城市污泥中重金屬和有機(jī)污染物的凈化與污泥土地利用

張蕾，王新軍，石瑞卿，邊志明＊

（1.山東省淄博生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山東 淄博 255000；2.淄博市建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境評(píng)審服務(wù)中心，山東 淄博 255000；3.山東省濰坊生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山東 濰坊 261000）

0 引言

城市污泥中重金屬和有機(jī)污染物對(duì)城市污染率提升影響頗大。基于全面提升污泥土地利用及凈化工作開(kāi)展，強(qiáng)化資源再利用及促進(jìn)生產(chǎn)十分關(guān)鍵。然而現(xiàn)階段有關(guān)城市污泥中重金屬和有機(jī)污染物的凈化與污泥土地利用等相對(duì)研究較少，基于該問(wèn)題現(xiàn)狀，要求行之有效的措施對(duì)其進(jìn)行分析研究，如目前城市污泥處理主要途徑及方法、污泥重金屬去除技術(shù)—以化學(xué)浸出為例、有機(jī)污染物凈化技術(shù)—以頂空氣相色譜法為例、污泥土地利用的主要方法及措施等，有十分重要的理論意義。

1 城市污泥及污泥土地利用的重要性

1.1 污泥污染影響分析

隨著當(dāng)下我國(guó)自然生態(tài)環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)，將土地環(huán)境及生態(tài)體系構(gòu)建與優(yōu)化十分重要。城市污泥作為一種廢物垃圾物質(zhì)，對(duì)城市發(fā)展及城市環(huán)境保護(hù)至關(guān)重要。城市污泥的產(chǎn)生有其偶然性、必然性，偶然性在于自然氣候等相關(guān)因素對(duì)土地的影響，導(dǎo)致污泥出現(xiàn)。必然性是指因市政施工或相關(guān)項(xiàng)目開(kāi)展中的由人為造成的污泥情況發(fā)生。污泥中組成部分相對(duì)復(fù)雜，多為污染元素、廢棄垃圾。其中，以重金屬、有機(jī)污染物作為嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)分析后發(fā)現(xiàn)，我國(guó)污泥中重金屬含量明顯提升，這就導(dǎo)致污泥對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的波及影響，這種波及性會(huì)間接造成城市水質(zhì)污染、大氣污染，嚴(yán)重影響人體健康。有污染物的增多也同樣對(duì)污泥中細(xì)菌滋生及污染形成推動(dòng)力，這種負(fù)面推動(dòng)力也直接影響污泥污染城市的范圍性，大量污染有機(jī)物數(shù)量及繁殖極易發(fā)生嚴(yán)重污染與病變。

1.2 污泥土地利用分析

污泥土地雖然具有一定的污染性，但從我國(guó)城市發(fā)展及節(jié)能降耗、廢棄利用的角度出發(fā)。將污泥土地進(jìn)行合理利用十分關(guān)鍵。污泥土地利用不是單一片面的簡(jiǎn)單流程，而是更為科學(xué)、合理的系統(tǒng)布局。首先，污泥土地利用應(yīng)按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定，對(duì)該污泥土地是否可利用性進(jìn)行分析，而不是肆意的利用開(kāi)展。如該污泥土地不符合再利用標(biāo)準(zhǔn)，則不予進(jìn)行利用。其次，污泥土地利用中應(yīng)結(jié)合相關(guān)技術(shù)，生態(tài)再生及綠色優(yōu)化技術(shù)，對(duì)污泥土地進(jìn)行改良、實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新，而不是單一的形式化應(yīng)用。將城市綠色發(fā)展及綠色能源再利用的方法性、技術(shù)性給予詮釋，按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，將污泥土地變成可利用土地。最后，在相關(guān)工作開(kāi)展中結(jié)合城市發(fā)展、生態(tài)環(huán)境建設(shè)標(biāo)椎，對(duì)污泥土地的利用性與城市發(fā)展的需求進(jìn)行比較，一定要從城市污泥土地利用的效益性出發(fā)，包括經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益、資源效益等。

2 目前城市污泥處理主要途徑及方法

城市在發(fā)展中必然會(huì)經(jīng)過(guò)環(huán)境污染及土壤環(huán)境破壞，城市污泥的出現(xiàn)是城市發(fā)展及建設(shè)的必然性。通過(guò)對(duì)城市污泥處理主要途徑、方法進(jìn)行分析，在污泥處理方面依然采用傳統(tǒng)方式，主要包括：大面積填埋、大面積投海、大面積焚燒、土地再利用等。如下：

首先，大面積填埋容易對(duì)土壤組織結(jié)構(gòu)及內(nèi)部養(yǎng)分造成破壞，使土壤中的發(fā)揮性有機(jī)物快速發(fā)生，極易造成嚴(yán)重的土地污染，如致癌性、污染性。對(duì)城市環(huán)保及人體健康十分重要。

其次，大面積填海，隨著我國(guó)對(duì)綠色海洋發(fā)展及建設(shè)重視程度逐漸提升。海洋污染的嚴(yán)重率明顯降低。如大量污泥進(jìn)行填海，則會(huì)對(duì)近海水源造成污染，對(duì)海下生物造成影響。水質(zhì)變異也還會(huì)間接影響人體身體健康。

第三，大面積焚燒，污泥焚燒十分不可取，污泥中存在大量重金屬或有機(jī)污染物，在焚燒中會(huì)導(dǎo)致二惡英、金屬煙塵大量出現(xiàn)，會(huì)對(duì)城市大氣造成污染，造成霧霾等情況發(fā)生等。

第四，污泥土地利用是當(dāng)下最為合理選擇方法之一，污泥土地的利用率在當(dāng)下明顯提升。通過(guò)度其中重金屬、有機(jī)污染物進(jìn)行凈化，對(duì)降低污染有效利用具有極為重要的關(guān)鍵作用。

第五，重金屬及有機(jī)污染物受長(zhǎng)期污泥浸泡導(dǎo)致毒性增加，其活性也相對(duì)較大。因此，從對(duì)污泥中重金屬及有機(jī)污染物凈化的設(shè)計(jì)植入，將技術(shù)層面給予功能發(fā)揮。最終目的是降低污染物的污染成分，將其毒素及活性進(jìn)行消除，使其無(wú)害與穩(wěn)定。為日后我國(guó)城市發(fā)展及全面生態(tài)環(huán)境建設(shè)奠定基礎(chǔ)[1]。

3 城市污泥重金屬及有機(jī)污染物凈化技術(shù)

3.1 污泥重金屬去除技術(shù)—以化學(xué)浸出為例

化學(xué)浸出方法是以化學(xué)手段，通過(guò)試劑應(yīng)用方式對(duì)污泥中的重金屬組織進(jìn)行吸收、提取。是有效對(duì)污泥組織當(dāng)中的重金屬超標(biāo)含量進(jìn)行控制降低、快速處理。

主要原理為：第一、污泥-M+H+※H+污泥+M+(1)污泥-金屬+螯合劑※污泥+金屬配合物。第二、在試劑選擇方面也要科學(xué)合理，主要包括：有無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸、螯合劑以、無(wú)機(jī)鹽試劑等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，采用差異性較大的化學(xué)試劑可造成不同的重金屬浸出效果。將無(wú)機(jī)酸HC作為浸出試劑，發(fā)現(xiàn)污泥組織中的Zn、Cd浸出率竟然為100%、923.6%，0.6mol/L其中的H2SO4也可對(duì)污泥重金屬進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，對(duì)重金屬中的Cu、Zn、Cd、Cr、Ni、Fe等浸出率已經(jīng)達(dá)到98.9%。而HNO3則會(huì)更加有利于凈化效果，對(duì)Cu、Ni浸出率均可達(dá)到95%。同時(shí)，經(jīng)過(guò)分析后發(fā)現(xiàn)有機(jī)酸在對(duì)pH值較高的狀態(tài)下具有極佳的浸出功效,舉例說(shuō)明pH在為4后,檸檬酸可對(duì)Cu、Zn、Ni等進(jìn)行凈化，凈化率為的92%。而螯合劑在重金屬凈化方面則效果一般，EDTA應(yīng)用在重金屬優(yōu)化中Zn、Ni、Cr、Pb、Cu其凈化率為49%。而無(wú)機(jī)酸在該方面具有明顯功能性、效果較好。凈化時(shí)間也明顯縮短。有機(jī)酸在合理酸性環(huán)境中能達(dá)到較為理想的重金屬凈化率。但缺點(diǎn)是凈化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。螯合劑在凈化方面主要體現(xiàn)在凈化率偏低。而無(wú)機(jī)酸雖然具有高滿足性標(biāo)準(zhǔn)，且費(fèi)用投入成本相對(duì)較高[2-3]。

3.2 有機(jī)污染物凈化技術(shù)—以頂空氣相色譜法為例

實(shí)驗(yàn)檢測(cè)流程分析，一定要在頂空瓶閉合狀態(tài)下，且一定好為恒溫模式下。在該狀態(tài)下會(huì)讓污泥中有機(jī)污染物的形態(tài)處于液體、固態(tài)平衡。然后可進(jìn)行取樣操作，并按照該方法要求對(duì)上相樣品進(jìn)行檢測(cè)分析。主要準(zhǔn)備材料如下：①檢測(cè)儀器，主要選擇選用美國(guó)相關(guān)公司生產(chǎn)的GC789A-ms頂空檢測(cè)系統(tǒng)。②試劑主要采用空白純凈水、甲醇色譜、優(yōu)質(zhì)級(jí)磷酸、3000℃溫度的優(yōu)質(zhì)氯化鈉。③檢測(cè)樣品主要以當(dāng)下最為常見(jiàn)的污泥有機(jī)污染物（10種類）。④基質(zhì)轉(zhuǎn)變液，通過(guò)基質(zhì)轉(zhuǎn)變液的應(yīng)用檢測(cè)溶當(dāng)中的液離子自身強(qiáng)度得到明顯提升，該方法可以對(duì)污泥中有機(jī)污染物在水物質(zhì)中的溶解效進(jìn)行降低，在本次實(shí)驗(yàn)檢測(cè)中應(yīng)全面應(yīng)用基質(zhì)轉(zhuǎn)變液。并在300ML中的試劑里點(diǎn)入較為合理數(shù)量的磷酸，該酸堿值一定要在3上下。然后投入150g氯化鈉。通過(guò)搖晃讓內(nèi)部試劑樣品進(jìn)行充分溶解。對(duì)改正液狀態(tài)是否正常良穩(wěn)定進(jìn)行明確，然后將該試劑保存在溫度在3℃以下的條件中。通過(guò)對(duì)概技術(shù)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，可對(duì)污泥中的有機(jī)污染物進(jìn)行快速檢測(cè)，檢測(cè)完成后可通過(guò)生化技術(shù)對(duì)其進(jìn)行快速處理，從效率及凈化方面都起到積極促進(jìn)作用[4-5]。

4 污泥土地利用的主要方法及措施

在污泥土地利用中要從經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、技術(shù)、社會(huì)等不同層面進(jìn)行分析研究，將污泥土地利用的渠道性進(jìn)行明確，這樣才能快速發(fā)揮其主要作用，經(jīng)過(guò)對(duì)凈化后的污泥土地利用的可行性分析，其方法措施主要從三方面入手，農(nóng)田利用，通過(guò)對(duì)大面積污泥土地凈化檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，污泥土地分行適合農(nóng)田利用，污泥可以應(yīng)用在砂姜黑土、褐土、潮土及棕壤當(dāng)中。通過(guò)試驗(yàn)田后得出玉米、小麥已經(jīng)平均增產(chǎn)到15%。應(yīng)用于花卉、樹木及綠植綠化當(dāng)中。植物生長(zhǎng)均優(yōu)于施用化肥。試驗(yàn)田證明，污泥有機(jī)復(fù)合肥也非常適用于水稻實(shí)施后，且增效為22%～24%。另外，污泥施用土壤、作物籽粒中的重金屬含量都有所提高。雖然滿足合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但考慮到重金屬的不可降解性和長(zhǎng)期累積效應(yīng)，需合理施用并進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。因此，在具體工作中依然要對(duì)相關(guān)層面進(jìn)行分析，對(duì)污泥土地利用效果進(jìn)行跟蹤分析。這樣才能有利于后期工作開(kāi)展與土地利用[6-7]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)城市污泥中重金屬和有機(jī)污染物的凈化與污泥土地利用進(jìn)行分析研究，主要包括：目前城市污泥處理主要途徑及方法、污泥重金屬去除技術(shù)—以化學(xué)浸出為例、有機(jī)污染物凈化技術(shù)—以頂空氣相色譜法為例、污泥土地利用的主要方法及措施等。對(duì)目前我國(guó)城市污泥當(dāng)中重金屬、有機(jī)污染物的凈化方法給予闡明，并簡(jiǎn)單介紹污泥土地的利用方向，為下一步工作開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。