陜西省城鎮污水重金屬污染水平及處置去向研究

李養養 曹磊

（陜西省環境監測中心站 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，其危害大、治理成本高、難度大。本文主要對全省城鎮市政污水、污水處理廠進水和排水、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行監測與調查，獲取了近3000個有效數據。通過對數據的分析，研究重金屬污染水平和去向。

1 城鎮市政污水重金屬污染水平

城鎮市政污水中含有多種重金屬污染物，其來源復雜多樣。如生活污水對市政污水Hg的貢獻率約為39.4%[1]，醫院污水對市政污水Hg的貢獻率約為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個市政污水樣品，通過科學檢測，取得126組重金屬有效日均濃度值，具體見表1。

表1 陜西省城鎮污水重金屬污染水平

表3 陜西省城鎮污水處理廠污泥重金屬污染水平

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

2 重金屬污染去向

城鎮污水系統重金屬主要去向為管網內部沉積、污水處理削減和排入水環境三方面，其中污水處理削減和排入水環境是最主要的去向。

2.1 污水處理削減情況

（1）削減量：本次研究在全省20多個較大的城鎮污水廠進、出水口設監測點，每季度監測一次，每次進、出口各采4個分布均勻的瞬時樣，共計采集1000個樣品（其中進水和出水各500個），通過檢測獲取了125組進、出口重金屬有效日均濃度，具體見表2。

表2 陜西省城鎮污水處理廠重金屬污染水平

數據表明，陜西省城鎮污水管網與污水處理廠進口主要重金屬污染物濃度分布和水平基本一致，按照2011年全省城鎮污水處理廠處理水量5.186×108m3核算，全年進入污水處理廠的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，總去除率為60.1%。

（2）去向：污水廠削減重金屬污染物的最主要去向是進入污泥。根據污泥產生量及含水率等數據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。含量由高到低排序為Zn＞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數據表明，進入污泥而脫除的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 排入水環境

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

表4 城鎮污水排入外環境重金屬污染量統計

表4數據表明，2011年進入城市污水系統的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，僅占產生量的20.6%，其余89.64 t全部直接或間接排入城鎮外圍水環境，約占產生量的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處理的直接排放。

3 結語

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

集中式城鎮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等重金屬污染物經污水處理廠處理后削減，剩余約80%未經處理或處理后排入外圍水環境。

4 問題及討論

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

（2）污泥是城鎮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，污泥的科學處置和利用既是市政污水處理的重點，也是二次污染控制的難點。污泥中Hg、Cr等元素含量都超過區域耕地土壤含量均值，其農用過程中具有一定的生態風險性[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險研究，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研究[6]等均是下一步的研究重點和方向。

[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市政污水中汞的貢獻.環境科學與管理,2008,33(9).

[2]施春紅,林海,柯真山,菅小東,蘭儒.醫院用汞對市政污水中汞的貢獻.環境科學研究,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用生態風險評價.環境科學學報,2009,29(12).

[4]莫測輝,吳啟堂,蔡全英,李桂榮,蔣成愛.論城市污泥農用資源化與可持續發展.應用生態學報,2000,11(1).

[5]黃雅曦,李季,李國學,黃研.污泥資源化處理與利用中控制重金屬污染的研究進展.中國生態農業學報,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.生態學雜志,2004,23(1).