摘要：為解決廣東省中山市城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥處置途徑單一、綜合利用率低的問題，因而對中山市22家城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥重金屬及營養(yǎng)成分進行檢測分析，并采用污泥排放和污泥處置標準進行評價。結(jié)果顯示，有18家城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥重金屬滿足污泥泥質(zhì)標準，且污泥重金屬和營養(yǎng)成分滿足污泥處置的各類標準，綜合利用條件良好，可因地制宜探索污泥用于園林綠化、土地改良、農(nóng)田、建筑材料等場合的多元化處置方式。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；重金屬；營養(yǎng)成分；污泥處置

引言

廣東省中山市位于珠三角腹地，城鎮(zhèn)化率高，截至2022年，中山市22家城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥總量達421t/d（含水率80%），且?guī)缀跞客膺\至中山市民東有機廢物處理有限公司（簡稱“有機廢物處理公司”）進一步深化處理，最終用于園林綠化及制磚。有機廢物處理公司設(shè)計處理規(guī)模為400t/d，實際處理規(guī)模為300t/d，隨著污泥量的不斷增加，處理能力不足問題凸顯，生態(tài)環(huán)境安全風險極高。因此，對城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥進行抽樣檢測、分析與評估，重新確定污泥安全處置途徑和出路非常必要。

1污泥樣品采集與檢測

1.1樣品采集

選取中山市22家城鎮(zhèn)生活污水處理廠為調(diào)查對象，對污水處理產(chǎn)生的污泥進行抽樣檢測，每廠隨機抽樣檢測3次，分析數(shù)據(jù)取檢測結(jié)果平均值。污泥采樣點選在各污水處理廠污泥脫水間出泥口，多點采集具有代表性的混合樣品，樣品質(zhì)量不少于1kg，同時采集10%平行樣和空白樣，所有污泥樣品密封后送至由CMA認證的實驗室低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2樣品檢測

結(jié)合中山市城鎮(zhèn)生活污水處理廠污水來源確定的污泥檢測項目共計12項，包括重金屬8項（總砷、總汞、總銅、總鋅、總鉛、總鉻、總鎘、總鎳）、營養(yǎng)成分4項（有機質(zhì)、總氮、總磷、總鉀）。各檢測項目分析方法為總砷、總汞采用常壓消解后原子熒光法，總銅、總鋅、總鉛、總鎘、總鎳采用常壓消解后原子吸收分光光度法，總鉻、總鉀采用常壓消解后電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，總氮采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法，總磷采用氫氧化鈉熔融后鉬銻抗分光光度法，有機質(zhì)采用重量法，具體檢驗工作嚴格執(zhí)行《城市污水處理廠污泥檢驗方法》（CJ/T 221-2005）的要求 [1]。實驗儀器包括原子熒光光度計、火焰原子吸收光譜儀、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）、紫外可見分光光度計、電子天平。實驗室做10%平行樣、全程空白樣及質(zhì)控樣。

2污泥污染評價標準

污泥排放污染評價參照《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥泥質(zhì)》（GB 24188-2009） [2]，污泥處置評價參照《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質(zhì)》（GB/T 23486-2009） [3]、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 土地改良用泥質(zhì)》（GB/T 24600-2009） [4]、《農(nóng)用污泥污染物控制標準》（GB 4284-2018） [5]、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 農(nóng)用泥質(zhì)》（CJ/T 309-2009） [6]、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 制磚用泥質(zhì)》（GB/T 25031-2010） [7]、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 混合填埋用泥質(zhì)》（GB/T 23485-2009） [8]、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 水泥熟料生產(chǎn)用泥質(zhì)》（CJ/T 314-2009） [9]、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 林地用泥質(zhì)》（CJ/T 362-2011） [10]。

3污泥特征分析

3.1污泥重金屬含量特征分析

中山市22家城鎮(zhèn)生活污水處理廠，污泥重金屬含量特征分析結(jié)果如表1所示?？傮w來看，污水處理廠污泥泥質(zhì)較好，8種重金屬平均含量均滿足GB 24188-2009的指標限值要求。此外，污泥重金屬超標的污水處理廠數(shù)量不多，僅有4家污水處理廠污泥不同程度出現(xiàn)總砷、總銅、總鎳超標，其余18家污水處理廠污泥重金屬滿足全部指標限值要求，占總數(shù)的81.8%。

從表1可以看出，總銅、總鋅、總鉛、總鉻、總鎳的中位數(shù)均遠小于平均值，表明這5種重金屬在不同污水處理廠污泥中的含量差異較大，平均值受少部分較大數(shù)據(jù)影響顯著[11]。此外，總銅、總鋅、總鉻、總鎳的離散程度較高，標準偏差分別達到了794.77mg/kg干污泥、720.40mg/kg干污泥、224.94mg/kg干污泥、89.43mg/kg干污泥，這4種重金屬在東升、東鳳、橫欄、小欖、三角、民眾等污水處理廠污泥中具有較高的污染負荷，遠高于其他污水處理廠污泥重金屬平均水平。由于這些污水處理廠服務范圍內(nèi)有大量工業(yè)企業(yè)，涵蓋橡膠和塑料制造、紡織服裝、電子元件制造、金屬制造、化工、電鍍、燈飾照明制造等行業(yè)，排放的工業(yè)廢水中重金屬含量相對較高 [11]，因此經(jīng)污水處理過程重金屬轉(zhuǎn)移到了污泥之中。

3.2污泥營養(yǎng)成分分析

污泥營養(yǎng)成分檢測結(jié)果如表2所示，污泥營養(yǎng)元素豐富，按照污泥量421t/d（含水率80%）估算，蘊含有機質(zhì)資源超過14954t/a，氮素資源超過941t/a，磷素資源超過963t/a，鉀素資源超過350t/a[12]；有機質(zhì)平均值為48.66%，總養(yǎng)分（總氮+總磷+總鉀）平均值為7.34%，遠高于《有機肥料》（NY 525-2021）中有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)≥30%、總養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)≥4%的要求，具有土地利用的潛力[13]；有機質(zhì)、總氮、總磷、總鉀含量的中位數(shù)與平均值相差不大，標準偏差較小，離散程度不高，說明中山市各污水處理廠污泥營養(yǎng)成分總體接近，適合集中處置、統(tǒng)一綜合利用。

4污泥綜合利用條件分析

此次以重金屬和營養(yǎng)成分作為評價指標，考慮污水處理廠污泥經(jīng)深度脫水（含水率降到60%以下，特殊情況降到40%以下）后的綜合利用。

4.1重金屬超標頻率分析

參照污泥排放和污泥處置標準，污泥重金屬超標頻率總體不高，如表3所示。根據(jù)結(jié)果分析，參照污水廠泥質(zhì)、園林綠化/土地改良（中性和堿性土壤）、農(nóng)用/農(nóng)用污泥（B級污泥）、制磚、混合填埋、水泥熟料生產(chǎn)、林地標準限值，總汞、總鉛、總鎘、總鉻超標頻率均為0，總砷、總銅、總鋅、總鎳的超標頻率均不高于9.1%；參照園林綠化與土地改良（酸性土壤）標準限值，重金屬超標頻率介于0～31.8%之間，其中總汞、總鉛、總鎘的超標頻率均為0，總鎳的超標頻率最高為31.8%；參照農(nóng)用/農(nóng)用污泥（A級污泥）標準限值，重金屬超標頻率介于0～68.2%之間，其中總汞、總鉛、總鎘的超標頻率均為0，總銅的超標頻率為36.4%，總砷的超標頻率最高為68.2%。

4.2營養(yǎng)成分達標情況分析

中山市22家城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥有機質(zhì)和總養(yǎng)分（總氮+總磷+總鉀）含量全部滿足園林綠化、土地改良、農(nóng)用/農(nóng)用污泥、混合填埋、林地5種泥質(zhì)標準限值要求，達標率均為100%，其他泥質(zhì)標準無污泥營養(yǎng)成分的相關(guān)要求。

5污泥綜合利用途徑分析

根據(jù)污泥重金屬污染情況和營養(yǎng)成分達標情況，中山市22家城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥綜合利用條件良好。有18家污水處理廠污泥滿足排放標準，且重金屬和營養(yǎng)成分滿足污泥用于土地利用、建筑材料利用、混合填埋時的要求，占總數(shù)的81.8%；4家污水處理廠污泥，由于重金屬超標暫不滿足任何污泥處置標準。污泥滿足排放標準的18家污水處理廠中，有7家污水處理廠污泥同時滿足園林綠化（酸性土壤/中性和堿性土壤）、土地改良（酸性土壤/中性和堿性土壤）、農(nóng)用（A級/B級）、林地、制磚、水泥熟料生產(chǎn)、混合填埋用標準，占總數(shù)的31.8%；有6家污水處理廠污泥同時滿足園林綠化（酸性土壤/中性和堿性土壤）、土地改良（酸性土壤/中性和堿性土壤）、農(nóng)用（B級）、林地、制磚、水泥熟料生產(chǎn)、混合填埋標準，占總數(shù)的27.3%；有5家污水處理廠污泥同時滿足園林綠化/土地改良（中性和堿性土壤）、農(nóng)用（B級）、林地、制磚、水泥熟料生產(chǎn)、混合填埋用標準，占總數(shù)的22.7%。

6 污泥綜合利用建議

6.1 綜合利用前污泥需深度脫水

中山市22家城鎮(zhèn)污水生活處理廠處理后的污泥含水率在80%左右，除單獨焚燒（自持焚燒）和水泥熟料生產(chǎn)外，不滿足其他污泥處置標準關(guān)于含水率的要求，污水處理廠污泥還需進行深度脫水。而且污泥用于土地改良時，需將含水率降至65%以下；用于混合填埋、農(nóng)用、林地用時，需將含水率降至60%以下；干化焚燒時，需將含水率降至50%以下；用于園林綠化、制磚時，需將含水率降至40%以下。

6.2 加強污泥重金屬超標治理

根據(jù)污泥調(diào)查結(jié)果，中山市有4家城鎮(zhèn)污水處理廠污泥中的總砷、總鎳、總銅、總鋅、總鎘超標情況相對嚴重，其余污水處理廠是局部不同程度的重金屬超標現(xiàn)象。對于污泥重金屬長期超標的城鎮(zhèn)生活污水處理廠，中山市應優(yōu)化其污泥處理的工藝流程，有針對性在污水處理廠內(nèi)設(shè)置重金屬處理系統(tǒng)，降低污泥重金屬含量，防止污泥綜合利用造成二次污染。

6.3加強對排水單位的監(jiān)督管理

中山市各類工業(yè)企業(yè)排放的工業(yè)廢水污染物種類繁多、成分復雜，各鎮(zhèn)街應加強對生活污水處理廠進水來源進行分析與監(jiān)測，加強對排水單位尤其是高污染風險企業(yè)的源頭管控，對排放的廢水中重金屬長期超標影響污水處理廠污泥穩(wěn)定達標的企業(yè)，應要求限期改正或退出。

結(jié)語

綜上所述，中山市22家城鎮(zhèn)生活污水處理廠污泥重金屬總體含量不高且營養(yǎng)成分豐富，污泥泥質(zhì)較好，具有良好的綜合利用條件和資源化利用價值?！吨猩绞猩鷳B(tài)環(huán)境保護“十四五”規(guī)劃》鼓勵“生活污泥的資源化、低碳化、無害化利用，城市污泥資源化處置率到2025年前達到100%”。由于有機廢物處理公司目前的污泥處理能力不足且長期存在污泥超標排放情況，因此中山市需積極探索污泥土地利用、建筑材料利用或混合填埋、焚燒協(xié)同處置方式等其他污泥多元化處置方式和途徑。

參考文獻

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作者簡介

吳彎（1988—），女，漢族，湖南岳陽人，工程師，碩士，主要從事水務領(lǐng)域水資源類、排水許可類技術(shù)審查與行政審批，以及排水相關(guān)法律文件的起草、城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放管理、水污染治理項目的技術(shù)指導與驗收工作。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-04-12