有机肥料厂废弃污泥的污染物分析及处置

贠守宝

(六安市舒城县生态环境分局,安徽 六安 231300)

生态环境保护，功在当代，利在千秋；治理环境污染，改善人居，利国利民。对养殖业污染物和城市生活污泥的资源化处理，既减少了环境污染，保障了环境安全，又强化了变废为宝，促进了经济发展。土地利用是污泥实现资源化的一种重要处置方法，也是目前最普遍的方式，剩余污泥含有较为丰富的微生物，其新陈代谢对土壤的理化性状有所改善，生物间的物理化学反应对农田的酸碱性有缓冲作用；另外，污泥中含有的大量有机质、氮磷钾养分元素和多种植物生长所需的微量元素，有利于提高作物产量和减少化学肥料的使用[1]；利用动物粪便和生活污水处理厂污泥为原料生产的有机复合肥料，具有改良土壤质地，增强土壤保水抗旱能力，同时增加农作物的产量的作用[2]。因此，只要生产工艺规范，污染防治得当，完全可以有效实现污泥资源化利用的目标[3-5]。值得注意的是，废弃有机肥料厂堆存的半成品污泥，若不及时进行处理，将给周边环境造成更加严重的二次污染和危害。研究以舒城县某废弃有机肥料有限公司堆存污泥为例，对污泥的各类污染物、卫生学、理化和养分等指标进行分析测定，并与相关农用污泥污染物控制标准进行比较，给出了合理的资源化处置建议。

1 材料与方法

1.1 样品采集

该有机肥料厂污泥来源为城市生活污水处理厂剩余污泥，剩余污泥按月送到有机肥料厂进行处理并进一步利用。首先置于晾晒场进行均摊、晾晒和充分搅拌，在含水率低于60%后送入发酵车间进一步与动物粪便混合发酵。目前晾晒场留存有5堆总体积约为1 090 m3的污泥，编号1#～5#，每堆污泥均呈长条状梯形柱体堆存，由防水薄膜覆盖，各堆污泥尺寸如图1所示。发酵车间有1堆(6#)未混合动物粪便的污泥，呈分散状堆放。

图1 污泥堆存示意图

根据污泥堆存现状，晾晒场地的1#～5#号堆污泥，每堆污泥沿长轴方向布设2个采样区采集2个混合样品，分别位于污泥堆1/3和2/3处，6#污泥设1个采样区采集1个混合样。每个采样区以计划样点为中心，半径2 m范围内采集不同位置和深度的6件分样品组成一个混合样品，每件混合样品总重量不少于1 500 g，总计采集12个样品(包含平行样品1件)。

1.2 检测与分析方法

本次共检测污泥污染物指标11项：镉、汞、铬、铜、铅、锌、镍、砷、苯并[a]芘、多环芳烃(PAHs)、矿物油；污泥产物卫生学指标2项：蛔虫卵、粪大肠菌群菌值；污泥产物理化指标3项：pH、含水率、有机质；污泥产物的养分指标3项：总氮、总磷、总钾。不同指标按相应的国家标准进行检测。

铜、锌、镍、铅、铬含量：按《土壤和沉积物铜、锌、铅、镍、铬的测定火焰原子吸收分光光度法》(HJ491-2019)[6]标准方法进行检测；砷、汞含量：按《常压消解后原子荧光法城市污水处理厂污泥检验方法》(CJ/T221-2005)[7]标准方法进行检测；镉含量：按《土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》(GB/T17141-1997)[8]标准方法进行检测；苯并[a]芘和多环芳烃：按《土壤和沉积物多环芳烃的测定气相色谱-质谱法》(HJ805-2016)[9]标准方法进行检测；矿物油：按《城市污水处理厂污泥检验方法红外分光光度法》(CJ/T221-2005)[10]标准方法进行检测；蛔虫卵：按《粪便无害化卫生要求附录E蛔虫卵检查法》(GB7959-2012)[11]标准方法进行检测；粪大肠菌群：按《粪便无害化卫生要求附录D堆肥、粪稀中粪大肠菌群检测法》(GB7959-2012)[11]标准方法进行检测；pH值：按《电极法城市污水处理厂污泥检验方法》(CJ/T221-2005)标准方法进行检测；含水率：按《城市污水处理厂污泥检验方法》(CJ/T221-2005)标准方法进行检测；有机质：按《重量法城市污水处理厂污泥检验方法》(CJ/T221-2005)标准方法进行检测；总氮：按《碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法城市污水处理厂污泥检验方法》(CJ/T221-2005)[12]标准方法进行检测；总磷：按《氢氧化钠熔融后钼锑抗分光光度法城市污水处理厂污泥检验方法》(CJ/T221-2005)[13]标准方法进行检测；总钾：按《常压消解后火焰原子吸收分光光度法城市污水处理厂污泥检验方法》(CJ/T221-2005)[14]标准方法进行检测。

2 分析结果与讨论

2.1 污染物指标

提取烘干后样品经充分研磨，按照化验项目规范确定的样品制备目数，选择过筛样品，分别编号1#、2#、3#、4#、5#、6#，分析检测样品中的镉、汞、铬、铜、铅、锌、镍、砷、苯并[a]芘、多环芳烃(PAHs)、矿物油等11项指标，每堆污泥各项分析指标采用所采样品分析指标的平均值，所得各指标的最大值和平均值分析结果如表1所示。

表1 堆存污泥的各项污染物检测含量(mg/kg)(最大值(平均值))

由于样品污泥来自于污水处理厂，该厂以处理城市生活污水为主，偶尔会有少量的工业废水排入城市污水管网，造成不同时间段的剩余污泥中重金属的含量差别较大。将本次取样分析结果与《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-2018)[15]中污染物限值作对比，场地内堆存的污泥中无机污染物镉、汞、铅、铬、砷、镍、铜的含量均低于A级污泥污染物限值，4号堆污泥中锌的含量满足A级污泥污染物限值要求，1#、2#、5#和6#污泥中锌含量满足B级污泥污染物限值要求，3堆污泥中锌的含量3 706 mg/kg，超出B级污泥污染物3 000 mg/kg的限值23.5%。挥发性有机污染物苯并[a]芘和多环芳烃在所有的污泥中均未检出。所有堆存的污泥中矿物油的含量均超过A级污泥污染物限值，满足B级污泥污染物限值要求。

2.2 卫生学指标

提取烘干后样品，经充分研磨，按照化验项目规范确定的样品制备目数，选择过筛样品，分别编号1#、2#、3#、4#、5#、6#，分析检测样品中卫生学指标，结果如表2所示。由表2分析可知，与《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-2018)中卫生学指标对比，场地内堆存的所有污泥均满足卫生学指标。

表2 堆存污泥的卫生学指标

2.3 污泥产物理化指标分析

提取烘干后样品，经充分研磨，按照化验项目规范确定的样品制备目数，选择过筛样品，分析检测样品中理化指标，结果如表3所示。与《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-2018)中污泥的理化指标对比，1#堆污泥的pH为8.8，超出5.5～8.5的标准限值，其他堆的污泥均满足标准限值；4#、5#堆污泥的含水率分别为64.1%和62%，分别超出标准限值4.1%和2%；污泥的有机质含量均大于20%的标准限值。

表3 堆存污泥的理化指标(最大值/平均值)

2.4 有机肥营养指标分析

提取烘干后样品，经充分研磨，按照化验项目规范确定的样品制备目数，选择过筛样品。分析检测样品中理化指标，结果如表4所示。由表4中数据可知，与《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-2018)中有机肥料的技术指标对比，除3号样品氮、磷、钾总养分比例达不到5%的标准要求外，其他均满足要求。

表4 堆存污泥的理化指标(最大值/平均值)

综合表1～表4的分析结果，6#堆样品的20个检测指标，2#、6#样品各项指标达到要求；1#样品pH平均值8.8，比标准值5.5～8.5偏大，呈弱碱性；3#样品锌含量3 706 mg/kg，比限值3 000 mg/kg超标23.5%；4#、5#样品含水率分别超出4.1%和2%，其余指标合格。

3 结论

通过对堆存污泥采集样品的检测结果分析，场地内堆存的污泥可做以下处置：

2#和6#堆存污泥满足《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-2018)B级污泥处置条件，适用于园林、牧草地、不种植食用农作物的耕地。

4#和5#污泥需要进一步晾晒，降低污泥含水率至60%及以下，1#堆污泥需作适当中和处理，降低污泥pH值至标准限值，可满足《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-2018)B级污泥处置条件，适用于园林、牧草地、不种植食用农作物的耕地。

3#堆污泥锌含量超出《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-2018)B级污泥限值，需要对污泥进行处理，降低锌的含量至3 000 mg/kg以下后方可用于园林、牧草地、不种植食用农作物的耕地。但满足《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》(GBT23485-2009)[16]污泥处置条件和《城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》(GBT24600-2009)[17]各项指标，可进入生活垃圾卫生填埋厂与生活垃圾共同处置或用于盐碱地、沙化地、废弃矿场土壤的改良。

场地内达标污泥，用于城镇绿地系统建设和养护时，要确保污泥无明显臭味；污泥使用时，年用量累积不超过7.5 t/hm2，连续使用不得超过5年；为了防止对地表水和地下水的污染，在坡度较大和地下水位较高的地点不能使用污泥，在饮用水水源保护地带严禁使用污泥；污泥使用后，要注意对使用地的地下水和土壤进行跟踪监测，确保满足《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)[18]和《农用地土壤污染风险管控标准》(GB15618-2018)[19]的规定。