我國城市污水處理廠污泥中重金屬分布特征及變化規律

張亞婧

摘 要：隨著城市污水處理建設的不斷創新和加強，污水處理的效率已經今非昔比。但是隨著處理的城市污泥大量產生，污泥的處理方法和對于環境的威脅因素也就得到了越來越多的關注。城市污泥的再次利用和妥善處置是我國現階段污水處理的重要問題。進行污泥的綜合處理利用需要研究重金屬的分布特征和其變化規律，為選擇更有效的污水處理方式提供可靠的依據。

關鍵詞：污水處理；重金屬；變化范圍；分布特征

1 緒論

在污水處理廠進行污水處理的時候會伴隨著剩余污泥的產生，所以同時需要考慮的就是污泥的處理問題和處置方法。

以我國目前的污水處理水平，多數污水廠采用的是填埋、二次農業利用和燃燒處理等[1]。但污泥中含有的重金屬有著限制二次農業利用的污染問題需要考慮。所以，本文主要探究的就是污泥中重金屬的分布特征和重金屬的變化規律問題，為污水處理中的污泥重金屬污染問題提供依據和思路。

2 材料與方法

2.1 實驗儀器與設備

測定依據是CJ/T221-2005的城市污水處理廠規定的污泥檢驗方法[2]。取干燥、研磨完畢的污泥樣品5.0g（±0.1g），將取好的樣品置于100mL的高型燒杯中后加入KCl溶液50mL，然后將燒杯密封放入恒溫培養振蕩器中，開始震動5分鐘之后靜止放置1到3個小時。用PH計進行測量并記錄下來。

2.2 藥品試劑

使用的試劑：純度BV-Ⅲ的硝酸；純度GR的硫酸、氫氟酸；純度AR的氯化鉀；各重金屬的標準溶液。

2.3 實驗方法

2.3.1 污泥的PH值測定。測定依據是CJ/T221-2005的城市污水處理廠規定的污泥檢驗方法[2]。取干燥磨好的污泥樣品5.0g（±0.1g），將取好的樣品置于100mL的高型燒杯中后加入KCl溶液50mL，然后將燒杯密封放入恒溫培養振蕩器中，震動5分鐘之后靜止放置1到3小時。用PH計進行測量并記錄。

2.3.2 污泥中重金屬的含量分析。取0.2g（±0.0002g）的污泥樣品，將樣品放置在100mL的含蓋聚四氟乙烯燒杯中，將5mL HF、5mL HNO3、3mL HClO4依次加入。蓋上后放置在220-250度的電熱板上進行1小時的加熱，開蓋后消解直至粘稠，后繼續加入3mL HF、3mL HNO3和1mL HClO4，消解完成前重復上述步驟。待白煙散去且燒杯內的樣品呈粘稠狀時將燒杯取下冷卻，沖洗后還可加入1mL HNO3進行殘渣溶解。然后定容到100mL后進行纖維濾膜過濾置于PE離心管，保存溫度4度。測定之前先放入離心機中進行10分鐘1000轉，通過使用原子進行吸收分光光度計來測定上層清夜中的Cd、Cr、Pb、Ni、Zn和Cu的含量，設置三個平行樣的測試方法，測試值選取三個樣品的平均值。分別選取10mL的清夜放置在25mL的比色管中，加入5mL HCl后蒸餾水定容至刻度后搖勻。最后用AFS來分析As、Hg。

3 結果與討論

3.1 污泥中的重金屬分布特征

將選取的29個污泥樣品進行pH測量后，pH值都在6.1值左右，范圍為（5.6，6.9）。為了有效地管理監控污泥中的重金屬和其他的有害物質，本文根據我國自身的污泥性質和所具有的土壤環境等情況對污泥的排放值和關于土地的重金屬含量上限值都做出了規定，規定了相關的使用標準[3]。而本文選取的29個污泥樣品重金屬的含量統計結果如表1所示。

表1的數據顯示了同種元素在不同的污泥樣品中的含量具有較大的變化范圍，表中的八種重金屬為Hg、Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn，它們的含量范圍（為mg*kg-1）分別是（5.81，20.6），（18.5，134），（25.3，72.2），（40.2，725），（76.1，1002）和（305，47680）。所以污泥中As的含量最值之間的差值為3.55倍，Cd為11.6倍，Cr為17.34倍，Hg為5.45倍，Pb為2.85倍，Cu為14.5倍，Zn為52.71倍，Ni為29.95倍。數據顯示出除了不同城市之間的社會經濟發展水平區別及污水處理方式不同外更重要的污染原因可能是工業污水的混入。

3.2 我國城市污泥中不同重金屬元素的質量分數變化特征

由于污泥重金屬含量的變化與污水的來源和處理方法等過程的區別，不同地區所得到的結果也不盡相同。本文選取了其中的3種進行分析。

3.2.1 汞元素的變化特征。汞元素在污泥中的含量不高，但危害卻極大[4]。表2中的數據顯示出，實驗中測量的Hg元素存在形態多為殘渣態，所占比例高于97%。但在殘渣狀態時并不影響環境，所以并沒有污染威脅。

3.2.2 污泥樣品中鉻元素的變化特征。鉻元素的含量難以修復所以生物的有效性很高[5]。根據表3中數據可知污泥中的鉻元素的生物有效性較低，威脅性較差。

3.2.3 污泥樣品中砷元素的變化規律。表4可看出污泥樣品中砷主要的狀態為殘渣態及腐殖酸結合態，鐵錳氧化物結合態比例約為10%，殘渣態所占比例約大于58%。污泥中的砷元素多為穩定態，對環境威脅較小。

4 結束語

不同的污水處理廠中所有的污泥樣品中的重金屬元素的總量差異較大，八種重金屬為Hg、Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn；同一種重金屬元素在不同的污泥樣品中的含量變化范圍均不小。以Cu元素的含量舉例，Cu的最小值為40.2mg*kg-1，最大值為725mg*kg-1，最值之間的差值高達680mg*kg-1。而本次研究的重金屬元素中Ni、Cr、Cu和Zn的離散程度相對而言較大；分析發現污泥中的重金屬含量超標率并不高，且其中的大部分重金屬元素并沒有超標，根據文獻查閱發現與全國其他地區的重金屬含量相差不大，所以本次研究的污泥樣品中的重金屬元素還是具有代表性的。

參考文獻

[1]張麗麗，李花粉，蘇德純.我國城市污水處理廠污泥中重金屬分布特征及變化規律[J].環境科學研究，2013，26（3）：313-319.

[2]姚金玲，王海燕，于云江，等.城市污水處理廠污泥重金屬污染狀況及特征[J].環境科學研究，2010，23（6）：696-702.

[3]張燦，陳虹，余憶玄，等.我國沿海地區城鎮污水處理廠污泥重金屬污染狀況及其處置分析[J].環境科學，2013，34（4）：1345-1350.

[4]莫志強.我國城市污水處理廠污泥中重金屬分布特征研究[J].建筑工程技術與設計，2016（20）.

[5]EMDD.我國城市污水處理廠污泥中重金屬я布特征及變化規律[J].Hjkxyj.org：cn.