造紙污泥與市政污泥混合處理可行性研究

程偉娜 李光明 馬紅磊

(濮陽(yáng)市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，河南濮陽(yáng)，457000)

造紙污泥是制漿造紙工業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)物，其產(chǎn)生量一般是同等水處理規(guī)模市政污水處理廠的5～10倍[1]。造紙污泥中除了含有大量的細(xì)小纖維外，還含有豐富的有機(jī)質(zhì)、N、P、K等養(yǎng)分以及中微量元素[2]，是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的有機(jī)肥料資源，但它同時(shí)又含有多種病原菌，易腐敗發(fā)臭[3]。由于造紙污泥成分復(fù)雜，含水率高，堆放占據(jù)大量空間[4]，垃圾填埋場(chǎng)不愿接收，污泥被隨意棄置、傾倒現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，如不對(duì)造紙污泥進(jìn)行妥善處理，將會(huì)造成二次污染[5]。目前市政污泥處理的嚴(yán)峻形勢(shì)已經(jīng)得到各級(jí)政府的高度重視，住建部、環(huán)保部、科技部聯(lián)合頒布了《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策(試行)》，各地也已紛紛上馬市政污泥處理項(xiàng)目，但對(duì)于造紙污泥的處理尚未出臺(tái)辦法。

濮陽(yáng)市龍豐紙業(yè)有限公司(以下簡(jiǎn)稱龍豐紙業(yè))林漿紙一體化項(xiàng)目采用P-RC APMP制漿生產(chǎn)工藝，采用100%楊樹(shù)枝椏材作為制漿原料，制漿生產(chǎn)線排放廢水量為4500 m3/d，CODCr、BOD5、SS污染負(fù)荷分別為175 kg/t、72.5 kg/t、15 kg/t。該公司配套建設(shè)2 萬(wàn)m3/d廢水處理系統(tǒng)，污泥產(chǎn)生量約為20 t/d(含水率70%左右)，污泥經(jīng)帶式壓濾機(jī)脫水后，最初作為有機(jī)肥料送往該公司自營(yíng)林，但隨著林地承載能力的下降，現(xiàn)在污泥處理問(wèn)題亟待解決。

本實(shí)驗(yàn)以龍豐紙業(yè)造紙污泥及市轄區(qū)3座污水處理廠的市政污泥為研究對(duì)象，重點(diǎn)研究了污泥的理化性狀及重金屬形態(tài)的分布特征，同時(shí)探討并評(píng)估了其潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，旨在為造紙污泥與市政污泥混合處理的可行性提供合理的科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1污泥樣品的采集與制備

本實(shí)驗(yàn)所用污泥取自龍豐紙業(yè)及市轄區(qū)3座污水處理廠，污泥樣品采集、制備均嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范。污泥產(chǎn)生及處理處置情況見(jiàn)表1。

表1 污泥產(chǎn)生、處理處置基本情況

表2 污泥泥質(zhì)分析結(jié)果

注 *控制標(biāo)準(zhǔn)參照GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)。

1.2污泥樣品的分析方法

污泥樣品中各檢測(cè)項(xiàng)目采用文獻(xiàn)[6]及CJ/T 221—2005城市污水處理廠污泥檢驗(yàn)方法[7]進(jìn)行測(cè)定；重金屬元素形態(tài)分布則采用歐共體參考物質(zhì)署提出的三步連續(xù)分級(jí)提取法[8](即BCR法)測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1污泥泥質(zhì)分析

污泥的泥質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，污泥pH值均呈中性，使用帶式壓濾法脫水的市污水廠、清豐縣污水廠污泥及龍豐紙業(yè)造紙污泥含水率均較高。

造紙污泥有機(jī)質(zhì)含量介于市級(jí)和縣級(jí)市政污泥之間，高于豬廄肥和農(nóng)用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)，總氮含量與豬廄肥持平，總磷和總鉀含量較低，重金屬含量均低于農(nóng)用有機(jī)肥和污泥農(nóng)用控制標(biāo)準(zhǔn)限值，且造紙污泥重金屬含量明顯低于市政污泥，所以造紙污泥具有良好的資源化利用價(jià)值，是一種很好的有機(jī)肥料資源。

2.2污泥重金屬形態(tài)分布

污泥中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、As、Hg在不同污泥中形態(tài)的分布占比見(jiàn)圖1～圖4。

圖1 濮陽(yáng)市污水廠污泥中各金屬形態(tài)分布

圖2 濮陽(yáng)縣污水廠污泥中各金屬形態(tài)分布

圖3 清豐縣污水廠污泥中各金屬形態(tài)分布

圖4 龍豐紙業(yè)造紙污泥中各金屬形態(tài)分布

由圖1～圖4可知，同一重金屬在不同污泥中形態(tài)分布不盡相同，不同重金屬在同一污泥中的形態(tài)分布差別也很大。造紙污泥中重金屬在酸可交換態(tài)和易還原態(tài)(不穩(wěn)定態(tài))的含量普遍低于市政污泥，其重金屬遷移性和環(huán)境污染效應(yīng)要低于市政污泥；造紙污泥和市政污泥中Cu、Pb、Cd、Cr、As、Hg均主要以可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)即穩(wěn)定態(tài)存在，Zn和Ni在酸可提取態(tài)和易還原態(tài)即不穩(wěn)定態(tài)的含量則相對(duì)較高。

2.3污泥潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

本研究以Hakanson重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

法[11]對(duì)沉積物(污泥)中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、As、Hg 8種重金屬進(jìn)行了潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)，其計(jì)算方法見(jiàn)公式(1)。

(1)

表3 重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)

表4 污泥的重金屬單項(xiàng)潛在生態(tài)危害系數(shù)與其風(fēng)險(xiǎn)程度

3 結(jié) 論

本研究以濮陽(yáng)市龍豐紙業(yè)造紙污泥及市轄區(qū)3座污水處理廠市政污泥作為研究對(duì)象，對(duì)造紙污泥和市政污泥的泥質(zhì)進(jìn)行了比對(duì)分析，對(duì)其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

3.1造紙污泥有機(jī)質(zhì)含量介于市級(jí)和縣級(jí)市政污泥之間，高于豬廄肥和農(nóng)用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)，總氮含量和豬廄肥持平，重金屬含量均低于農(nóng)用有機(jī)肥和污泥農(nóng)用控制標(biāo)準(zhǔn)限值，且造紙污泥重金屬含量明顯低于市政污泥，具有很好的資源化利用價(jià)值，造紙污泥總磷和總鉀含量較低，在后期處理過(guò)程中可有針對(duì)性增加這兩種元素的含量。

3.2造紙污泥中各重金屬在不穩(wěn)定態(tài)的含量普遍低于市政污泥，其重金屬遷移性和環(huán)境污染效應(yīng)要低于市政污泥。造紙污泥和市政污泥中Cu、Pb、Cd、Cr、As、Hg均主要以穩(wěn)定態(tài)存在，Zn、Ni不穩(wěn)定態(tài)含量則相對(duì)較高。

3.3潛在生態(tài)危害指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果表明，造紙污泥中重金屬均為低度風(fēng)險(xiǎn)，重金屬單項(xiàng)潛在生態(tài)危害系數(shù)明顯低于市政污泥；污泥重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)均屬輕微風(fēng)險(xiǎn)，造紙污泥潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)危害指數(shù)亦低于市政污泥。

3.4污泥泥質(zhì)分析結(jié)果表明，造紙污泥有機(jī)質(zhì)含量高，重金屬含量低且形態(tài)穩(wěn)定，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)低，同市政污泥泥質(zhì)相仿，某些方面甚至優(yōu)于市政污泥，是一種良好的有機(jī)肥料資源，可以與市政污泥一起混合處理。