環(huán)境安全科學(xué)
伴隨著中國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程步伐的加速,各地如雨后春筍般建成并投人使用了許多的污水處理廠,這對中國水污染的治理起到了積極的作用。在污水處理過程中,污水中的污染物大量轉(zhuǎn)移到剩余污泥中,從而在水質(zhì)得到凈化的同時將污水中的污染物以污泥形式分離出來。污泥中含有豐富的有益于植物生長的養(yǎng)分和大量的有機(jī)物質(zhì),是一種十分有效的生物資源。
同時,污泥還含有銅、鋅、鉻、汞等重金屬,多氯聯(lián)苯、二噁英、放射性核素等難降解的有毒有害物質(zhì)以及大量病原微生物、寄生蟲卵,這些物質(zhì)會對環(huán)境和人類健康造成較大的危害。未經(jīng)恰當(dāng)處理處置的污泥進(jìn)入環(huán)境后,直接給水體、大氣和土壤等環(huán)境帶來二次污染。另外,由于污泥具有易于腐化發(fā)臭、顆粒較細(xì)、密度較小、含水率高且不易脫水等特點(diǎn),因此,必須對這些難以處理、嚴(yán)重污染環(huán)境的污泥進(jìn)行處理處置。但是目前常用的污泥處理處置方法都存在一些問題,有可能造成二次污染,對生態(tài)環(huán)境和人類的活動構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。
在污泥處理初期,由于不需要花費(fèi)大量能源且方法簡單,所以人們常常將污泥直接排放到河流、湖泊和海洋中,這樣不僅污染海洋,還會引起全球環(huán)境問題,如美國紐約市曾每年向海區(qū)投放1.2×106 m3未經(jīng)消化的污泥,因此造成了感官性污染,海底重金屬濃度提高100~200倍,原因就是投海區(qū)沒有激烈潮流,污泥不能迅速擴(kuò)散與稀釋,F(xiàn)在此方法已受到限制,美國從1991年起禁止將污泥排入大海。1998年歐盟也做了類似的規(guī)定。
將污泥棄置于水體,會嚴(yán)重危害水生生物的生存條件,使水體直接受到污染,并影響水資源的充分利用。污泥經(jīng)水體浸泡、溶解,污染物伴隨污水流入河道,會污染地表水,并進(jìn)入地下水。
1.2.1對地下水的影響
污泥中含有大量的氮、磷、有機(jī)質(zhì)等營養(yǎng)元素,因此當(dāng)污泥施用于土壤中時,氮磷元素的含量會隨著污泥施用量的增大而增加。污泥中的無機(jī)及有機(jī)氮素與土壤膠體間發(fā)生各種物理、化學(xué)和生物等綜合作用,一部分氮素形成氮?dú)狻⒍趸萆⒌酱髿庵,從而污染大?另一部分經(jīng)硝化作用而形成硝態(tài)氮隨水在土壤中移動從而污染地下水。
硝態(tài)氮不易被土壤膠體所吸附,且易溶于水,在土壤中隨水遷移,因而判斷污泥中的氮素是否流失而污染地下水,主要是以硝態(tài)氮作為指標(biāo)。硝態(tài)氮遷移有諸多影響因素,如排水量、田間持水量、污泥施入濃度、降雨量等。對于硝態(tài)氮在土壤中的行為及污泥氮負(fù)荷,由于土壤表層的氧氣條件、吸附能力、微生物的活動等均優(yōu)于底層,因此,土壤表層是含氮化合物遷移、轉(zhuǎn)化較活躍的層次。
1.2.2對地表水的影響
大量施用污泥在降雨量較大且土質(zhì)疏松的土地上,當(dāng)有機(jī)物分解速度大于植物對氮、磷的吸收速度時,就很可能引起氮、磷隨水流失,進(jìn)入湖泊、水庫等緩流水體,造成地表水體的富營養(yǎng)化。水體的富營養(yǎng)化將促進(jìn)各類水生生物(主要是藻類)的活性,刺激它們異常繁殖,從而造成魚類死亡、水質(zhì)惡化等危害。另外,水體富營養(yǎng)化將大大促進(jìn)湖泊由貧營養(yǎng)湖發(fā)展為富營養(yǎng)湖,進(jìn)一步發(fā)展為沼澤地。