工業(yè)污水處理廠污泥危險特性鑒別的初步研究

錢棟

摘要：以江蘇省內(nèi)某開發(fā)區(qū)污水處理廠的廢水處理污泥為例，通過初步采樣結(jié)合對電鍍、印染和機械等典型接管行業(yè)的原輔材料、產(chǎn)品方案、工藝流程、廢水處理工藝及污水處理廠的廢水處理工藝進(jìn)行了分析，確定了污水處理廠污泥的腐蝕性、浸出毒性、毒性物質(zhì)含量、急性毒性等危險特性相關(guān)檢測因子。經(jīng)鑒別檢測后判定該開發(fā)區(qū)污水處理廠污泥不具有危險特性，并對目前污水處理廠污泥危險廢物鑒別工作中存在的問題提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；污泥；危險特性；鑒別

中圖分類號：X703

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：16749944（2017）12009004

1引言

按照環(huán)保部《關(guān)于污（廢）水處理設(shè)施產(chǎn)生污泥危險特性鑒別有關(guān)意見的函》（環(huán)函（2010）129號）要求，①專門處理工業(yè)廢水（或同時處理少量生活污水）的處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥；②以處理生活污水為主要功能的公共污水處理廠，若接收、處理工業(yè)廢水，工業(yè)廢水排放情況發(fā)生重大改變時產(chǎn)生的污泥；③企業(yè)以直接或間接方式向其法定邊界外排放工業(yè)廢水時產(chǎn)生的污泥，應(yīng)進(jìn)行危險特性鑒別。同時依據(jù)《關(guān)于加強工業(yè)廢水處理污泥環(huán)境管理工作的通知》（蘇環(huán)辦﹝2015﹞327號）要求，工業(yè)污泥產(chǎn)生單位（包括工業(yè)企業(yè)和工業(yè)廢水集中處理廠，下同）應(yīng)嚴(yán)格按照環(huán)評文件明確的污泥屬性進(jìn)行利用處置，未明確屬性或環(huán)評為了明確污水處理廠污泥的危險特性[1]，對其進(jìn)行科學(xué)合理的處置利用[2～5]。本文以江蘇省內(nèi)某開發(fā)區(qū)污水處理廠為例，結(jié)合重點行業(yè)如電鍍[6-7]、印染[8]和機械[9]等典型接管企業(yè)的原輔材料、產(chǎn)品方案、工藝流程、廢水處理工藝和污水處理站處理工藝的分析，對該污水處理廠污泥的危險特性進(jìn)行鑒別，并提出后續(xù)處置利用建議。

2污泥成分來源分析

某工業(yè)污水處理廠設(shè)計能力4萬m3/d，實際處理能力為3.6萬m3/d，其中工業(yè)廢水占比60%，其余為園區(qū)及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生活污水。該污水處理廠的接管廢水主要來源于印染、電子、電鍍和機械行業(yè)。其中對污泥鑒別影響較大的為印染、電子和電鍍企業(yè)產(chǎn)生的廢水。污水廠處理工藝為“格柵+旋流沉砂+混凝沉淀+C-TECH生物反應(yīng)+紫外線消毒”，加入藥劑聚丙烯酰胺（PAM）、聚合氯化鋁（PAC）和葡萄糖，污泥經(jīng)污泥泵輸送至污泥濃縮池進(jìn)行濃縮、穩(wěn)定后，通過帶式壓濾機壓濾脫水，分別得到含水率約80%的物化污泥和生化污泥。

該工業(yè)污水處理廠的重點接管企業(yè)為電子、印染和電鍍企業(yè)，接管水量達(dá)到園區(qū)接管水量的75%以上，其他接管企業(yè)接管水量較小，且多為機械行業(yè)。在重點接管企業(yè)中分別選擇電鍍、印染和電子行業(yè)的企業(yè)，通過分析其原輔材料、生產(chǎn)工藝、廢水處理工藝等得出進(jìn)入廢水中的主要污染物，見表1所示。

對照《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）表1 及《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-毒性物質(zhì)含量鑒別》（GB5085.6-2007）標(biāo)準(zhǔn)附錄中相關(guān)的危害成分項目，確定與廢水處理污泥危險性鑒別相關(guān)的主要污染因子有：銅、總鉻、六價鉻、鋇、鎳、砷、硒、銀、鉀、鈉、鈷、鋁、錫、鈣、無機氟化物、氰化物、硫酸根、氯離子、次氯酸根、醋酸根、硫酸根、銨根、磷酸根、硝酸根、甲醛、苯酚、二氯甲烷、正丁醇、苯酚、間甲苯酚、苯醌等。

3污泥危險特性初篩

3.1接管企業(yè)和污水處理廠水質(zhì)初步檢測分析

對3家重點接管企業(yè)A，B，C的廢水排口和污水處理廠廢水進(jìn)口進(jìn)行水質(zhì)的初步采樣監(jiān)測。檢測項目包括：①常規(guī)污染物因子及無機元素分析如pH值、COD、BOD5、SS、氨氮、總磷、總銅、總鋅、總鎘、總鉛、總鉻、六價鉻、總鈹、總鋇、總鎳、總銀、總砷、總硒、無機氟化物、氰化物。②揮發(fā)性有機物（VOCs）、半揮發(fā)性有機物（SVOCs）進(jìn)行了GC-MS定性全掃分析。

通過檢測分析，接管企業(yè)排口水質(zhì)，均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中三級標(biāo)準(zhǔn)、《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ343-2010）中A等級標(biāo)準(zhǔn)要求及《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-2012）及其修改單中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足開發(fā)區(qū)污水廠接管水質(zhì)要求。對水質(zhì)的無機元素定量分析和揮發(fā)性有機物（VOCs）、半揮發(fā)性有機物（SVOCs）定性分析中，檢測出與本次鑒別相關(guān)的污染物分析結(jié)果見表2。

3.2污水處理廠污泥初步檢測

對污水處理廠的物化污泥和生化污泥分別選取一個樣品進(jìn)行危險特性的初步檢測。檢測指標(biāo)分別為①腐蝕性：pH值；②浸出毒性：總銅、總鋅、總鎘、總鉛、總鉻、六價鉻、總鈹、總鋇、總鎳、總銀、總砷、總硒、無機氟化物、氰化物；③揮發(fā)性有機物（VOCs）、半揮發(fā)性有機物（SVOCs）的GC-MS定性全掃分析。通過分析，物化污泥和生化污泥中與本次鑒別可能相關(guān)的無機污染物有：銅、鋅、鎘、鉛、鋇、鎳、總銀、砷、硒、無機氟化物。有機物均未有檢出。

4污泥危險特性檢測

4.1檢測項目篩選

結(jié)合初步檢測結(jié)果和原輔材料分析，污水處理廠的污泥檢測項目如表3所示。

4.2檢測依據(jù)

4.2.3腐蝕性鑒別項目

初步的樣品分析可知，該物化、生化污泥均不符合上述腐蝕性鑒別標(biāo)準(zhǔn)中的條件。考慮到pH值為污泥相關(guān)污染物浸出濃度的重要影響因素，且接管企業(yè)的生產(chǎn)工藝中使用較多的酸、堿，因此建議在正式采樣分析過程中，仍需對每個樣品的pH值和腐蝕性速率進(jìn)行測定。

4.2.4浸出毒性鑒別項目

樣品浸出毒性鑒別包括無機物質(zhì)和有機物質(zhì)檢測，采用結(jié)合前期采樣初步檢測結(jié)果、原輔材料及廢水產(chǎn)生和處理工藝綜合分析的原則，確定浸出毒性檢測項目。

（1）污泥樣品無機元素初步檢測結(jié)果中檢出了銅、鋇、鎳、總銀、砷、硒、無機氟化物，這些物質(zhì)均可能來源于重點接管企業(yè)廢水；前期重點接管企業(yè)廢水中分析及檢測中含有總鉻、六價鉻、氰化物；污泥樣品無機元素初步檢測結(jié)果中檢出了鎘，均屬于《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中物質(zhì)，因此，本次污泥樣品鑒別將銅、鋇、鎳、總銀、砷、硒、總鉻、六價鉻、鎘、氰化物、無機氟化物列為檢測對象。

（2）前期廢水中分析出含有苯酚為《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）表1 中所列危害成分項目，因此需測定苯酚。

（3）廢水及固廢初篩檢測出的其他物質(zhì)：甲醛、二氯甲烷、正丁醇等均不屬于《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中的毒性物質(zhì)，因此不予考慮。

綜合以上分析，本次浸出毒性鑒別有機物質(zhì)檢測項目確定為：銅、鋅、鉛、總鉻、六價鉻、總銀、鋇、鎳、砷、硒、無機氟化物、氰化物、苯酚。

4.2.5毒性物質(zhì)含量鑒別項目

（1）通過對重點接管企業(yè)原輔料和污染物遷移的分析，接管企業(yè)使用的原輔料中含有銀、鈷、鋇、鎳、鉻、硒、砷、鉀、鈉、鈣、鐵、鋁、錫等多種金屬離子、硫離子、氯離子、硫酸根、碳酸根及氰化物和氟化物，同時初次采樣污泥檢出少量的鋅、鋇、無機氟化物，因此，需對毒性物質(zhì)含量中相關(guān)物質(zhì)進(jìn)行檢測，依據(jù)《危險廢物鑒別技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，在進(jìn)行毒性物質(zhì)含量檢測時，當(dāng)同一種毒性成分在一種以上毒性物質(zhì)中存在時，以分子量最高的毒性物質(zhì)進(jìn)行計算和判斷，因此可以得出需要檢測的毒性物質(zhì)有氰化鋇、碳酸鋇、硫化鎳、氯化硒、硫酸鈷、錫及有機錫化合物。

（2）通過前期對接管水質(zhì)的成分分析及污泥初篩中的物質(zhì)分析，接管廢水中可能含有苯胺、間甲苯胺等苯胺類物質(zhì)，則污泥中可能會含有相關(guān)苯胺類以及一些同分異構(gòu)體物質(zhì)如苯胺、間甲苯胺、鄰甲苯胺、對甲苯胺，且在廢水處理過程中可能氧化生成苯酚、間甲苯酚、鄰甲苯酚、對甲苯酚。接管廢水中可能含有的苯酚類物質(zhì)在空氣中極易氧化成苯醌，其他含有與毒性物質(zhì)含量相關(guān)的有機物質(zhì)有：二氯甲烷、甲醛、正丁醇。

因此對照《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-毒性物質(zhì)含量鑒別》，為了進(jìn)一步明確風(fēng)險，需要檢測二氯甲烷、甲醛、正丁醇、間甲苯胺、鄰甲苯胺、對甲苯酚、苯胺、鄰甲苯酚、間甲酚、苯醌、錫及有機錫化合物、氰化鋇、碳酸鋇、硫化鎳、氯化硒、硫酸鈷等。

4.2.6急性毒性初篩

急性毒性初篩參數(shù)包括口服毒性半數(shù)致死量LD50、皮膚接觸毒性半數(shù)致死量LD50和吸入毒性半數(shù)致死濃度LC50。

為了進(jìn)一步明確該鑒別固體廢物的危險特性以及生物毒性，是否會對生物造成毒性傷害，需要進(jìn)行急性毒性初篩，且根據(jù)固廢產(chǎn)生過程分析和所含主要污染物判斷，本次鑒別固廢基本可以正常接觸皮膚，也不存在蒸汽、煙霧或粉塵吸入造成的毒性，因此采用經(jīng)口攝取后的口服毒性半數(shù)致死量LD50（小鼠經(jīng)口）進(jìn)行急性毒性初篩。

4.3鑒別結(jié)果

根據(jù)正式采樣監(jiān)測結(jié)果，檢測項目的對應(yīng)指標(biāo)均符合相應(yīng)的鑒別標(biāo)準(zhǔn)限值要求，所檢測的污泥不具有相應(yīng)的危險特性。因此，在接管廢水水質(zhì)及廢水處理工藝未發(fā)生變化且運行工況穩(wěn)定的情況下，廢水處理產(chǎn)生的污泥不屬于危險廢物。

2017年6月綠色科技第12期

5結(jié)論與展望

污水處理廠污染因子較為復(fù)雜[10]。從上述結(jié)果來看，不同行業(yè)的企業(yè)，檢測因子是不同的。各接管企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)工藝、原輔材料及廢水處理工藝的不同，檢測因子各有增減，經(jīng)污水處理廠處理工藝后形成的污泥存在一定的環(huán)境風(fēng)險[11，12]，但從鑒別情況看，部分污水處理廠污泥未達(dá)到危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)的限值，基本可判定不具有危險特性。污水處理廠接管企業(yè)種類繁多、接管量大，涉及有機污染物的污泥中有多種有機物檢出，但多數(shù)均不在浸出毒性鑒別-危害成分名錄之列，建議通過對分行分類固廢產(chǎn)生和處置情況進(jìn)行全面核查和調(diào)研，進(jìn)而對危廢相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行深入研究，從而不斷提高我國的危險廢物鑒別技術(shù)及管理水平，完善我國危險廢物監(jiān)督管理體系，避免出現(xiàn)危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)的漏洞盲區(qū)死角，給危險廢物鑒別科學(xué)性帶來不確定性[13～15]。

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收稿日期：20170503

作者簡介：楊燕萍（1989—），女，碩士，助理工程師，主要從事環(huán)境規(guī)劃工作。

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