形態(tài)。污泥重金屬的形態(tài)有很多種的分類方法，在國內(nèi)國外常見的有五種分類的方法，即將它的形態(tài)可分為可交換態(tài)、碳酸鹽的結(jié)合態(tài)、有機(jī)質(zhì)量的結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物的結(jié)合態(tài)、殘渣態(tài)。其中可交換態(tài)的重金屬對環(huán)境條件的變化是最為敏感的，有效性也是最強(qiáng)的，也最容易被生物吸收，造成的傷害也是最大的；碳酸鹽結(jié)合態(tài)也比較容易被生物吸附，而鐵、錳氧化物結(jié)合態(tài)和有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)的重金屬相對較穩(wěn)定，不易被生物吸附；殘渣態(tài)則對生物無效的，這種形態(tài)的污泥重金屬所占的比例越高，其生物的有效性就會越小。經(jīng)過研究表明城市污泥的重金屬元素以殘渣態(tài)為主，但在不同的元素之間、不同的土壤之間、不同的層次之間各種形態(tài)它們所占比例也是有所不同的，而且同一重金屬元素的活性態(tài)在不同功能區(qū)域的分布的差異是非常明顯的。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)南京市污泥的重金屬元素是以殘渣態(tài)為主，其次為殘渣態(tài)、鐵錳氧化物態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、交換態(tài)為主。經(jīng)過研究也發(fā)現(xiàn)南京市鉛的化學(xué)形態(tài)主要也是以殘渣態(tài)為主要的，各形態(tài)所占比例依次為：殘渣態(tài)大于鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)大于有機(jī)結(jié)合態(tài)大于碳酸鹽結(jié)合態(tài)大于可交換態(tài)。

2.5污泥重金屬含量的相關(guān)性

用污泥中重金屬含量的相關(guān)性是可以推測污泥重金屬的來源是否相同，若污泥重金屬含量有著顯著相關(guān)性，說明它的來源可能相同，有可能來源也是不止一個的。若兩種污泥重金屬之間是正相關(guān)的，說明兩者之間如果復(fù)合之后，會對環(huán)境污染造成較為嚴(yán)重的后果；相反的，如果它們是負(fù)相關(guān)的，說明它們兩者之間是可以相互抵制，相互制約的。研究表明，污染區(qū)往往會出現(xiàn)很多個元素含量同時增高的現(xiàn)象，那都是復(fù)合污染的趨勢，即是兩種污泥重金屬正相關(guān)，所以污泥重金屬的污染大多數(shù)為結(jié)伴性或者是綜合性結(jié)合的污泥污染。

結(jié)語：在隨著全球經(jīng)濟(jì)的逐漸增長、人口數(shù)量的增加、資源的大幅度消耗，要怎樣充分的利用好剩余的污泥資源，將它們把廢品變?yōu)閷氊悾@個問題已經(jīng)成為了當(dāng)今世界環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的焦點。污泥不用再作為無用的廢物經(jīng)過簡單處理后就丟棄，而是要通過堆肥、消化、焚燒或者熱干化等多種方式來處理，盡可能的將它們可以無限循環(huán)利用的有效資源。

參考文獻(xiàn)

[1] 礦區(qū)重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀，王學(xué)剛，2011年第四期.

[2] 環(huán)境科學(xué)研究 ，王云智 ，2011年第六期.

[3] 煙臺市污水處理廠污泥中重金屬的形態(tài)分析[J]，劉英霞 楊啟霞 常顯波，2011年27期.