關(guān)鍵詞：污泥；重金屬；處理廠；去除

引言

隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的日益加快，重金屬污染已經(jīng)成為全球關(guān)心的焦點(diǎn)。水體中的重金屬逐漸富集于污泥中，成為水生環(huán)境中最嚴(yán)重的污染源之一。我國(guó)污水處理能力日益提高，作為污水處理過(guò)程的必然產(chǎn)物，污泥（含水率按80%計(jì)）產(chǎn)量正以每年15%的速度增長(zhǎng)，到2020年全國(guó)污泥總量將達(dá)到6000萬(wàn)t/a。我國(guó)51個(gè)城市98個(gè)污水處理廠的污泥進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其Zn、Cu、Cr含量較高。由于污泥中的重金屬類(lèi)污染物豐富，如何妥善處理污泥將成為我國(guó)面臨的重大環(huán)境問(wèn)題。

1 城市污水處理廠污泥重金屬去除的必要性

1.1 生態(tài)價(jià)值——提升污水處理質(zhì)量

工業(yè)化發(fā)展中，污水凈化處理對(duì)于生態(tài)環(huán)境優(yōu)化具有深刻影響。實(shí)踐過(guò)程中，大量污泥的利用處理是污水凈化的難點(diǎn)之一。具體而言，這些污泥中含有較多的重金屬有害物質(zhì)和病原菌，若不能對(duì)其進(jìn)行規(guī)范處理，勢(shì)必造成嚴(yán)重的黑臭固化廢物堆積，對(duì)人們的生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重影響。而在去除技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，污泥會(huì)被逐漸消耗利用，其使得污泥的總體規(guī)模有所降低，既保證了污水處理質(zhì)量，又實(shí)現(xiàn)了城市環(huán)境的有效保護(hù)。

1.2 經(jīng)濟(jì)價(jià)值——實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展

污泥的去除技術(shù)應(yīng)用符合我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求。污泥處理實(shí)踐中，重金屬有害物質(zhì)雖然會(huì)對(duì)人們的生產(chǎn)生活造成一定威脅，但是其中的化學(xué)物質(zhì)多為工業(yè)生產(chǎn)原料，在循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念下，通過(guò)置換還原處理，大量的金屬物質(zhì)可進(jìn)行再次萃取，并應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，其在推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)成本的有效控制。此外，污泥中含有大量的有機(jī)物和氮磷鉀物質(zhì)，將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)土質(zhì)環(huán)境的有效改善，從而確保經(jīng)濟(jì)效益的有效提升。

1.3 社會(huì)效益——彰顯良好社會(huì)形象

對(duì)于污水處理廠而言，污泥處理對(duì)其企業(yè)社會(huì)形象的彰顯具有重大影響�，F(xiàn)階段，我國(guó)注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展的綠色可持續(xù)；其要求企業(yè)在生產(chǎn)實(shí)踐中注重社會(huì)責(zé)任承擔(dān)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的節(jié)能與環(huán)保。污水廠污泥的資源化處理，不僅實(shí)現(xiàn)了污水凈化過(guò)程環(huán)境效益的保證，更為工業(yè)生產(chǎn)提供了較多的基礎(chǔ)資源，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益的全面統(tǒng)籌。

2 城市污泥重金屬特征

2.1 城市污泥重金屬特征

根據(jù)從2010年-2015年關(guān)于城市污水廠污泥重金屬含量的文獻(xiàn)及資料調(diào)研發(fā)現(xiàn)，污泥中重金屬主要為銅、鋅、鎳、總鉻、鎘、鉛、汞和砷8種重金屬，這些重金屬含量都高于當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸�，其中銅、鋅和鎘超背景值100～200倍，是污泥中主要的污染元素。

2.2 城市污泥重金屬處理技術(shù)概況

目前對(duì)于污泥中重金屬的控制技術(shù)主要包括物理法、生物法化學(xué)法、電動(dòng)修復(fù)、固定化/穩(wěn)定化等方法，這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。如，化學(xué)法由于要對(duì)污泥進(jìn)行酸化，且處理過(guò)后的酸性溶液需要中和，增加了試劑和設(shè)備成本；電動(dòng)修復(fù)電能消耗大，每次處理的污泥量有限，一般情況下會(huì)與其它的處理技術(shù)聯(lián)用，應(yīng)用受到限制；生物法處理時(shí)間長(zhǎng)，工藝穩(wěn)定性差。重金屬穩(wěn)定劑主要有無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑和有機(jī)穩(wěn)定劑兩種�，F(xiàn)無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑的應(yīng)用較為常見(jiàn)，但其存在狀態(tài)不夠穩(wěn)定，在穩(wěn)定化開(kāi)展過(guò)程中易受環(huán)境變化從而使重金屬重新進(jìn)入地表水或地下水。

3 污水處理廠的污泥去除技術(shù)應(yīng)用途徑

3.1 污泥堆肥

污泥堆肥是當(dāng)前污水處理廠污泥去除技術(shù)應(yīng)用的重要方式。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，人們沒(méi)有對(duì)污泥中的重金屬物質(zhì)和病菌體進(jìn)行清除，導(dǎo)致了污泥在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的惡臭化，加大了病菌和重金屬的污染程度。當(dāng)前環(huán)境下，人們?cè)谵r(nóng)業(yè)應(yīng)用中，然后在重金屬物質(zhì)去除的同時(shí)，將污泥與煤粉等其他城市生活垃圾進(jìn)行堆肥；其不僅實(shí)現(xiàn)了剩余重金屬物質(zhì)生物活性的降低，更有效抑制了病菌體擴(kuò)散，在減少惡臭氣味的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境的有效改善。

3.2 能源與熱能利用

加強(qiáng)污泥的處理及可回收資源利用，是節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的有效途徑�，F(xiàn)階段，在污泥回收中，其應(yīng)用的形式較為多元。比如工業(yè)生產(chǎn)人員可在污泥熱解制油技術(shù)的應(yīng)用下，對(duì)污泥進(jìn)行高溫加熱，此時(shí)污泥會(huì)發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)油、碳及相關(guān)氣體的生成，實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢物的二次利用。此外，其還可以在高溫、高壓環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)污泥的直接優(yōu)化，并將其轉(zhuǎn)化為油狀物質(zhì)進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)生產(chǎn)資源的有效節(jié)約。

3.3 動(dòng)電技術(shù)

動(dòng)電技術(shù)是在固體/液相系統(tǒng)中插入電極，通過(guò)在污染介質(zhì)上施加直流電壓形成電場(chǎng)梯度，利用直流電場(chǎng)產(chǎn)生的各種電動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，驅(qū)使介質(zhì)中重金屬在電滲析、電遷移、自由擴(kuò)散和電泳作用下發(fā)生遷移，并富集于陰極區(qū)，從而將重金屬去除。從20世紀(jì)80年代起動(dòng)電技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于土壤重金屬的去除，而對(duì)于城鎮(zhèn)污泥中重金屬的去除研究則正處于起步階段。

3.4 生物瀝濾法

指在有氧及含硫條件下，利用污泥中的氧化亞鐵硫桿菌與氧化硫硫桿菌等嗜酸性硫桿菌的直接作用或其代謝產(chǎn)物的間接作用，產(chǎn)生靜電吸附、共價(jià)吸附、絡(luò)合、螯合、離子交換和無(wú)機(jī)微沉淀等作用，使污泥的pH降低，污泥中處于吸附、化合狀態(tài)的不溶性重金屬離子從固相中溶出，進(jìn)入水相成為可溶性離子形式，最后將污泥脫水從而達(dá)到去除污泥中的重金屬的目的。

對(duì)生物瀝濾和動(dòng)電技術(shù)相結(jié)合去除污泥中的重金屬進(jìn)行了研究，在生物淋濾過(guò)程中，有機(jī)硫化態(tài)的銅以及碳酸鹽結(jié)合態(tài)和有機(jī)硫化態(tài)的鋅都轉(zhuǎn)換成了可溶性的離子形態(tài)，在動(dòng)電過(guò)程中，這些離子可以很容易遷移到電極區(qū)，并在那里聚集。最后，可以很方便地回收或處置這些重金屬。相對(duì)其他方法而言，生物瀝濾法去除污泥中的重金屬不但具有耗酸少、設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、去除效果好、副產(chǎn)物無(wú)毒、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，而且同時(shí)還能有效地去除污泥中的病原菌。但是該方法也具有滯留時(shí)間較長(zhǎng)的缺陷，是今后需要解決的主要問(wèn)題之一，此外高濃度重金屬淋出液的處理問(wèn)題也需要進(jìn)一步的探索。

3.5 植物提取法

植物提取法是利用重金屬超富集植物的根系從污泥中超量吸收一種或幾種污染物，特別是有毒重金屬，并將其轉(zhuǎn)移到植物莖葉等可收割的部位，然后收割莖葉，再進(jìn)行異地處理的一種方法。非穩(wěn)定態(tài)重金屬容易被植物吸收利用，如可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài);穩(wěn)定性較強(qiáng)的重金屬不易釋放到環(huán)境中，如硫化物和有機(jī)結(jié)合態(tài);而殘?jiān)鼞B(tài)對(duì)生物無(wú)效，為不可利用態(tài)。

因此，對(duì)于殘?jiān)鼞B(tài)重金屬含量高的污泥，不適合采取植物提取法來(lái)去除重金屬。植物提取法只能作為污泥中重金屬去除的輔助方法。為了把植物提取法運(yùn)用到實(shí)際工程中，還需要在多方面做更深入的研究，如尋找更多的對(duì)重金屬具有超富集作用的植物，并對(duì)已知的超富集植物進(jìn)行改良;富含重金屬的植物收割后的后續(xù)處理問(wèn)題;在有條件的地區(qū)創(chuàng)建示范研究基地，以便總結(jié)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推廣等。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，污泥中水分的脫除對(duì)重金屬的脫除有一定影響。污泥中的水分與重金屬離子的脫除均不是單獨(dú)的過(guò)程，兩者之間既有協(xié)同作用，污泥的土地利用可以實(shí)現(xiàn)廢物資源化，是環(huán)境友好的一種處理方法，值得提倡。全面地認(rèn)識(shí)污泥中重金屬的賦存特性，對(duì)于控制污泥處理過(guò)程中的重金屬的污染而言，是一項(xiàng)基本但是非常重要的工作。希望本文可為污水處理廠污泥金屬處理處置的管理以及方法進(jìn)行分析以及管理。

原標(biāo)題:城市污水處理廠污泥重金屬的去除