摘要：污泥作為污水處理廠的主要產物，產量非常大，急需有效且安全的處理方式，目前污泥的處理方式包括填埋、焚燒和土地利用。土地利用是污泥實現資源化的一種重要處置方法，也是目前最普遍的方式，剩余污泥微生物豐富，其新陳代謝可以使土壤的空隙增多，增加通氣性和含水率，生物間的物理化學反應對農田的酸堿性有緩沖作用;另外，污泥中含有的大量有機質、氮磷鉀養分元素和多種植物生長所需的微量元素，有利于提高作物產量和減少化學肥料的使用。然而，城市污水處理廠污泥物質來源廣泛，污泥中可能同時含有大量病原菌、無機或有機的有毒污染物(如金屬微量元素和多環芳烴等)，具有毒性大、潛伏期長和易在食物鏈中富集等特性。其中，重金屬作為一種持久性潛在有毒污染物，不容易被微生物利用降解，會致使重金屬在土地農用過程中可能產生生態危害風險，從而限制其大規模土地利用。

關鍵詞：城鎮污水處理廠；污泥泥質監測；資源化風險評價

引言

生活污水處理廠收集到的污水是城區綜合生活污水、小工業廢水與主城區外圍地區部分工業廢水及生活污水，而石油、化工、電鍍、冶金等大工業生產廢水自成系統，分別自建污水處理廠，將工業生產廢水處理達到《污水綜合排放標準》及行業排放標準后排放，故污水處理廠污泥中重金屬含量水平不高。

1 污泥概述

污泥為在污水處理過程中產生的半固態或固態物質，不包括柵渣、浮渣和沉砂。根據污泥的產生的不同工藝環節將污泥大致分為:初沉污泥、活性污泥、化學污泥與消化污泥等，其中初沉污泥在污水處理的初沉系統經沉淀產生，活性污泥在污水處理的生反系統因微生物新存代謝產生，化學污泥在污水處理的深度處理因投加化學藥劑產生，消化污泥為污泥經消化反應后形成的。

2 城鎮污水處理廠污泥泥質監測及資源化風險評價

2.1 檢測與分析方法

此實驗檢測項目包括pH、含水率、Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、As、Hg、Ni、礦物油、揮發酚、多環芳烴、有機質和氮磷鉀。pH和含水率采用梅特勒酸度計(S220 ，瑞士)和電子天平(MS204TS，瑞士)進行測定;Cu、Cd、Zn、Pb、Ni和鉀采用原子吸收分光光度計(A3F-13 ，中國)測定;As和Hg采用原子吸收分光光度計(AFS-9700 ，中國)測定;Cr采用電感耦合等離子體發射光譜儀(Optima8300 ，美國)測定;揮發酚、氰化物和氮磷采用紫外可見分光光度計(1810 ，中國)測定;礦物油采用紅外分光測油儀(JDS-106U+，中國)測定;多環芳烴采用氣相色譜質譜聯用儀(QP2020Ultra，日本)測定.為保證檢測工作質量，本項目通過精密度控制(至少10%平行樣測試)、準確度控制(加標回收、標準參考物或質控樣測試)、實驗室空白測試和標準點檢驗等質控措施，確保檢測樣品質控率不低于10%.數據分析時，若標準差遠遠大于均值，可判定數據存在異常值，并對其進行處理，所有數據和繪圖均采用Origin9.0 軟件和Excel2013 進行處理和分析.

2.2 結果與討論

2.2.1 污泥重金屬相關性分析和來源

在污水污泥中，重金屬之間往往具有復雜的相關關系，它們之間的關系主要由人為因素控制，如人類活動和工業分布等，其次也會受到底層巖性的影響．采用Pearson相關分析法對污泥重金屬之間的相關性進行分析，從中可知，Pb和Cd(r=0.601)之間是呈強相關性，As和Cr(r=0.586)之間呈顯著相關，Cr和Ni(r=0.478)之間是呈顯著相關，Ni和As(r=0.523)之間是呈顯著相關。Pb和Cd之間呈強相關關系、As和Cr之間的顯著相關關系、Cr和Ni之間的顯著相關關系和Ni和As之間的顯著相關關系表明Pb和Cd可能具有同源污染物質，As、Cr和Ni可能受相同的人類活動所影響。

2.2.2 污泥重金屬生態風險評價

采用內梅羅綜合指數評價法可以看出各種重金屬生態污染指數大小順序為:Cr＞Hg＞Zn＞Ni＞Pb＞As＞Cu＞Cd，Cr的污染指數最高，為3.19 ，Cd污染指數最低，為0.19 ．按照評價標準，8 種重金屬中有4 種污染水平為處于清潔;8 種重金屬內梅羅綜合污染指數為5.3 ，內梅羅加權綜合污染指數為19.1 ，表明該市49 家污水處理廠污泥在處理不當的條件下，其重金屬含量總體上對環境存在著一定的風險。49 個污泥樣品中重金屬污染等級處于輕度污染(Ⅲ級)及以下的樣品有29 個，處于中度污染等級的污泥樣品有14 個，處于重度污染等級的樣品有6 個;處于重金屬中度污染等級的14 個污泥樣品中，有12 個污泥樣品的最大污染貢獻金屬為Hg，其余2 個污泥樣品的最大污染貢獻金屬分別為Pb和As;處于重金屬重度污染等級的6 個污泥樣品中，有2 個污泥樣品的最大污染貢獻金屬為Hg，其余4 個污泥樣品的最大污染貢獻金屬分別為Cu、Zn、Pb和Cr．綜上可見，重金屬Hg、Cu、Zn、Cr、Cd和As對生態環境風險較大，因此，在污泥農用于土壤前，應加強對重金屬的去除與治理，降低其含量值，尤其要重視對風險較大重金屬的去除．采用Hakanson潛在生態危害指數評價法對該市49 家污水處理廠污泥中重金屬進行評價，各種重金屬潛在生態危害等級大小順序為:Hg＞Cr＞Cd＞As＞Pb＞Cu＞Ni＞Zn，其中，Hg金屬潛在危害最大，為中等生態危害，其他7 種金屬均為輕微生態危害。所有污水處理廠的復合潛在生態危害指數(RI和RI')為89.6 和240.4 ，顯示污泥危害程度為中等，所有污泥樣品中重金屬污染等級處于中等生態危害及以下的樣品有47 個，最大污染貢獻金屬分別為Hg、Cd和As，處于強生態危害的樣品均為2 個，最大污染貢獻金屬分別為Hg、Cr和Cu．由上可見，處于生態危害頂層的重金屬仍然主要為Hg、Cd、Cr和As，說明該市污水處理廠污泥中重金屬，尤其是Hg、Cd和As等致癌重金屬的控制應引起足夠重視。由此可見，部分污水處理廠污泥雖然符合污泥農用標準，但是綜合生態風險評價表明其農用會對環境造成一定的生態風險，應合理選擇其他資源化方式，如焚燒或水泥窯協同處置。在符合《農用污泥污染物控制標準(GB4284-2018)》A級的9 家污水處理廠中，有1 家污水處理廠污泥屬于重度污染和強生態危害，符合B級的35 家污水處理廠中，有3 家污水處理廠污泥屬于重度污染和強生態危害，因此，部分污水處理廠污泥雖然符合污泥農用標準，但是綜合生態風險評價表明其農用會對環境造成一定的生態風險，應合理選擇污泥資源化方式。

結語

污泥土地利用時，嚴格控制污泥的有毒、有害物質及病原微生物含量，使其達到國家標準;特別注意污泥中重金屬的含量，污泥經高溫好氧堆肥處理后，堆肥中的重金屬發生鈍化，由有效性較高的結合形態向有效性較低的結合形態轉化同時殺滅病原微生物。根據其土壤背景值等情況，嚴格按照計算的污泥施用量進行施用;使土地利用控制在安全施用量之下。同時整個利用區應該建立嚴密的管理、監測和監控體系，關注區域內的土壤、地下水、地表水、植物等相關因子的狀態和變化，使得污泥的土地利用更加安全有效，促進地區經濟繁榮和農業的可持續發展。