宋雪英, 張慧鈺, 王 興, 張 旭, 魏建兵

(1. 沈陽(yáng)大學(xué) 區(qū)域污染環(huán)境生態(tài)修復(fù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 遼寧 沈陽(yáng) 110044;2. 莆田學(xué)院 福建省新型污染物生態(tài)毒理效應(yīng)與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 福建 莆田 351100;3. 遼寧華電環(huán)?？萍加邢薰? 遼寧 錦州 121011)

市政污泥是城市污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物, 一般以固態(tài)、 半固態(tài)或液態(tài)存在, 其成分復(fù)雜,除了含有大量水分外, 還含有寄生蟲(chóng) 、病菌以及重金屬和難降解的有機(jī)物等[1]。 近年來(lái), 隨著我國(guó)城市化水平的提高, 市政污水處理能力不斷提升, 污泥的產(chǎn)量也隨之增加。 據(jù)統(tǒng)計(jì), 截止到2021年, 我國(guó)污泥產(chǎn)量已達(dá)到8 000萬(wàn)t(含水率80%)[2]。 污泥處置問(wèn)題已經(jīng)成為我國(guó)亟待解決的重大環(huán)境問(wèn)題之一。

市政污泥中存在一定量的重金屬,它們具有毒性大和易富集的特點(diǎn),如果不對(duì)其進(jìn)行妥善處理,將其資源化利用后對(duì)周圍環(huán)境極易造成二次污染。因此,針對(duì)市政污泥中重金屬處置技術(shù)的研究十分重要。本文從市政污泥中重金屬的污染來(lái)源、污染現(xiàn)狀、賦存形態(tài)和處理技術(shù)等方面展開(kāi)論述,以期為市政污泥中重金屬的處理處置提供理論指導(dǎo)。

1 市政污泥中重金屬污染來(lái)源及危害

市政污泥中的重金屬主要與城市污水有關(guān)。污水中的重金屬主要來(lái)源于工業(yè)廢水和生活污水。其中,工業(yè)廢水中的重金屬主要來(lái)自于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的污水排放。例如,冶金和電鍍廠排放的廢水中存在大量的Cu、Ni、Cd元素,皮革廠在制造皮革的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含Cr廢水,化工行業(yè)及火力發(fā)電廠會(huì)產(chǎn)生含As廢水,鉛蓄電池、染料和化妝品生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生含Pb廢水,食品及制藥廠也會(huì)排放出含有少量重金屬的廢水[3]。生活污水中的重金屬主要來(lái)源于含重金屬元素化學(xué)產(chǎn)品的使用和排放,例如,家庭生活清潔中含As洗滌劑的使用[4]。

污水中顆粒態(tài)重金屬和溶解性重金屬能夠通過(guò)吸附、沉淀或截流等作用轉(zhuǎn)移到污泥中[5-6]。由于重金屬具有難去除的特點(diǎn),市政污泥經(jīng)堆肥施用后,其所含有的重金屬元素仍會(huì)通過(guò)遷移、沉積等作用進(jìn)入土壤介質(zhì)中,造成二次污染。土壤中重金屬不僅會(huì)抑制農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育,還能夠通過(guò)植物根系進(jìn)入作物體內(nèi),繼而通過(guò)食物鏈對(duì)人體健康造成危害。并且,不同的金屬元素對(duì)人體的危害不同,人體中的Cd元素超標(biāo)后會(huì)造成骨質(zhì)疏松、腎功能障礙以及神經(jīng)系統(tǒng)病變等諸多問(wèn)題[7];Cr、As元素富集濃度過(guò)量會(huì)帶來(lái)致癌、致畸、致突變的不良影響;Pb元素含量超標(biāo)時(shí),會(huì)對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)和造血功能造成危害[8]。有研究表明,重金屬在土壤介質(zhì)中的持續(xù)累積,除了對(duì)植物和人體造成負(fù)面影響外,還會(huì)降低土壤中微生物的數(shù)量和活性,改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)[9],造成土壤肥力下降。Moffett[10]研究發(fā)現(xiàn)土壤中重金屬含量過(guò)多時(shí),會(huì)顯著降低土壤微生物多樣性。韓桂琪等[11]研究發(fā)現(xiàn),重金屬含量較高時(shí),土壤中細(xì)菌的生物量明顯降低。同時(shí),土壤中的重金屬還可以通過(guò)降水的淋溶作用滲透至地下水,導(dǎo)致周圍水體受到污染。

2 市政污泥中重金屬污染現(xiàn)狀

盡管我國(guó)城市污水處理方法已逐步規(guī)范、管理體系日漸完善,污泥中的重金屬含量大多可以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),但由于我國(guó)不同地區(qū)的發(fā)展水平不盡相同,且受地理位置以及污水處理工藝等因素差異的影響,使得不同地區(qū)污泥中重金屬含量存在差異。目前,我國(guó)仍有少部分市政污泥中重金屬含量并未滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)(以下簡(jiǎn)稱為標(biāo)準(zhǔn)(GB 18918—2002))。對(duì)涉及我國(guó)七大地理分區(qū)中一些代表性的城市及部分歐盟國(guó)家的污泥重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的近10年發(fā)表的文獻(xiàn)中數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析,結(jié)果見(jiàn)表1,中國(guó)和歐盟地區(qū)市政污泥中重金屬的排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表1 國(guó)內(nèi)外不同地區(qū)市政污泥中重金屬的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)

表2 中國(guó)和歐盟地區(qū)市政污泥中重金屬的排放標(biāo)準(zhǔn)

由表1、表2可以看出,大部分城市如北京市、上海市、廣州市等地的市政污泥中大多數(shù)重金屬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)(GB 18918—2002)中的閾值;位于東北地區(qū)的沈陽(yáng)和長(zhǎng)春的市政污泥中重金屬平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖然滿足排放標(biāo)準(zhǔn),但存在Cu、Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的情況;武漢市污泥中Ni的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)和昆明市污泥中Cd的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)均已超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)(GB 18918—2002)中規(guī)定的酸性土壤排放標(biāo)準(zhǔn),超標(biāo)的原因可能是重點(diǎn)發(fā)展機(jī)械、冶金以及醫(yī)藥制造行業(yè)所造成的;杭州市污泥中Ni平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)與酸性土壤排放標(biāo)準(zhǔn)更為接近,導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因,可能與近些年當(dāng)?shù)仉姵?、電鍍等產(chǎn)品制造業(yè)的迅猛發(fā)展有關(guān)[14];東莞市污泥中Cu和Ni平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于排放標(biāo)準(zhǔn),Cd、Pb、Hg、As、Zn的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值均低于標(biāo)準(zhǔn)限值,但其中大多數(shù)重金屬平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍遠(yuǎn)高于其他城市市政污泥中重金屬平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)水平,這與東莞市電子加工產(chǎn)業(yè)較其他城市地區(qū)更為發(fā)達(dá)這一實(shí)際情況相符合;拉薩市市政污泥中重金屬污染程度與全國(guó)其他城市相比處于較低水平,主要是由于西藏地區(qū)處在生態(tài)脆弱區(qū),并未大力發(fā)展工業(yè)。此外,歐盟國(guó)家匈牙利、波蘭、瑞典污泥中的重金屬平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)均符合歐盟規(guī)定的污水污泥中重金屬排放標(biāo)準(zhǔn)[25],其中由于波蘭重點(diǎn)發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè), Zn污染相對(duì)較為嚴(yán)重。相較于我國(guó),歐盟國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始將污泥處置的重點(diǎn)放到對(duì)環(huán)境影響更小的資源化利用上,因此歐盟國(guó)家市政污泥中重金屬污染程度與我國(guó)相比較低。

整體來(lái)看,無(wú)論是我國(guó)還是歐盟國(guó)家,市政污泥中平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較高的重金屬元素是Cu和Zn,最高可達(dá)1 206、1 547 mg·kg-1,其次是Cr、Pb、Ni,而As、Hg這一類毒性較高的重金屬平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)則相對(duì)較少。此外,我國(guó)北方地區(qū)污泥中Hg、As平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)較南方地區(qū)高,這可能是由于北方地區(qū)冬季取暖時(shí)大量燃煤所致;然而,南方地區(qū)城市污泥中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni和Cr平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,可能與南方地區(qū)的工業(yè)開(kāi)發(fā)程度和密集度較高有關(guān)。近些年,得益于我國(guó)各地對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格把控以及國(guó)家的大力監(jiān)管,污染排放問(wèn)題逐漸受到控制,我國(guó)污泥中的重金屬平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本呈現(xiàn)下降趨勢(shì),但仍有部分地區(qū)存在超標(biāo)問(wèn)題。因此,對(duì)于市政污泥中重金屬污染現(xiàn)象仍需重視。

3 市政污泥中重金屬形態(tài)

研究發(fā)現(xiàn),僅通過(guò)分析重金屬總量并不能全面地評(píng)價(jià)其對(duì)土壤環(huán)境的影響。土壤中的重金屬實(shí)際上以多種形態(tài)存在,重金屬對(duì)環(huán)境和人類的影響以及其在土壤中遷移轉(zhuǎn)化的能力均與其形態(tài)有關(guān)。不同形態(tài)的重金屬能夠被生物體直接吸收利用以及在生物體內(nèi)累積并造成傷害的特性也各不相同,這種特性被稱為重金屬的生物有效性。因此,對(duì)于市政污泥中重金屬污染危害的研究探索,在從重金屬總量角度分析的同時(shí),還應(yīng)對(duì)其賦存形態(tài)加以重視,結(jié)合生物有效性特點(diǎn),精確評(píng)估市政污泥中重金屬元素對(duì)環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn)。目前,較為普遍的污泥重金屬形態(tài)分析方法有Tessier法和BCR法。其中Tessier法將污泥中的重金屬分為可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)以及殘?jiān)鼞B(tài)[12];BCR法將其分為酸溶態(tài)、可還原態(tài)、可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)4種。Tessier法中的可交換態(tài)與碳酸鹽結(jié)合態(tài)之和與BCR法中的酸溶態(tài)相對(duì)應(yīng),鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)對(duì)應(yīng)了BCR法的可還原態(tài),有機(jī)物結(jié)合態(tài)相當(dāng)于BCR法的可氧化態(tài)[14]。通常情況下,根據(jù)重金屬的遷移能力及其生物有效性,可以將可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)2種生物有效性高的形態(tài)稱為有效態(tài);鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和有機(jī)物結(jié)合態(tài)這類遷移能力弱、具有潛在風(fēng)險(xiǎn)的重金屬賦存形態(tài)被稱為潛在有效態(tài);而殘?jiān)鼞B(tài)生物有效性很低,具有相對(duì)穩(wěn)定,難以遷移轉(zhuǎn)化的特點(diǎn),又稱為不可利用態(tài)。

重金屬在不同條件下,其賦存形態(tài)存在一定差異。鄧炳波等[29]研究發(fā)現(xiàn),Cd在不同污泥樣品中存在形態(tài)差異較大。合肥市部分市政污泥樣品中Cd主要以殘?jiān)鼞B(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)形態(tài)存在,還有部分市政污泥樣品中Cd以鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)形式存在。陳宣等[30]對(duì)陜西省污泥中重金屬形態(tài)的研究發(fā)現(xiàn),Zn以鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)存在,其中鐵錳氧化物形態(tài)的占比較大,為30%～65%;Cu、Cr、Ni、Cd主要以有機(jī)物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)存在;而Pb殘?jiān)鼞B(tài)占比67%～97%,較為穩(wěn)定。林敏等[15]研究發(fā)現(xiàn),杭州市市政污泥中重金屬元素Zn以可還原態(tài)占比較大;Hg、Ni、Pb主要以殘?jiān)鼞B(tài)(占比45%～55%)和可氧化態(tài)(占比30%～45%)存在;As和Cu在污泥中主要以可氧化態(tài)和可還原態(tài)存在;Cr主要以可氧化態(tài)存在;Cd在污泥中主要存在形態(tài)為酸溶態(tài)。而根據(jù)耿源濛等[31]對(duì)我國(guó)40座城市污水處理廠中的污泥重金屬賦存形態(tài)進(jìn)行分析歸納可知,我國(guó)污泥中Cr的賦存形態(tài)多以殘?jiān)鼞B(tài)為主,其次是可氧化態(tài)和可還原態(tài);Cu主要以可氧化態(tài)存在于污泥中; Zn通常以可還原態(tài)存在;As、Hg、Pb在污泥中通常都以殘?jiān)鼞B(tài)存在,Ni則主要以可氧化態(tài)存在于污泥中。而其中Zn在污泥中的穩(wěn)定性較差、生物有效性較高,容易被植物吸收利用,對(duì)環(huán)境危害較大。相比之下,殘?jiān)鼞B(tài)的Hg、Pb 和 As 等重金屬性質(zhì)比較穩(wěn)定,不易溶出,對(duì)環(huán)境的威脅較小。

4 市政污泥中重金屬處置方法

目前,常見(jiàn)的市政污泥重金屬污染處置方法主要包括生物瀝濾法、電動(dòng)修復(fù)法、化學(xué)法和聯(lián)合處理法。本文對(duì)以上幾種處理方法的原理及研究進(jìn)展進(jìn)行了介紹,并對(duì)比了各方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍,以期為市政污泥中重金屬處置技術(shù)研究提供參考。

4.1 生物瀝濾法

生物瀝濾法通過(guò)特定的微生物,主要以氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌為主,進(jìn)行一系列氧化、還原、吸附、溶解等代謝活動(dòng)來(lái)去除污泥中的重金屬,從而達(dá)到治理污泥中重金屬污染的目的[32]。該方法對(duì)重金屬的去除率較高、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低,但也存在嗜酸性硫桿菌損耗污泥中養(yǎng)分影響污泥的利用[33]和瀝濾過(guò)程易受到外界條件干擾以及浸出液需要處理等問(wèn)題。另外,在處理過(guò)程中,不僅要為微生物提供適宜的溫度,還需要為微生物生長(zhǎng)所需的環(huán)境提供適宜的pH值,使污泥中重金屬?gòu)墓滔噢D(zhuǎn)移到液相,實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥中重金屬的去除。研究顯示,25 ℃是污泥中微生物瀝濾的最佳溫度,20 ℃是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行溫度[34]。Gan等[35]的研究發(fā)現(xiàn)生物瀝濾法對(duì)Mn、Cu、Zn 等大部分重金屬表現(xiàn)出較明顯的去除效果。李桃等[36]采用生物瀝濾法利用氧化硫硫桿菌對(duì)Cu、Zn、As、Cd和Cr的去除率最高可達(dá)70%～90%,有效地去除了污泥中的重金屬。Liu等[37]研究發(fā)現(xiàn),為使污泥脫水和重金屬去除達(dá)到最佳效果,將pH值設(shè)為2.4作為生物瀝濾的終點(diǎn)。黃明等[38]在20 ℃下將土著硫桿菌作為功能菌對(duì)市政污泥進(jìn)行瀝濾后發(fā)現(xiàn),對(duì) Zn、Cu 和 Cd 的去除率分別達(dá)到 77.07%、47.45%和 80.57%。

4.2 電動(dòng)修復(fù)法

電動(dòng)修復(fù)法是指在污泥中通入電極形成一定的電場(chǎng)梯度,使污泥中的重金屬在電場(chǎng)力的作用下,朝電極方向定向遷移并聚集至指定部位,再將重金屬?gòu)奈勰嘀蟹蛛x出來(lái)[39]。電動(dòng)修復(fù)法易受到污泥pH值、電場(chǎng)梯度、電解時(shí)間等因素的影響。Wang等[40]通過(guò)將陰極的 pH值恒定在 2,使得污泥中重金屬?gòu)姆€(wěn)定的殘?jiān)鼞B(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)等向可交換離子態(tài)轉(zhuǎn)變,從而將Cu、Zn、Cr、Ni的去除率分別提高至96%、95%、68%和90%。王蓉等[41]對(duì)電動(dòng)技術(shù)去除污泥中重金屬的多種因素進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),最適宜的電解時(shí)間是12 h,最佳介質(zhì)pH值為2,最適宜的電場(chǎng)強(qiáng)度為1.5 V·cm-1。Fu等[42]研究發(fā)現(xiàn)將檸檬酸用作電解液能夠提高污泥中總Cr和Cr6+的去除率,但使用聚天冬氨酸只能提高 Cr6+的去除率。袁華山等[43]將電動(dòng)修復(fù)法應(yīng)用于污泥中重金屬處置后,發(fā)現(xiàn)該方法對(duì)Cd、Zn的去除效果較佳,去除率可達(dá)68.60%、75.73%。這也進(jìn)一步證實(shí)了電動(dòng)修復(fù)法對(duì)市政污泥中重金屬處置的可行性。

4.3 化學(xué)去除法

化學(xué)去除法是通過(guò)添加有機(jī)酸、無(wú)機(jī)酸等化學(xué)試劑將污泥進(jìn)行酸化,同時(shí)提高污泥中的氧化還原電位,將污泥中不可溶態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)化成絡(luò)合態(tài)或離子態(tài)進(jìn)行去除,以此降低污泥中重金屬含量[44]。利用化學(xué)法去除污泥中的重金屬具有效果好、效率高、耗時(shí)短等優(yōu)點(diǎn),但是成本較高、容易造成二次污染。不同的試劑種類、pH值及其反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)去除效果均有影響。李閃等[45]在檸檬酸和天冬氨酸復(fù)合作用對(duì)污泥中重金屬去除影響的研究中發(fā)現(xiàn),當(dāng)pH值為1.5、添加相差時(shí)間為9 h、反應(yīng)時(shí)間為18 h時(shí)為最佳條件,Zn、Cu、Pb、Cd、Cr的去除率分別為43.9%、18.7%、30.7%、74.7%、27.4%。Wu等[46]研究發(fā)現(xiàn)谷氨酸 N,N—二乙酸(GLDA)對(duì)污泥中部分殘?jiān)鼞B(tài)以外的重金屬(Cd、Ni、 Cu、Zn)表現(xiàn)出了較好的去除效率。曾祥峰等[47]在污泥中加入濃度為2 mol·L-1的乙酸(含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的H2O2),在pH=4的條件下處理4 h后,Cu、Zn去除率均達(dá)95%以上。

4.4 聯(lián)合處理技術(shù)

通常情況下,污泥中重金屬種類及存在形態(tài)多種多樣,單一的去除技術(shù)并不能對(duì)其達(dá)到理想的去除效果。因此,目前很多研究者將2種或2種以上的技術(shù)聯(lián)合使用,如利用電動(dòng)修復(fù)-生物瀝濾法結(jié)合、生物瀝濾-類Fenton聯(lián)合技術(shù)、生物瀝濾法聯(lián)合超聲技術(shù)等來(lái)處理污泥中的重金屬污染。彭桂群[48]研究發(fā)現(xiàn),先利用生物瀝濾、然后通過(guò)電動(dòng)修復(fù)處理的污泥中Cu、Zn的去除率可達(dá)78%、97%,而同時(shí)進(jìn)行生物瀝濾和電動(dòng)修復(fù)處理的污泥中Cu、Zn的去除率分別為54%、94%,2種處理雖都可達(dá)到土地再次利用的標(biāo)準(zhǔn),但先生物瀝濾法后電動(dòng)修復(fù)法相對(duì)更為經(jīng)濟(jì)。Fontmorin等[49]研究發(fā)現(xiàn)生物瀝濾-類Fenton聯(lián)合技術(shù)對(duì)比單一技術(shù)的使用不僅能夠?qū)⒃瓉?lái)去除污泥中Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的時(shí)間從18 d縮短為3 d,同時(shí)其去除率也可達(dá)到4.8%、14.5%、86.3%、30.9%和97.9%。馬姝雅[50]對(duì)生物瀝濾聯(lián)合超聲處理進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),該技術(shù)不僅能夠提升重金屬的溶出速率,還能夠提高污泥的脫水性能,使污泥有利于進(jìn)一步資源化。Huang等[51]經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)電動(dòng)修復(fù)-生物瀝濾法聯(lián)合技術(shù)對(duì)污泥中重金屬Cu、Zn、Cr的去除率可達(dá)70%,Pb的去除率可達(dá)40%。朱藝[52]通過(guò)將生物瀝濾-類Fenton聯(lián)合技術(shù)、無(wú)機(jī)酸淋濾和單獨(dú)的生物淋濾的反應(yīng)效果對(duì)比發(fā)現(xiàn),聯(lián)合技術(shù)對(duì)污泥中重金屬的去除效率明顯高于其他2種單一處理技術(shù),經(jīng)過(guò)聯(lián)合處理后污泥中重金屬在能夠滿足酸性土壤排放標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上極大縮短反應(yīng)時(shí)間。

4.5 處置方法比較

污泥堆肥過(guò)程中重金屬去除方法的優(yōu)缺點(diǎn)、影響因素及適用范圍見(jiàn)表3。

表3 污泥中重金屬去除方法對(duì)比

生物瀝濾法具有耗酸量少、運(yùn)行成本低、操作簡(jiǎn)單、去除率高等優(yōu)點(diǎn),近些年被廣泛應(yīng)用,但該方法也存在培養(yǎng)菌種耗時(shí)長(zhǎng),所需酸度較高,易對(duì)污泥性質(zhì)產(chǎn)生影響等缺陷。在瀝濾處理過(guò)程中,溫度是影響重金屬去除的關(guān)鍵因素。溫度不但能夠影響瀝濾微生物的活性還會(huì)影響污泥的酸化過(guò)程。同時(shí),pH值對(duì)于不同菌種的生存環(huán)境也是至關(guān)重要的,只有在適宜的pH環(huán)境下,各菌種才會(huì)大量繁殖。在對(duì)生物瀝濾法研究中發(fā)現(xiàn)氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌混合作用的去除效率高于單一微生物的使用[53]。電動(dòng)修復(fù)法具有去除效率高、處理時(shí)間短等優(yōu)勢(shì),但因其處理成本較高、所用試劑易造成二次污染這一情況使其應(yīng)用受到了限制。電動(dòng)修復(fù)法中pH值會(huì)影響電解反應(yīng)中污泥的電導(dǎo)率,從而影響電動(dòng)修復(fù)的效率。此外,污泥中含有的水分在電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中能夠?qū)﹄姖B流率產(chǎn)生影響,進(jìn)而影響最終的去除效果[54]。化學(xué)法的優(yōu)勢(shì)主要是耗時(shí)較短、效率高、方法簡(jiǎn)易,因其獨(dú)特的反應(yīng)形式便于針對(duì)不同污泥特性進(jìn)行調(diào)整,使其對(duì)原位修復(fù)和異位修復(fù)均適用[34]。但需要使用大量化學(xué)試劑、對(duì)所用設(shè)備要求較高,導(dǎo)致所需成本較高,同時(shí)試劑不易降解、容易產(chǎn)生二次污染等因素限制了化學(xué)法的廣泛應(yīng)用。因此,在今后的研究探索中,尋找更為環(huán)保的新型化學(xué)試劑成為更加重要的目標(biāo)。聯(lián)合處理技術(shù)的使用雖然能夠在規(guī)避一些單一技術(shù)缺陷的同時(shí)達(dá)到污泥中重金屬較好的去除效果,但其較為復(fù)雜的操作方式也在一定程度上限制了聯(lián)合技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

以上方法都有各自的優(yōu)勢(shì)和不足,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的方法來(lái)對(duì)污泥中的重金屬進(jìn)行處置,同時(shí)需要注重不同方法中的影響因素對(duì)去除效率的影響,并在實(shí)際應(yīng)用中,在深入研究各方法的基礎(chǔ)上對(duì)各處理技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

隨著市政污泥產(chǎn)量的不斷增加,將污泥進(jìn)行無(wú)害化處理已成為目前最重要的環(huán)境保護(hù)課題。在選擇適宜的重金屬處置方法時(shí),不同預(yù)處理方式、污泥成分、重金屬含量及形態(tài)都會(huì)影響去除效率。目前針對(duì)市政污泥中重金屬的處置技術(shù)尚未形成體系,無(wú)論是單一技術(shù)還是聯(lián)合技術(shù)都存在一定缺點(diǎn)。在日后對(duì)重金屬污染治理的研究中,仍然需要繼續(xù)加強(qiáng)研究和分析,尋找更加經(jīng)濟(jì)、操作簡(jiǎn)單、高效的處置方法。在未來(lái)研究中,可以從以下幾個(gè)方面著重考慮:

1) 從源頭加強(qiáng)對(duì)污水處理廠中污泥排放的監(jiān)督管理以減少重金屬的排放,并根據(jù)排放后污泥中重金屬的含量及形態(tài)選擇適宜的處理技術(shù)。

2) 在污水處理過(guò)程中,污水處理廠應(yīng)根據(jù)其污水特點(diǎn)不斷優(yōu)化處理工藝,使重金屬能夠趨向于以穩(wěn)定態(tài)的形式被固定。

3) 針對(duì)不同特性的污泥應(yīng)選取最佳處置技術(shù)并進(jìn)行資源化利用。如重金屬含量較高的污泥就應(yīng)避免采用土地利用的形式,可以選擇高溫?zé)瞥山ㄖ牧系确绞竭M(jìn)行再次利用。