城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征

梁晓丽+张春峰

摘 要：如今，城市污水处理厂中污泥的处理已经成为了环保部门的重要研究话题，污泥中的成分是比较复杂的，尤其是污泥中的重金属最为特殊，如果对污泥里的重金属处理不当的话，不仅会对环境造成污染，还会对人类健康造成极大的伤害。

关键词：污水处理厂；污染现状；重金属污染特征

引言：污水处理厂是一类极为重要的水处理工厂，对城市经济、发展和安全有着关键性的作用，是实现我国可持续发展不可缺少的一个重要环节。污水处理厂可以对各类污水进行处理，在处理污水的过程中会难免会产生污泥重金属，其对于环境具有很强的污染性。在污水的处理厂内，需要对这些污泥里面的重金属进行优化处理，使其符合标准。

1.采用ICP-MS方法分析污泥重金属污染状况

采用ICP-MS分析法测定了我国3个典型沿海城市广州、青岛、上海等共13个污水处理厂污泥的7种重金属含量，并2001年和2006年的测量数据进行了对比，以了解我国部分沿海城市污水处理厂重金属污染状况、变化趋势和处置方案。测量结果表明，在我国这些沿海城市之中污泥重金属污染分布存在着很大的差异，7种重金属平均含量大小顺序为Cr>Zn>Cu>Pb>As>Hg>Cd，Cr、Cu和As的含量超出了《城镇污水处理厂污染物排放标准》，污染相当严重。相对于以前，我国沿海城市之中污泥中Zn的含量明显的减少，Pb、Hg和Cd的含量并没有较明显的变化，但Cr、Cu、As相比较均明显增加。各区域的各种类型的污水处理厂中城市污泥之中重金属含量的分析表明，其来源于工业废水的城市污泥之中Zn、Cu和Hg的含量在生活污水之中较多，在上海污水处理厂的城市污泥之中Cr、Pb、As、Hg和Cd的含量相比较均高于广州和大连。在我国沿海城市中污泥大部分是可以采用污泥农用的处理方式进行处置。

2.重金属污染特征

2.1重金属污染有别于其他的有机化合物的污染

其中很多的有机化合物是可以通过自然界中物理的、化学的或着生物的净化，使有害性降低甚至解除。而重金属具有富集性，很难在自然界中降解。目前我国由于在重金属的开采、冶炼和加工过程中，造成了不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤重金属水银，引起了严重的环境污染。如随着废水而排出的重金属，即便浓度小，也可在藻类和底泥之中积累，被鱼和贝类的体表所吸附，产生食物链浓缩，从而造成公害。在水体中金属的利与害不仅取决于金属的种类、性质，而且这些还取决于金属的浓度以及存在的形态，即便是有益的金属元素，一旦浓度超标也会有剧烈的毒性，使动植物中毒甚至死亡。金属的有机化合物（如有机汞、有机铅、有机砷、有机锡等）比相应的金属有机化合物毒性还要强；可溶态的金属又比颗粒状的金属所含的毒性要大等等。重金属在人体内会和蛋白质及各种酶发生强烈的化学反应，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官里聚集，如果这些一旦超过了人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等，对人体会造成很大的危害，例如，日本发生的水俣病（汞污染）和骨痛病（镉污染，等公害病，都是由重金属污染引起的。

随着人类社会的不断发展，城市发展进程的不断加速，城市环境问题的日益恶化，这其中就包括了重金属的污染问题。自上世纪50年代，发现的“水俣病”等一系列灾难事件后，重金属污染对于生态环境的影响就引起了人们高度重视.重金属污染具有长期性、隐蔽性、不可逆性、潜伏性等特点。

2.2空间分布特征

中国的许多城市早已经遭受了不同程度的重金属污染。重金属污染强度最高的是矿冶工业区，然后是城市中心的老居民区和商业区，在风景区和新开发区的是污染比较轻的，近年新建的市民广场重金属污染不明显。不同功能区污泥中重金属含量差别是比较大的：公园中CU含量是最高，在其它功能区CU的含量顺序为郊区的耕地大于住宅区大于工业区大于开发区；PB在城市污泥中含量是最高的，其它的功能区顺序为工业区大于住宅区大于郊区耕地大于开发区等.但在总体上，城市污泥中重金属含量要明显高于郊区及远离城市的农田污泥的含量。但是在近年来，随着我国城市环境的综合治理，一部分企业在向城郊搬迁，加之乡镇企业也在慢慢发展起来，污泥的污染在逐渐的好转。

2.3时间分布特征

随着我国经济的发展和城市化进程的加快，城市污泥中的重金属含量也在随着时间的推移而逐步的增加，污泥重金属的污染在加快。各类企业、厂矿较多的地方污泥的污染程度明显高于其他企业、厂矿较少的地方，并且随着时间的逐渐延长，它的污染程度在增加.经过研究结果表明，菜园和粮田随着耕种历史的延长，表层土壤的ZN、CU和PB含量成增加趋势。调查组分别对杭州市几个污水处理厂进行研究发现了，这几个污水处理厂的污泥重金属含量会随着形成时间长短而发生变化，污泥中重金属含量随土壤形成时间的增加而增加的。

2.4形态分布特征

污泥重金属污染的严重性是与在土壤中的环境行为有直接关系的，它并不完全取决于总量的，有时候也取决于其化学形态。污泥重金属的形态有很多种的分类方法，在国内国外常见的有五种分类的方法，即将它的形态可分为可交换态、碳酸盐的结合态、有机质量的结合态、铁锰氧化物的结合态、残渣态。其中可交换态的重金属对环境条件的变化是最为敏感的，有效性也是最强的，也最容易被生物吸收，造成的伤害也是最大的；碳酸盐结合态也比较容易被生物吸附，而铁、锰氧化物结合态和有机质结合态的重金属相对较稳定，不易被生物吸附；残渣态则对生物无效的，这种形态的污泥重金属所占的比例越高，其生物的有效性就会越小。经过研究表明城市污泥的重金属元素以残渣态为主，但在不同的元素之间、不同的土壤之间、不同的层次之间各种形态它们所占比例也是有所不同的，而且同一重金属元素的活性态在不同功能区域的分布的差异是非常明显的。经研究发现南京市污泥的重金属元素是以残渣态为主，其次为残渣态、铁锰氧化物态、有机结合态、碳酸盐结合态、交换态为主。经过研究也发现南京市铅的化学形态主要也是以残渣态为主要的，各形态所占比例依次为：残渣态大于铁锰氧化物结合态大于有机结合态大于碳酸盐结合态大于可交换态。

2.5污泥重金属含量的相关性

用污泥中重金属含量的相关性是可以推测污泥重金属的来源是否相同，若污泥重金属含量有着显著相关性，说明它的来源可能相同，有可能来源也是不止一个的。若两种污泥重金属之间是正相关的，说明两者之间如果复合之后，会对环境污染造成较为严重的后果；相反的，如果它们是负相关的，说明它们两者之间是可以相互抵制，相互制约的。研究表明，污染区往往会出现很多个元素含量同时增高的现象，那都是复合污染的趋势，即是两种污泥重金属正相关，所以污泥重金属的污染大多数为结伴性或者是综合性结合的污泥污染。

结语：在随着全球经济的逐渐增长、人口数量的增加、资源的大幅度消耗，要怎样充分的利用好剩余的污泥资源，将它们把废品变为宝贝，这个问题已经成为了当今世界环境保护领域的焦点。污泥不用再作为无用的废物经过简单处理后就丢弃，而是要通过堆肥、消化、焚烧或者热干化等多种方式来处理，尽可能的将它们可以无限循环利用的有效资源。

参考文献

[1] 矿区重金属污染土壤的修复技术研究现状，王学刚，2011年第四期.

[2] 环境科学研究 ，王云智 ，2011年第六期.

[3] 烟台市污水处理厂污泥中重金属的形态分析[J]，刘英霞 杨启霞 常显波，2011年27期.