陳超 袁建偉 張曉 任冰潔 劉建強(qiáng)（淤泥資源化利用河南省工程技術(shù)研究中心河南新鄉(xiāng)453000山水環(huán)境科技股份有限公司，河南新鄉(xiāng)453000）

剩余污泥重金屬污染去除研究進(jìn)展

陳超1*袁建偉2張曉1任冰潔1劉建強(qiáng)1
（1淤泥資源化利用河南省工程技術(shù)研究中心河南新鄉(xiāng)4530002山水環(huán)境科技股份有限公司，河南新鄉(xiāng)453000）

當(dāng)前我國(guó)水環(huán)境條件逐步改善，污水處理廠數(shù)量不斷增多，規(guī)模不斷擴(kuò)大，而隨之產(chǎn)生的剩余污泥體量也逐年增加，剩余污泥重金屬直接制約其合理使用效率。通過(guò)研究分析重金屬產(chǎn)生原因，掌握不同地區(qū)污泥重金屬含量分布，通過(guò)使用不同方法和不同手段對(duì)污泥中的重金屬進(jìn)行去除，使得找到對(duì)當(dāng)?shù)刈钣行ё畋憷娜コ亟饘俚姆椒ǎ故Ｓ辔勰嗟玫阶罱K資源化利用。

剩余污泥；重金屬；種類；方法

1 引言

近年來(lái)隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化和工業(yè)化步伐的不斷加快，工業(yè)污水以及生活廢水的排放量隨之急劇放大，其隨之所產(chǎn)生的副產(chǎn)物污泥的排放量也不斷增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年我國(guó)污水處理廠約3100座，而截至2015年，我國(guó)已經(jīng)共完成了3700座城鎮(zhèn)污水處理廠的建造工作，由此每年產(chǎn)生了巨大的污泥排放量，如今每年的排放量超過(guò)3000萬(wàn)噸，而且繼續(xù)以每年10%~15%的速度增長(zhǎng)[1]。我們知道，污水處理必然產(chǎn)物剩余污泥，其產(chǎn)生量正不斷增長(zhǎng)，水體中有機(jī)物被污泥吞噬吸附，近一半的有機(jī)污染物被轉(zhuǎn)移分解至污泥中，同時(shí)重金屬也經(jīng)過(guò)混凝沉淀和吸附被殘留在污泥中，導(dǎo)致重金屬類污染物種類及其含量也與日俱增，污泥處置將成為我國(guó)面臨的突出的環(huán)境治理問(wèn)題[2]。

2 剩余污泥重金屬污染現(xiàn)狀

近年來(lái)我國(guó)深入研究剩余污泥處理辦法，具體包括焚化、堆肥、衛(wèi)生填埋等處置方式，基于我國(guó)土地資源利用現(xiàn)狀，堆肥在我國(guó)應(yīng)用比較廣泛。污泥中含有大量的有機(jī)物，在細(xì)菌的作用下，這些有機(jī)物經(jīng)過(guò)堆肥腐熟后可以成為農(nóng)業(yè)肥料，但是由于污泥中的重金屬含量超標(biāo)，因此無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用于土地中[3]。楊軍等針對(duì)全國(guó)主要城市約100間污水廠研究了污泥樣品中的重金屬含量，發(fā)現(xiàn)常見(jiàn)超標(biāo)重金屬是Cu、Zn、Pb、Cd、Ni等[4]。

2.1 剩余污泥重金屬主要來(lái)源

剩余污泥重金屬含量主要由于工業(yè)排放，地表徑流等產(chǎn)生，同時(shí)進(jìn)場(chǎng)污水重金屬含量以及處理工藝等多重因素的影響，據(jù)報(bào)道，通過(guò)處理污水，大約80%的重金屬通過(guò)吸附或混凝沉淀轉(zhuǎn)移到剩余污泥中。

2.2 剩余污泥重金屬含量及形態(tài)

我國(guó)剩余污泥重金屬含量變化幅度很大,由于我國(guó)城市給排水管道使用鍍鋅材料,因此Zn含量較高，其次是Cu，而Cr、Hg、Cd、As等毒性較強(qiáng)，所以含量通常較低。陳同斌[5]等人測(cè)試發(fā)現(xiàn)，Cu、Cr、Pb、Ni、Hg、Cd的含量分別在417、250、13、750、5、2.8mg/kg以內(nèi)?？傮w來(lái)看，比起英美等發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)污泥中的重金屬含量普遍較低,而且呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)。

重金屬以不同形態(tài)存在于污泥中，直接影響重金屬的毒性及轉(zhuǎn)移方式。重金屬存在形態(tài)受多種因素的影響，包括污水的成分、污水采取的不同處理工藝措施以及重金屬元素本身的特性等。

3 剩余污泥重金屬去除技術(shù)

剩余污泥重金屬如果不有效去除，投放到環(huán)境中易對(duì)生態(tài)環(huán)境的平衡與穩(wěn)定產(chǎn)生較大危害，同時(shí)產(chǎn)生二次污染。而這些不利因素也制約著污泥的進(jìn)一步資源化利用。因此各種污泥重金屬去除技術(shù)被廣泛研究，當(dāng)前階段污泥重金屬去除主要有以下兩種途徑，一是改變污泥中的重金屬形態(tài)，減少可交換態(tài)金屬的比例，從而達(dá)到使重金屬鈍化固定的效果。二是直接從剩余污泥中移除重金屬，以便減少污泥中重金屬的總含量，可采用物理、化學(xué)、生物方法去除重金屬。

3.1 物理方法

電動(dòng)修復(fù)法的原理主要是通過(guò)對(duì)電極施加電流形成直流電場(chǎng)，通過(guò)在污泥內(nèi)部形成電遷移、電泳等方式來(lái)調(diào)節(jié)陰極區(qū)的pH值，促使污染物遷移至陰極，達(dá)到提高污泥中重金屬離子去除率的目的。

我國(guó)剛剛開(kāi)展對(duì)于此技術(shù)的研究，研究表明將污泥進(jìn)行酸化處理后再進(jìn)行電動(dòng)修復(fù)，此時(shí)Zn、Cu、Cd的去除率均實(shí)現(xiàn)了顯著的提高。此方法使用化學(xué)試劑少，能耗低。

目前采用電動(dòng)技術(shù)去除剩余污泥中重金屬尚處于試驗(yàn)狀態(tài)，存在的主要問(wèn)題包括極化、重金屬遷移、陰極區(qū)高濃度重金屬的后續(xù)處理等[6]。

3.2 化學(xué)方法

從剩余污泥中去除重金屬的化學(xué)方法主要是向污泥中投放化學(xué)藥品或者試劑(酸、無(wú)機(jī)鹽、螯合劑、化學(xué)合成表面活性劑等)，通過(guò)酸化污泥或提高污泥的氧化還原電位(Eh)降低其pH值，使污泥中的重金屬由固相變?yōu)橐合啵瑥亩コ滔嘀亟饘佟?/p>

目前應(yīng)用較多的化學(xué)試劑為無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸、螯合劑和生物表面活性劑等，但無(wú)機(jī)酸和人工合成螯合劑普遍存在難降解、容易引起二次污染等問(wèn)題。生物表面活性劑和有機(jī)酸具有易生物降解，對(duì)環(huán)境影響較小，不會(huì)產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，成為一類環(huán)境友好型淋洗劑，被廣泛地應(yīng)用于重金屬修復(fù)領(lǐng)域。

3.3 生物方法

生物淋濾是向污泥中添加一定的特異化能自養(yǎng)型的嗜酸性硫桿菌，通過(guò)微生物生化反應(yīng)，獲得能量，加速氧化還原反應(yīng)，降低污泥體系的PH值，使難溶重金屬?gòu)墓滔嘧優(yōu)橐合啵龠M(jìn)行污泥脫水，從而去除污泥中的重金屬。

實(shí)踐表明，采用生物淋濾法去除污泥中的重金屬時(shí)，去除率通常較高，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)Cu、Zn、Cd、Ni等大部分重金屬元素的去除率可超過(guò)90%[7]。

植物修復(fù)技術(shù)主要采用生態(tài)修復(fù)手段，針對(duì)不同特性重金屬，篩選出吸收能力強(qiáng)的特定植物，對(duì)污泥中重金屬進(jìn)行吸收吸附，然后回收富集重金屬的植物，并合理有效地進(jìn)行處理，就可以達(dá)到去除污泥中重金屬的目的。

4 展望

隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，城市水污染治理開(kāi)始受到全社會(huì)人們的高度重視，而附帶產(chǎn)生的剩余污泥有效合理的利用處置被越來(lái)越重視。如何去除污泥重金屬成為污泥資源化利用的關(guān)鍵。目前相關(guān)的治理技術(shù)或多或少存在缺陷，治理成本高，周期長(zhǎng)成為主要原因，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，可以根據(jù)不同地區(qū)不同重金屬含量以及種類區(qū)分，采取物理-化學(xué)，化學(xué)-生物聯(lián)合措施，將成為一個(gè)新的研究思路和方向。

[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部．關(guān)于全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施2011年第四季度建設(shè)和運(yùn)行情況的通報(bào)［EB/OL］．

[2]翁煥新．污泥無(wú)害化減量化資源化處理新技術(shù)[M]．北京:科學(xué)出版社，2009.24-32．

[3]鄭夢(mèng)啟.污水廠污泥重金屬去除技術(shù)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43(22)：206—208

[4]楊軍，郭廣慧，陳同斌，等．中國(guó)城市污泥的重金屬含量及其變化趨勢(shì)[J]．中國(guó)給水排水，2009，13(7)：122—124．

[5]陳同斌,黃啟飛,高??定,鄭玉琪,吳吉夫等.中國(guó)城市污泥的重金屬含量及其變化趨勢(shì)[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2003,23(5):561-569.

[6]黃玉娥．污水污泥中重金屬去除方法研究[D]．湖南大學(xué)，2007.

[7]劉靜，陳玉成．城市污泥中重金屬的去除方法研究進(jìn)展[J]．微量元素與健康研究，2006，23(3)：48—51.