生化污泥危險特性鑒別實例分析

賈彥來，王京敏

（山東省產品質量檢驗研究院，濟南 250102）

某經濟開發區綜合污水處理廠設計處理規模為7 500 m3/d，它主要接收該經濟開發區化工企業的工業廢水和生活污水。依據環評批復要求，該污水處理廠需要對污泥危險特性進行鑒別。根據化工企業特點，該污水處理廠接納廢水分為兩類，即綜合廢水和難降解化工廢水，其中綜合廢水包括生活污水和常規工業廢水。綜合廢水經格柵、曝氣沉砂池處理后，會同格柵處理后的難降解化工廢水，經“水解+厭氧-缺氧-好氧（A2O）+絮凝沉淀+消毒”工藝處理，出水滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級A 標準，工藝流程如圖1所示。該污水處理廠污泥產生點位為水解酸化池、二沉池和高效沉淀池[1-3]，其中產生污泥均為生化污泥，它們經污泥泵匯合至污泥濃縮池濃縮，再經調理池添加熟石灰、絮凝劑后，經板框壓濾機壓濾，產生脫水污泥（含水率約60%），脫水污泥即為本次危險特性鑒別對象。

圖1 污水處理廠工藝流程

1 污水處理廠納管企業廢水污染物識別

該污水處理廠實際廢水處理量為5 000 m3/d，其中，工業廢水占80%，生活污水占20%。它有7 家典型納管企業，涉及化學原料和化學制品制造業、醫藥制造業、無機酸制造業、有機化學原料制造業、金屬表面處理及熱處理加工業、汽車零部件及配件制造業等，廢水污染物識別結果如表1所示。該污水處理廠的主要原輔材料有熟石灰、聚丙烯酰胺（PAM）、聚合氯化鋁（PAC）和復合碳源，經鑒別，污水處理過程相關的污染物主要有重金屬、丙烯酰胺。

表1 納管企業廢水污染物識別

2 污泥危險特性初篩

根據《固體廢物鑒別標準 通則》（GB 34330—2017），污水處理廠污泥是環境治理和污染控制過程中產生的物質，它是水凈化和廢水處理產生的污泥，不屬于不作為固體廢物管理的物質，依此判定脫水污泥屬于固體廢物。該綜合污水處理廠接納的廢水均達到《污水排入城鎮下水道水質標準》（GB/T 31962—2015），滿足自身進水水質要求，待鑒脫水污泥不屬于《國家危險廢物名錄（2021年版）》所列的相關污泥。

根據《危險廢物鑒別技術規范》（HJ 298—2019），生產工藝過程產生的固體廢物應在固體廢物排（卸）料口采集。水解酸化池、二沉池及高效沉淀池產生的污泥均為生化污泥，污泥性質相近，不適用于《危險廢物鑒別標準 通則》（GB 5085.7—2019）的混合后判定規則，不需要在各個產泥點位分別采樣。它們混合濃縮后，經調理池及板框壓濾機進一步處理，產生脫水污泥，故脫水污泥為危險特性初篩對象。初篩期間，對脫水污泥的pH、急性毒性、遇酸反應性等指標進行檢測分析，同時利用氣相色譜質譜聯用儀（GC-MS）、電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）進行定性及半定量掃描[4-6]。

2.1 腐蝕性、急性毒性和易燃性初篩

腐蝕性初篩結果表明，脫水污泥pH 介于7.56～8.35，呈堿性，檢測值不超標，但pH 為判斷脫水污泥腐蝕性的基本指標，將其納入鑒別方案。急性毒性初篩期間，采集3 個脫水污泥樣品，進行口服毒性的半數致死量（LD50）檢測，檢測結果顯示，LD50均大于2 000 mg/kg，脫水污泥不具有急性毒性。易燃性初篩結果表明，脫水污泥含水率為80%左右，不含易燃物質，不具有易燃性。

2.2 遇酸反應性初篩

該污水處理廠接納廢水可能含有硫離子，廢水處理過程中，微生物活動可能引入氰根離子。根據脫水污泥硫離子、氰根離子總量，按最不利原則折算，硫化氫和氰化物的最大占標率分別為6.8%、12.3%，均遠低于相關標準限值。硫離子是接納廢水的特征污染物，氰根離子產生于廢水處理過程的微生物活動，超標率極低，將硫離子納入鑒別方案，氰根離子采取隨機抽測形式納入鑒別方案。

2.3 浸出毒性初篩

采集8 個脫水污泥樣品，對可能涉及浸出毒性的19 個指標（鎘、銅、苯、甲苯等）進行定量檢測及GC-MS、ICP-MS 定性及半定量掃描。定量檢測結果表明，鎘、總鉻、六價鉻、鎳和有機物均未檢出，汞最大值為1.01×10-3mg/L，砷最大值為1.75×10-3mg/L，無機氟化物最大值為0.35 mg/L，因污水處理廠納管廢水的鎘、總鉻、六價鉻、鎳、汞含量很低，超標率也很低，不再納入鑒別方案。銅、砷、苯、甲苯、苯并[a]芘等其他指標為脫水污泥的特征污染物，雖然檢測值較低，但仍需要將其納入鑒別方案。此外，浸出氰化物以氰化物總量數據進行折算評價，按最不利原則，假定氰根離子全部浸出，折算最大值為2.98 mg/L，仍不超標，采取抽測氰根離子總量的形式進行折算考察。除定量檢測項目外，ICP-MS 定性及半定量掃描出硒、銀，按最不利原則進行折算，將硒納入鑒別方案。GC-MS 掃描出四氫呋喃、甲苯和苯。綜上，列入鑒別方案的浸出毒性檢測指標有銅、砷、鉛、硒、鋇、鋅、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、苯、甲苯、乙苯、苯酚、苯并[a]芘、四氯乙烯和無機氟化物。

2.4 毒性物質含量初篩

采集8 個脫水污泥樣品，對鎘、鉻、鎳、汞、氟化物、石油溶劑、苯等32 個指標進行定量檢測及ICP-MS、GC-MS 定性及半定量掃描。定量檢測結果表明，鎘、鉻、鎳、汞、鈦、錳、銻、錫和鈀的檢測值均較低，占標率較低，不列入鑒別方案，其他定量分析項目（氟化物、銅、石油溶劑等）檢測值較低或未檢出，均不超標，因它們是脫水污泥的特征污染物，納入鑒別方案。此外，根據污水處理廠使用的絮凝劑產品標準及使用量（聚丙烯酰胺），估算脫水污泥丙烯酰胺單體最大含量遠低于0.3%，丙烯酰胺不再納入鑒別方案。除定量檢測項目外，ICP-MS 定性及半定量掃描出釩、鈷等7 種金屬元素，根據風險最大化原則進行折算，占標率較低，不再將其納入鑒別方案。另外，結合毒性物質可能的存在形式，兼顧風險最大化原則，選擇氰化鋅、氟化鋅、氟化鉛、磷酸鉛、三碘化砷、砷酸鈉、氰化鋇、石油溶劑、二氯甲烷、環氧丙烷、環氧乙烷、環氧氯丙烷、正丁醇、叔丁醇、DMF、溴甲烷、苯胺、甲醇、4-甲基-2-戊酮、苯、苯并[j]熒蒽、苯并[a]蒽、苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、二苯并[a,h]蒽，對脫水污泥的毒性物質進行含量初篩。

3 污泥危險特性鑒別

根據《危險廢物鑒別技術規范》（HJ 298—2019）、《工業固體廢物采樣制樣技術規范》（HJ/T 20—1998），脫水污泥采樣周期為1 個月，共采集32 個脫水污泥樣品。一是腐蝕性。檢測結果顯示，脫水污泥pH 最大值為11.68，最小值為9.25，均不超標，根據《危險廢物鑒別標準 腐蝕性鑒別》（GB 5085.1—2007），待鑒脫水污泥不具有腐蝕性。二是遇酸反應性。按風險最大化原則，分別以硫離子、氰根離子總量折算，脫水污泥氰化氫均不超標，硫化氫超標樣品數為3 份，小于《危險廢物鑒別技術規范》（HJ 298—2019）規定的最大超標樣品數（8 份），待鑒脫水污泥不具有遇酸反應性。三是浸出毒性。根據檢測結果，銅、砷、無機氟化物等均不超標，脫水污泥不具有浸出毒性。四是毒性物質。根據檢測結果，毒性物質氟化物、石油溶劑、苯均未超標，待鑒脫水污泥毒性物質含量不具有危險特性。根據檢測結果，結合危險廢物鑒別的相關標準，該污水處理廠脫水污泥不具有危險特性，為一般固體廢物[7-9]。

4 結論

本文結合具體案例，識別污水處理廠納管企業廢水污染物，對污泥危險特性進行初篩，然后根據檢測結果鑒別污泥危險特性，為同類型污水處理廠污泥危險特性鑒別提供參考。污泥既是一種固體廢物，也是一種有利用價值的二次資源，污泥可作為原料應用于建筑材料生產中，如陶粒、免燒磚等，實現減量化、無害化與資源化處置。研究表明，陶粒生產工藝能夠實現污泥中污染物的惰性化和穩定化處理[10-11]。陶粒制品作為工業固體廢物的再生產品，具有廣闊的市場前景。隨著《污泥陶粒》（JC/T 2621—2021）的發布實施，要做好污泥危險特性鑒別，保障污泥陶粒的無害化應用，引導我國陶粒企業進行原材料結構轉型，促進陶粒企業消納各種污泥，實現污泥處置的減量化、無害化與資源化，同時促進陶粒行業由資源消耗型向環境友好型發展。