给水调节池底泥特性及改良为园林绿化土试验分析

周抒宇， 李文运， 赵乐军， 朱 峰

（1.天津市政工程设计研究总院有限公司，天津 300392；2.天津水务集团有限公司，天津 300042）

一些城市通过外地引水解决水资源不足问题，为保障供水安全，一般在水厂前设置调节池对水源水做预处理，用于初步调节给水厂的水量水质[1]，给水调节池分离出的大量底泥成为亟待解决的问题。近年来，污泥的处置和利用研究主要集中于污水处理厂污泥，也有少部分学者研究给水工程最终环节的污泥回用问题[2]；对给水调节池底泥特性的研究较少，底泥的处置与资源化利用更是鲜有报道。

目前已有研究表明河道底泥可作为园林绿化土使用[3]，污水厂污泥和给水厂污泥也可通过与落叶等废弃物掺混改良为园林绿化土供种植盆栽植物利用[4～5]；通常情况下，给水调节池清出底泥的加药量远少于污水处理厂污泥和给水厂污泥，属于水源水通过添加絮凝剂沉淀出的淤泥杂质，含砂量较高，有害物质较少，作为土壤回用，居民和园林绿化企业的可接受度更高。基于此，本文通过试验，分析给水调节池底泥的泥质特性及其作为园林绿化土应用的可行性，为今后同类泥质研究提供数据支撑。

1 试验材料与方法

1.1 给水调节池底泥

底泥取自天津某给水泵站调节池，加絮凝剂聚丙烯酰胺沉淀后抽出，再通过脱水机脱水后堆积晾晒一周。检测样品为多点采样后混合而成，总质量约2 kg。检测时底泥外观呈砂土状且无明显气味。

1.2 主要仪器

浊度计、pH 计、电子天平、紫外可见分光光度计、ICP-OES（电感耦合等离子体发射光谱仪）、原子荧光光度计、红外测油仪、气相色谱质谱联用仪（GC/MS）、恒温水槽、电导率仪。

1.3 测试项目及方法

由于目前缺少给水工程产生各类污泥指标的标准和规范，因此参照GB/T 23486—2009《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》对给水调节池底泥的泥质进行检测。

1）理化指标：pH 值检测采用电极法；含水率检测采用重量法；EC值检测采用电导法。

2）养分指标：总氮检测采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法；总磷检测采用氢氧化钠熔融后钼锑抗分光光度法；总钾检测采用微波高压消解后电感耦合等离子体发射光谱法；有机质检测采用重量法。

3）污染物指标：镉、铅、铬、镍、锌、铜检测采用微波高压消解后电感耦合等离子体发射光谱法；汞检测采用常压消解后原子荧光法；砷检测采用常压消解后原子荧光法；硼检测采用微波高压消解后电感耦合等离子体发射光谱法；矿物油检测采用红外分光光度法；苯并（a）芘检测采用气相色谱-质谱法

4）生物学指标：粪大肠杆菌群菌值检测采用堆肥、粪稀中粪大肠菌群检测法。

2 结果与分析

2.1 底泥的理化指标

池底泥检测得到pH值、含水率、EC值。见表1。

表1 给水调节池底泥的理化指标

GB/T 23486—2009 规定，pH 值≥6.5 为中性或碱性土壤。由表1 可以得出，给水调节池底泥呈碱性且pH 值满足园林种植要求。此外，作为园林绿化土重点关注指标，底泥EC 值临近上限值但未超过标准上限值要求，已达标。

底泥pH 值和EC 值的直接检测结果即可满足标准要求；但检测结果显示，底泥42.7%的含水率超出园林种植标准40%最高限值。由于清出底泥在检测前已经过短时间晾晒风干，可以确定刚清出时底泥含水率更是高于园林绿化用泥质标准限值；因此底泥需提前风干或掺拌干枯落叶等堆肥，降低含水率后再应用于园林绿化。

2.2 底泥中养分指标

检测得到总养分和有机质含量指标。见表2。

表2 给水调节池底泥的养分指标%

由表2 看出：池底泥总养分含量为1.086%，低于3%的最低限值；同时，底泥有机质含量也同样低于25%的最低限值，表明底泥中养分含量偏低，无法满足园林绿化用泥质营养物质要求。

我国商品有机肥总养分（氮磷钾总含量）平均值为7.98%，有机质平均值为34.9%[6]；因此可通过在底泥中混合一定比例有机肥料或园林腐熟物达到养分要求。

2.3 底泥中生物学指标

生物学指标主要检测了粪大肠杆菌群菌值，根据GB/T 23486—2009要求，粪大肠杆菌群菌值需高于0.01 g/个，检测得出底泥中粪大肠杆菌群菌值为4.3 g/个，满足要求，可用于公共园林绿化。

2.4 底泥中污染物指标

污染物容易通过大气沉降于土壤中，而富集后的重金属、苯并芘等物质极难被降解，若人们长期暴露在浓度过高的污染物质中可能有致癌风险[7～9]。

对给水调节池底泥进行11 项污染物指标检测。见表3。

表3 给水调节池底泥的污染物指标 mg/kg

续表3 mg/kg

由表3可知，底泥的11项污染物含量均远低于标准上限值，苯并（a）芘未检出。底泥的重金属检测结果除镉外，汞、铬、砷、镍、锌、铜的含量均低于当地城区中绿地重金属的平均值，证明给水调节池底泥对环境危害极小，直接用于绿化不会对原有土壤造成污染。

2.5 种子发芽指数

种子发芽指数是对泥质或有机肥堆肥腐熟度和产品植物毒性的评价指标[11]，选择小白菜种子作为试验材料，对底泥的种子发芽指数进行测定。设置5 个底泥滤液培养皿平行样并设置2个去离子水作为空白对照组，每个培养皿放置20 颗小白菜种子，常温避光培养48 h后，测量计算得出底泥滤液培养种子的根长均值与发芽率均值分别为5.23 mm 和23%，两个空白对照培养种子的根长与发芽率均值分别为4.58 mm和27.5%，最终根据种子发芽指数公式计算得出给水调节池底泥的种子发芽指数为95.5%，高于70%的标准要求，证明底泥腐熟程度较高，对植物无毒害作用，可用于园林绿化。

3 结论与建议

1）天津给水调节池底泥属于碱性，pH 值和EC 值较高，但均未超过GB/T 23486—2009 限值要求，满足园林绿化种植的主要参考指标。

2）全部危害性指标均远低于标准限值，不会对人体造成影响，部分指标值甚至优于城市园林绿化用土平均值。

3）底泥的种子发芽指数为95.5%，证明其腐熟程度较高且无毒害，进一步验证底泥可用于公共场所园林绿化。

4）检测发现底泥的总养分（氮磷钾含量）和有机质偏低，含水率偏高；但3项指标可通过种植前烘干和复配园林腐熟物或混合肥料进行调节，复配混合一定比例后可得到标准园林绿化用土。

5）检测结果表明，给水调节池底泥属于优质园林绿化资源，通过调节含水率和营养成分即可高度满足园林绿化植需求。

6）分析研究给水调节池底泥特性发现，沉积淤泥虽类属于城市废弃物，但无毒无害，其特性并不完全适用于氮磷含量较高的污水污泥检测标准，因此建议编制关于给水工程出泥作为土源的园林绿化标准，以进一步推动给水调节池底泥等资源的再利用。