天津市污水处理厂污泥污染状况及再生利用途径研究 4页

MUNICIPALWATERTREATMENTI市政水处理天津市污水处理厂污泥污染状况及再生利用途径研究文／王斌王静杨虹姜伟(天津市环境监测中心天津300191)摘要：选取全市31家城镇污水处理厂作为调查对象，分析测试了污泥中含水率、总镉、总汞、总铅、总铬、总砷、总铜、总锌、总镍等9项指标的含量。采用污泥排放，污泥再利用，美国EPA，欧盟、日本、加拿大、南非等标准进行了评价。结果表明，污水厂污泥重金属含量总体水平较高，除Pb外，其余均高于全国平均水平。污泥总体泥质较差，仅有38．7％的污水厂污泥满足城镇污水处理厂污泥排放标准，绝大多数污泥不能满足污泥再利用的相关标准。提出了全市污泥再生利用的主要途径，其中包括污泥污染指标的削减、污泥处置方式等。关键词：污水处理厂污泥再生利用城市污水厂的污泥中含有大无害化、减量化、资源化处理污品的质量不少于lkg。样品使用量的有机物、丰富的氮磷等营养泥，已经成为摆在当前环境治理聚乙烯封口袋收集，内外标签，物、重金属以及致病菌等，如果工作面前的重要问题。因此，对密封后带回实验室备用。待测含不加处理地任意排放和投弃会对全市重点污水处理厂的污泥产生水率进行鲜样分析，其他污泥经环境造成严重的污染。随着污水及处置情况进行调查，全面评估自然风干，研细过孑L径0．15mm处理设施的普及、处理率的提高污泥污染状况，分析污泥再利用尼龙筛待测重金属。和处理程度的深化，污泥的产生可能性，提出污泥再利用方法，2、样品分析与测试量必将有较大的增长『I_7J。对于今后污泥的再利用具有重要准确称取0．1g(±0．000ig)经近年来，天津市经济持续快意义烘干的样品于30mL聚四氟乙烯速发展，工业园区和工业企业不坩埚中，加少许水湿润样品，加一断增多，随之污水处理厂数量不、材料与方法入5mL硝酸(p=1．42g／mL，优级断增加，到目前各类污水处理厂1、样品采集与处理纯)，将坩埚置于电热板上，由已达4O余家，污泥产生量增加根据2010年环境统计结果，低温升至180—200oC，蒸至近明显。污水处理厂污水处理后的调查范围选取设计处理能力在干，加入1mL硝酸，2mL高氯污泥，一般含水率约80％，富含500吨／日以上的31家污水处理酸(p=1．67g／mL，优级纯)，于有机质等营养成分，又含有一定厂，调查项目包括含水率、总180—200oC蒸干，用少许水仔量的重金属和病毒等有害物质，镉、总汞、总铅、总铬、总砷、细淋洗坩埚壁并蒸至白烟冒如处置不当会造成严重的二次环总铜、总锌、总镍等9项指标。尽，取下稍冷却后，加0．5mL盐境污染。目前全市污泥主要的处污泥采样点选择在各污水处理厂酸溶液(1体积优级纯盐酸，置方法是采用污泥的填埋、焚污泥脱水车间连续稳定运行的脱D=1．19g／mL与两体积水混合)，烧，污泥产生量的不断增加对环水机出泥口，采集不同脱水机出微热，将溶液及残渣全量转人境和经济的压力日益加剧。如何泥口的样品并将其混合，混合样lOmL容量瓶中，加水至标线，80水工业市场2015年第1-2期\n混匀，澄清，上清液待测。实验重金属平均含量相比，仅有Pb54．8％；24家污水厂污泥可用于做10％平行样，全程做空白及质低于全国水平，其余7种重金属助燃焚烧、干化焚烧，占控。实验仪器为AFS一8800原子均不同程度地超过全国水平，77．4％。可见，调查污水厂污泥荧光光度计、Z一2000原子吸收其中Cr超过全国水平3．67倍，由于超标污染物较多，可再生利光谱仪，As、№分析采用原子超标倍数最大；Cd超过全国水用途径有限，其中焚烧是目前污荧光法，Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、平0．49倍，超标倍数最小。从泥可利用的主要途径，70％以上Ni分析采用原子吸收法。重金属元素在各污水处理厂污泥的污泥可进行助燃焚烧、干化焚3、污泥污染评价标准中的分布看，Zn、Cu、Cr、Ni烧；其次为水泥熟料生产(占污泥污染评价标准参照《贼的离散程度较高，标准偏差分别54．8％)，土地改良、混合填埋、镇污水处理厂污染物排放标准》达到了4347．3、654．3、558．9和农用(油料、果树、饲料、纤维(GB18918—2002)、《城镇污水处108．1，这4种重金属分别在静等作物)、林地用污泥仅在理厂污泥处置园林绿化用泥质》海清源污水处理厂、泰达威立雅3．2％。fGB／T23486—2009)、《城镇污水污水厂、武清福源经济开发区污与国外污泥相关标准相比，处理厂污泥处置土地改良用泥水厂、开发区化工区污水厂污泥27家污水厂污泥重金属达到美质》(GB／T24600—2009)、《城镇中具有较高的污染负荷，是由于国EPA标准，25家污水厂污泥污水处理厂污泥处置制砖用泥这些污水厂临近工业区，主要收重金属达到欧盟标准，5家达到质》(CJ／T289—2008)、《城镇污纳钢铁、机械、电子、化工等工日本制肥标准，3家达到加拿大水处理厂污泥处置混合性填埋泥业企业的污水，因此重金属污染标准，没有污水厂污泥达到南非质》(GB／T23485—2009)、《城镇较重。标准。污水处理厂污泥处理单独焚烧用2、污泥污染状况评价泥质》(CJ／T290—2008)、《城镇通过对照污泥排放、污泥再三、污水处理厂污泥再利用污水处理厂污泥处置农用泥质)利用(园林绿化、土地改良、制分析(CJ／T309—2009)、《城镇污水处砖、混合填埋、单独焚烧、水泥在调查的37家污水处理厂理厂污泥处置水泥熟料生产用熟料生产、农用、林地用)等污中，1家污水厂(中国石油大港泥质》(CJ／T314—2009)、《城镇泥标准，调查的31家污水厂污油田港东污水处理厂)利用污泥污水处理厂污泥处置林地用泥泥总体质量较差，有38．7％的污园林绿化，占2．7％；1家污水厂质》(CJ／T362-2011)、美国EPA水厂污泥满足城镇污水处理厂污(天津临港工业区胜科污水处理《污泥处置与利用标准》(40CFR泥排放标准，超标指标包括含水有限公司)利用污泥综合利用，Part503)、欧盟《污泥农用土地率、总镉、总铬、总砷、总铜、占2．7％；2家污水厂(西青大寺保护法令》(86／278／EEC)]9l，以总锌、总镍；但绝大多数污泥不污水处理厂、凯发新泉水务有限及日本、加拿大、南非等国家污能满足污泥再利用的相关标准，公司)利用污泥制砖，占5．4％；泥农用标准。超标项目包括含水率、总镉、总其他33家污水厂污泥目前尚无铬、总砷、总铜、总锌、总镍、科学有效的利用途径，全部运往二、结果与讨论总汞。其中，没有污水厂污泥能垃圾填埋场进行填埋。污泥填埋1、污泥重金属含量特征用于园林绿化、制砖、自持焚不仅消耗大量的土地资源，使城通过对污水处理厂污泥重金烧、农用(蔬菜、粮食等作物)；市用地资源不断紧张，而且污泥属分析结果表明，污泥中As、1家污水厂污泥可分别用于土地产生大量的渗滤液，容易对地下HgCu、Zn、PbCd、Cr、Ni改良、混合填埋、农用(油料、水、土壤等造成二次污染。由于的平均含量分别为27．0、4．35、果树、饲料、纤维等作物)、林污泥含水率普遍在80％左右，不4332272、66．2、3．0、435、地用，占3．2％；17家污水厂污能达到污泥填埋含水率标准100．7mg／kg。与全国污水厂污泥泥可用于水泥熟料生产，占(60％)，严重影响填埋场正常作水工业市场2015年第1-2期81\nMUNICIPALWATERTREATMENT}市政水处理业。表1天津市城镇污水处理厂污泥重金属含量特征1、污泥污染指标的削减项目平均值范围值标准偏差全国平均值As27．O2．8276．1l7．920．2(1)含水率Hg4．35O．32—14．84．22．13根据污泥调查结果，污泥含Cu4334072880654．3219Zn227216．3—212004347．31058水率范围在37．5—83．1％之间，平Pb66．2l3．8—2745O，379均值为77．8％，污泥处理普遍采Cd3．00．1621．O4．62．01Cr4357．552150558．993．1用重力浓缩和机械脱水，采用这Ni100．7O．5O14491O8．148．7种方式脱水污泥含水率普遍在80％左右，高含水率给污泥后续易溶、有毒、不稳定的状态变为(1)土地利用处理、运输及处置带来了很大的低溶或不溶、无毒、稳定的状应首先调查天津市可利用土难度。因此，为进一步降低污泥态，即通过加入钝化剂，提高污地资源的总体状况，按照国家相的含水率，需要进行深度脱水和泥的pH值，使重金属转化成氢关标准要求，结合污泥泥质以及厌氧消化。深度脱水后污泥含水氧化物等沉淀，减少重金属不稳厌氧消化、好氧发酵等处理技率达到55—65％，特殊条件下污定态的含量、降低重金属的活性术，优先研究污泥土地利用的可泥含水率还可以更低。因此，在和生物有效性使污泥达到无害行性。经无害化和稳定化处理后有条件的区县，可进行污泥的深化；后者则通过减少污泥中重金的污泥，以有机肥、基质、腐殖度脱水。污泥厌氧消化是在厌氧属的总量来处理污泥，可通过吸土、营养土等形式可用于农业、条件下，通过微生物作用将污泥附法、化学淋滤法、电动修复林业、园林绿化和土壤改良等方中的有机物转化为沼气，从而使法、生物淋滤法等去除污泥重金面，使污泥中的有机质及氮磷等污泥中有机物矿化稳定的过程。属。营养资源得以充分利用，同时污厌氧消化可降低污泥中有机物的2、污泥处理处置的原则泥也可得以有效处置。含量，减少污泥体积，提高污泥按照镇污水处理厂污泥当污泥经稳定化和无害化处的脱水性能。处理处置及污染防治技术政策》理达到《城镇污水处理厂污泥处f21重金属(试行)的要求，参考国内外的置农用泥质》(CJ／T309—2009)等根据污泥调查结果，污泥重经验与教训，天津市污泥处理处国家和地方现行的有关农用标准金属出现不同程度的超标现象，置应符合“安全环保、循环利和规定时，应根据当地的土壤环严重阻碍了污泥的资源化利用。用、节能降耗、因地制宜、稳妥境质量状况和农作物特点及《土含有较高重金属的污泥进行农用可靠”的原则。壤环境质量标准》时，不仅增加作物体内的重金属3、污泥处置方式的选择(GB15618—1995)，研究提出包括含量，还引起土壤重金属污染，污泥处置包括土地利用、焚施用范围、施用量、施用方法及当存在降水时，污泥和土壤中一烧及建材利用、填埋等方式。应施用期限等内容的污泥农用方部分重金属进入地表径流和地下综合考虑污泥泥质特征及未来的案，经污泥施用场地适用性环境渗流并随水流迁移，进而对地下变化、当地的土地资源及环境背影响评价和环境风险评估后，进水造成二次污染。污泥重金属的景状况、可利用的水泥厂或热电行污泥农用并严格进行施用管危害不仅与其含量有关，还与其厂等工业窑炉状况、经济社会发理。当污泥经稳定化和无害化处存在形态密切相关。相应的处理展水平等因素，结合可采用的处理满足《贼镇污水处理厂污泥处方式也有两种，一种是将污泥中理技术，合理确定本地区的主要置园林绿化用泥质》的重金属固定或者稳定，另一种污泥处置方式或组合。根据处置fGBfF23486—20091的规定和有关方式是将重金属从污泥中去除。方式确定具体技术方案时，应进标准要求时，应根据当地的土质对于重金属稳定方法，重金属仍行经济性分析、环境影响分析以和植物习性，提出包括施用范存在于污泥或其衍生物中，但由及碳排放分析。围、施用量、施用方法及施用期82水工业市场2015年第1-2期\n限等内容的污泥园林绿化或林地用条件，可采用填埋处置。污泥【1O]中国国家标准化管理委员会．利用方案，进行污泥处置。如果填埋前需进行稳定化处理，处理GB23486—2009城镇污水处理厂污泥处置园林绿化泥质Is】．北京：中国标准当地存在盐碱地、沙化地和废弃后泥质应符合《城镇污水处理厂出版社．2009．矿场，应优先使用污泥对这些土污泥处置混合填埋用泥质》[11】中国国家标准化管理委员会．地或场所进行改良，实现污泥处fGB／T23485—2009)的要求。污泥GB23485—2009城镇污水处理厂污泥置。用于土地改良的泥质应符合与生活垃圾混合填埋时，必须降处置混合填埋用泥质【s】．北京：中国标(城镇污水处理厂污泥处置土地低污泥的含水率，同时进行改性准出版社．2009．改良用泥质》(GB／T24600—2009)处理。改性处理可通过掺人矿化【12】中国国家标准化管理委员会．的规定。应对改良方案进行环境垃圾、黏土等调理剂，以提高其GB24600—2009城镇污水处理厂污泥影响评价，防止对地下水以及周承载力，消除其膨润持水性。混处置土地改良用泥质【s]．北京：中国标准出版社，2009．围生态环境造成二次污染。合填埋污泥泥质标准应满足(城【13】中华人民共和国住房和城乡建设(2)焚烧及建材利用镇污水处理厂污泥处置混合填部．CJ289—2008城镇污水处理厂污泥当污泥不具备土地利用条件埋用泥质》(GB／T23485—2009)和处置制砖用泥质fs1．北京：中国标准出时，可考虑采用焚烧及建材利用《生活垃圾填埋场污染控制标准》版社．2008．的处置方式。当污泥采用焚烧方fGB16889—2008)要求。[14】中华人民共和国住房和城乡建设式时，应首先全面调查当地的垃部．CJ290—2008城镇污水处理厂污泥圾焚烧、水泥及热电等行业的窑处置单独焚烧用泥质【s】．北京：中国标炉状况，优先利用上述窑炉资源准出版社，2008．对污泥进行协同焚烧，降低污泥f1】申荣艳，骆永明，滕应．城市污泥的污I15】中华人民共和国住房和城乡建设染现状及其土地利用评价U】，土壤(Soil)，部．CJ309—2008城镇污水处理厂污泥处理处置设施的建设投资。当污2006，38(5)：517-524．处置农用泥质【s】．北京：中国标准出版泥单独进行焚烧时，干化和焚烧【2]田冬梅，武士威，吴雪冬．城市污泥中社，2008．应联用，以提高污泥的热能利用有害重金属检测与评估U]，中国公共卫[16】中华人民共和国住房和城乡建设效率。污泥焚烧后的灰渣，应首生，2005，21(2)：1489．部．cj314—2008城镇污水处理厂污泥先考虑建材综合利用；若没有利【3]宿翠霞，王龙波，李凌霄．城镇污水处处置水泥熟料生产用泥质【s】．北京：中用途径时，可直接填埋；经鉴别理厂污泥处置与资源化利用中国资国标准出版社．2008．属于危险废物的灰渣和飞灰，应源综合利用．2010，28(5)：50—52．[17】中华人民共和国住房和城乡建设『4]黄文平．城镇污水处理厂污泥环境监部．CJ362—2011城镇污水处理厂污泥纳入危险固体废弃物管理。管对策研究Ⅲ，环境科技，2011，24(5)：处置林地用泥质[s】．北京：中国标准出污泥也可直接作为原料制造67-69．版社．2008．建筑材料，经烧结的最终产物可【5】王海燕，姚金玲，武雪芳．国内外城市[18]usEPA．40CFRPart503．Standards以用于建筑工程的材料或制品。污水处理厂污泥标准对比研究与建议fortheuseofdisposalofsewagesludge[S]，建材利用的主要方式有：制作水给水排水，2010，36(10)：27—32．1992．泥添加料、制陶粒、制路基材料『6】陈嘉愉，杨海英．国内外污泥处置标[19]EU．86／278／EEC．Councildirectiveof等。污泥用于制作水泥添加料也准法规的对比分析U]，民营科技，2011，5：12June1986ontheproptectionofthe属于污泥的协同焚烧过程。污泥150．environment，andinparticularofthesoil，建材利用应符合国家、行业和地『7】叶子瑞．国内外污泥处置和管理现状whensewagesludgeisusedinagriculture卟环境卫生工程，2002，10(2)：24—26．[s】，1986．方相关标准和规范的要求，并严『8]国家环境保护总局．GB18918-2002格防止在生产和使用中造成二次城镇污水处理厂污染物排放标准『s1．北污染。京：中国标准出版社，2002．(3)填埋f91中国国家标准化管理委员会．当污泥泥质不适合土地利GB24188-2009城镇污水处理厂污泥用，且当地不具备焚烧和建材利泥质[s】．北京：中国标准出版社，2009．水工业市场2015年第1-2期83