梁霜霜，錢 霞，丁 潔

(1.浙江澤越環(huán)保科技有限公司，浙江 寧波 315200；2.寧波環(huán)宏生態(tài)環(huán)境科技有限公司，浙江 寧波 315000)

在農(nóng)用污泥中，包含很多不同重金屬元素，會(huì)在不同程度上對(duì)環(huán)境造成影響。因此需要做好農(nóng)用污泥中重金屬元素對(duì)環(huán)境的影響分析工作。了解具體情況后，給出相應(yīng)解決措施，盡量減少重金屬的出現(xiàn)以及對(duì)環(huán)境的影響。保證可以創(chuàng)造更好社會(huì)環(huán)境，從而推動(dòng)我國可持續(xù)發(fā)展，并增強(qiáng)我國商品在國際市場中的競爭地位。

1 城市污泥分析

城市污泥通常情況下主要是指在污水處理過程中形成的固體產(chǎn)物。通過相關(guān)資料分析可以了解到，美國年產(chǎn)生的污泥總量為1000萬t，歐洲各個(gè)國家總計(jì)污泥年產(chǎn)量為660萬t，日本污泥年總產(chǎn)量為240萬t。隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，全國范圍內(nèi)廢水總量已經(jīng)達(dá)到125萬m3/d。污泥是污水處理廠中的重要產(chǎn)物，需要有效對(duì)其進(jìn)行處理，從而盡量避免對(duì)環(huán)境造成的影響。在當(dāng)前污水處理中，污泥一般會(huì)采用三種不同方式，即污泥焚燒方式、填埋方式、農(nóng)田利用方式等。因?yàn)閾?dān)心在污泥中會(huì)含有毒性病原體，對(duì)人類身體健康造成威脅，許多西方國家開始出臺(tái)法律法規(guī)對(duì)污泥的農(nóng)田利用情況進(jìn)行全面限制。污泥填埋需要花費(fèi)很多成本，因此，在實(shí)際污泥處理中開始逐漸朝著焚燒發(fā)電方向發(fā)展。然而污泥農(nóng)田利用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥中植物營養(yǎng)的有效回收利用，尤其是污泥中的N元素與P元素，對(duì)于植物的生長能夠起到良好促進(jìn)作用。

一般而言，城市污泥中的污染物，主要會(huì)被分為無機(jī)元素(金屬、微量元素)、有機(jī)元素(表面活性劑、PCBs等)、毒性病原體(細(xì)菌、病毒等)。本文主要分析農(nóng)用污泥中的重金屬元素對(duì)環(huán)境造成的影響，為結(jié)合實(shí)際情況，給出針對(duì)性解決措施，實(shí)現(xiàn)人類與環(huán)境的和諧發(fā)展。

2 農(nóng)用污泥中重金屬元素的環(huán)境影響分析

城市廢水主要來源于三方面，分別是生活廢水、工商業(yè)廢水、市區(qū)地表河流排放等。在廢水中往往會(huì)有大量重金屬元素存在，尤其是在發(fā)達(dá)城市，以及工業(yè)化城市的污泥中的有毒性重金屬含量更高。在具體農(nóng)用污泥期間，可能會(huì)出現(xiàn)大量積累情況，從而進(jìn)入到生物鏈中，影響生態(tài)環(huán)境與人類健康[1]。如果沒有經(jīng)過有效的安全處理，會(huì)對(duì)人類健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。限制污泥農(nóng)用的一個(gè)重要因素是，污泥中的重金屬具有難遷移、易富集、危害大等特點(diǎn)。當(dāng)前在很多污泥重金屬研究中，往往將具體研究集中在Pb、Zn、Cd等元素上，在不同國家以及不同城市中，污泥重金屬含量范圍變化都相對(duì)較大。

例如，埃及主要以灌溉農(nóng)業(yè)為主，因此，城市中污泥重金屬含量較低；在1980年以前，污泥重金屬含量只有0.5%～2%，最多時(shí)也只到6%。而美國以及歐洲很多城市，近年來污泥中重金屬含量不斷下降，主要是受到國家相關(guān)法律法規(guī)，以及國家與污水處理廠達(dá)成的相關(guān)協(xié)議有關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)重金屬含量的有效控制。

重金屬在污泥中的運(yùn)轉(zhuǎn)、生態(tài)毒性，以及生物有效性等，會(huì)受到陽離子交換量、有機(jī)質(zhì)含量、土壤pH等影響。在土壤pH不斷增加背景下，土壤對(duì)于重金屬也有著較強(qiáng)的吸附能力，在這一過程中需要注意，土壤有機(jī)質(zhì)形態(tài)會(huì)對(duì)重金屬生物有效性產(chǎn)生直接影響。有機(jī)質(zhì)通常會(huì)被分為兩種類型，一種是可溶類型，另一種是不可溶類型[2]?？扇苄杂袡C(jī)質(zhì)對(duì)于土壤中作物對(duì)有機(jī)質(zhì)的吸收起到一定阻礙作用，促使重金屬離子吸附在有機(jī)質(zhì)表面，這樣重金屬生物有效性會(huì)被降低?？扇苄杂袡C(jī)質(zhì)組分，可以利用形成重金屬、有機(jī)質(zhì)互溶組分方式，促使重金屬在土壤中的活性能夠得到全面提升。在這一過程中，采取分級(jí)提取方式，使得重金屬能夠被分為不同組分。比如，鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、殘余態(tài)等。可交換態(tài)重金屬很容易被作物吸收，具有含量低特點(diǎn)、生物有效性大特點(diǎn)等。碳酸鹽巖態(tài)在酸性條件下容易被分解釋放，影響作物有效性。鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)在氧化還原電位過程中，很容易被釋放出來?？傊?，對(duì)于農(nóng)用污泥中重金屬元素對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響，需要有關(guān)部門以及相關(guān)工作人員能夠給予更多重視與關(guān)注，結(jié)合實(shí)際情況給出相應(yīng)解決措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)問題的更好解決(圖1)。

圖1 農(nóng)用污泥中含重金屬元素的環(huán)境

3 農(nóng)用污泥中重金屬元素去除措施

3.1 采用化學(xué)去除方式

對(duì)于農(nóng)用污泥中的重金屬元素去除，可以采用化學(xué)去除方式。化學(xué)去除方式是采用先溶解后淋濾方式，促使污泥氧化還原電解位得以提升，從而減少pH影響，將重金屬從原本的不可溶態(tài)，轉(zhuǎn)化為可溶態(tài)。在污泥中可以加入有機(jī)酸與無機(jī)酸，將污泥pH控制在有效范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)重金屬與污泥之間的相互融合[3]。Cu、Pb、Hg 等元素通常情況下會(huì)出現(xiàn)在生物絮凝體以及顆粒態(tài)組分中，因此，實(shí)際去除率相對(duì)較低。在不同pH、污泥固體濃度以及酸化時(shí)間條件下，對(duì)重金屬實(shí)際去除效果進(jìn)行對(duì)比，在pH在1.5～2之間時(shí)，可以達(dá)到最佳去除率。除Cr元素外，其他重金屬元素的去除率都能夠在60%以上，甚至去除率可以達(dá)到100%。在熱硫酸條件下， Cd、Zn元素的處理效果相較于Ni、Cr、Cu而言更好。從不同有機(jī)酸與無機(jī)酸處理效果分析中可以了解到，在使用硝酸、硝酸以及檸檬酸等對(duì)重金屬進(jìn)行去除過程中，當(dāng)污泥pH在3～4之間，可以使用檸檬酸去除方式，草酸的去除方式效果最差。如果pH在3以下，可以使用硝酸去除方式與鹽酸去除方式等，可以對(duì)重金屬達(dá)到良好去效果。除此之外，還可以使用絡(luò)合劑，實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬的固定，使得重金屬生物活性被降低，EDTA以及NTA是經(jīng)常使用的絡(luò)合劑。除了可以使用化學(xué)藥劑固定重金屬，還可以使用鐵錳氧化物、磷酸鹽等實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬的固定。

3.2 采用微生物去除方式

在使用微生物去除方式去除污泥中重金屬過程中，經(jīng)常使用的物質(zhì)有氧化硫硫桿菌、氧化亞鐵硫桿菌，將此類嗜酸性硫桿菌的生物氧化作用全部發(fā)揮出來，實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥pH的有效控制，促使污泥中吸附狀態(tài)重金屬離子、化合狀態(tài)重金屬離子都能夠轉(zhuǎn)移到液相中。接著對(duì)污泥進(jìn)行脫水，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥中重金屬的去除。微生物去除方式價(jià)格成本較低，而且見效相對(duì)較快，已經(jīng)受到更多人的重視與關(guān)注[4]。微生物處理效果會(huì)受到不同因素影響，比如，接種基質(zhì)種類影響、基質(zhì)中營養(yǎng)成分配比影響、pH影響等。微生物處理方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥中重金屬物質(zhì)的有效去除， 對(duì)于Pb、Cr等元素的去除率較低，一般在50%以下，而 Cu、Zn、Cd等重金屬物質(zhì)的去除率在50%以上，甚至可以達(dá)到90%以上。

3.3 采用電動(dòng)力去除方式

電動(dòng)修復(fù)方式的主要原理是將電極對(duì)插入到污染土壤中，并將直流電施加到電極對(duì)上形成直流電場，土壤中的污染物質(zhì)在電場作用影響下，會(huì)通過電遷移、電滲流、電泳等方式，直接被帶到電極兩端位置，促使達(dá)到土壤清潔效果。電動(dòng)修復(fù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地滲透性土壤的有效處理，并且不需要向其中添加某些物質(zhì)。重金屬分布形式、活性等因素，會(huì)對(duì)電動(dòng)修復(fù)效果產(chǎn)生直接影響[5]。我國電動(dòng)修復(fù)方式處于剛剛起步階段。在未來發(fā)展中，針對(duì)電動(dòng)修復(fù)技術(shù)可以加大研究力度，促進(jìn)重金屬物質(zhì)去除可以達(dá)到更好效果。為促使電動(dòng)力去除方式，可以在污泥重金屬物質(zhì)去除達(dá)到更好效果。在具體去除中要注意以下幾點(diǎn)問題：

1)污泥中的重金屬會(huì)被分為很多不同形態(tài)，比如，可交換形態(tài)、鐵錳結(jié)合形態(tài)、殘?jiān)螒B(tài)等。電動(dòng)修復(fù)技術(shù)在應(yīng)用過程中，可以利用酸化、絡(luò)合作用方式等，將重金屬從穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化為非穩(wěn)定態(tài)[6]。重金屬去除效果還會(huì)受到電解時(shí)間影響，在電解時(shí)間不斷延長背景下，剩余污泥中重金屬去除率將會(huì)得到提升。然而電解時(shí)間越長，對(duì)于電能的消耗也就越多，電極腐蝕情況也就更加嚴(yán)重。在這一過程中，需要對(duì)電力消耗、電極壽命等因素進(jìn)行全面考慮與分析。有研究表明，選擇 12 h 的電解時(shí)間,對(duì)于重金屬去除率可以達(dá)到較好效果，剩余污泥中的重金屬含量也符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)[7]。

2)介質(zhì)pH會(huì)對(duì)污泥中不同重金屬元素的賦存形態(tài)產(chǎn)生直接影響。很多研究者會(huì)通過酸堿中和方式、添加緩沖劑方式等，實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥中pH的有效控制。但是該種處理方式需要消耗大量有毒試劑，且此類有毒試劑無法實(shí)現(xiàn)回收。因此，利用電化學(xué)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)pH的有效控制，是一種更加安全、環(huán)保的處理方式。介質(zhì)pH會(huì)對(duì)溶液中離子吸附、解吸等進(jìn)行全面控制，酸性介質(zhì)會(huì)影響電滲速度。在此背景下，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)pH的控制，這也是電動(dòng)去處方式中的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容[8]。

4 結(jié)語

綜上所述，農(nóng)用污泥中重金屬元素去除，是當(dāng)前我國城市發(fā)展中面臨的一個(gè)重要問題。針對(duì)這一問題，需要國家、城市有關(guān)部門能夠給予更多關(guān)注，采用不同方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬元素的有效控制，為社會(huì)環(huán)境的更好發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。