关于《农用污泥中污染物控制标准》中锌限量值的讨论

按照现行的《污泥农用中污染物控制标准》(GB4284-84)，锌超标问题是限制我国城市污泥农用的首要因素。本文从环境保护、土壤、植物营养、农业生产、人体营养及锌污染风险等角度综合分析了该标准中锌限量值的不合理性。我国的土壤普遍缺锌，是世界锌肥施用量最大的国家，人们在食品中也添加锌或用药物补锌；但我国现行的污泥农用标准中污染物控制对锌的控制过于严格，已成为城市污泥处理处置和资源化利用的羁绊，因此该标准中关于锌的限量值应该重新修订。修订标准时，不仅要考虑土地利用类型，还需要考虑锌的土壤环境容量。     

中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势

对相关研究结果的系统统计表明，Zn是我国城市污泥中平均含量最高的重金属元素，其次是Cu，再次是Cr，而毒性较大的元素Hg、Cd、As含量往往较低，通常在几个到十几个mg/kg范围内；70％统计样本的As含量在20ms／kg以内，而Cd、Cr、Ca、Hg、Ni、Pb、Zn含量则分别在2．8、250、417、5、75、130、1701ms／kg以内．我国城市污泥中的重金属含量普遍低于英美等发达国家，而且其中的重金属含量呈现逐渐降低的趋势．按照1984年颁布的《农用污泥污染物控制标准》(GB4284-84)，Zn是我国城市污泥中超标问题最突出的重金属，其超标率为55％；但按照2002年新修订的《城镇污水处理厂污染物排放标准(报批稿)》，Zn的超标率仅为9％．一方面，我国的土壤和儿童普遍缺Zn，另一方面，我国现行的农用污泥污染物控制标准对城市污泥中的Zn控制过于严格，而且也不尽合理，急需对其进一步完善，以合理解决城市污泥的处理处置途径，推动城市污泥的资源化和无害化利用．     

中国城市污泥重金属区域分布特征及变化趋势

通过整理和统计国内外文献(2006—2013年)报道的中国城市污泥重金属含量,分析了近年来中国城市污泥重金属的区域分布特征和变化趋势.结果表明,城市污泥重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni含量分别为182.5、65.3、729.6、2.1、1.4、11.5、97.5和44.9 mg·kg-1,与《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的中碱性土壤污泥农用污染物控制标准限值比较,Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni的超标率分别为2.3%、0、5.9%、5.5%、2.9%、0、0和3.5%;与酸性土壤污泥农用污染物控制标准限值比较,Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni的超标率分别为7.1%、1.3%、10.3%、27.4%、20.0%、0、1.6%和12.1%.不同区域城市污泥重金属含量存在一定差异,城市污泥Hg和As在北方地区含量较高,而Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和Ni在南方地区含量较高.与2006年城市污泥重金属含量相比,本研究城市污泥重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr和Ni含量均呈下降趋势,降幅分别为29.0%、16.5%、40.9%、9.0%、29.8%、41.8%、5.3%和23.6%.     

污水厂污泥作填埋场覆盖材料的试验研究

通过对2种不同含水率的污水厂污泥(含水率80%的污泥a和含水率45%的污泥b)的防渗性能、抗剪切性能的研究,排除了污泥b作覆盖材料的可能性,提出了一个采用污泥a作覆盖材料的方案.同时,污泥中5种主要重金属的含量,并未超过<农用污泥中污染物控制标准>(GB 4282-84)的规定,可以考虑在污泥覆盖土体上栽种植被,防止泥土流失.      

广州市污水污泥中的重金属及其农用探讨

分析了广州市6种污水污泥中重金属(Zn,Cu,Pb,Cr,Mn和Ni)质量分数及其存在形态,并对污泥农业利用过程中施用的最大量进行了估算.结果表明:广州不同来源污水污泥中.(Cu),w(Zn),w(Mn)和,(Ni)较高,变幅较大,而w( Ph )和w( Cr)低.除一种污泥中w(Cu)超标外,其他重金属基本符合国家农用控制标准(G1318918-2002),但所有污泥中重金属质量分数都超过广州市农田土壤平均值.不同重金属以及同一重金属在不同污泥中的形态分布也不同,其中Zn,Mn和Ni的潜在迁移性强,Cu和Cr中的还原态占有很大的比例,污泥中Pb主要以还原态和残渣态存在.根据广州市主要旱地赤红色土壤静态环境容量和动态环境容量计算表明,污泥农用过程中Cu和Zn是主要监控污染元素,不同来源污泥的最大施用量有明显差异.为保证土壤环境的安全,建议将Cu和Zn作为控制城市污水污泥农用过程中最高施用量的计算参考指标.     

城市污泥对通菜-水稻土中有机污染物的累积效应

在水稻土上施用城市污泥及化肥盆栽通菜,应用GC/MS对通菜植株和土壤中的邻苯二甲酸酯(PAEs)和多环芳烃(PAHs)等7类43有机污染物进行系统分析,探讨通菜植株和土壤中其累积效应.结果表明,通菜植株中检出邻苯二甲酸酯、多环芳烃、氯苯类、硝基苯类、醚类和卤代烃类共6类28种化合物(胺类未检出),土壤中检出上述7类33种化合物,均以PAEs和PAHs为主,其总含量是其他类污染物的几倍或数十倍.不同处理的通菜和土壤中各类有机污染物的含量差别较大,均以个别或少数污染物为主.施用城市污泥增加了植株和土壤中PAEs和PAHs等污染物的含量.强致癌性化合物苯并(a)芘在通菜中被检出,在部分土壤中的含量超过加拿大土壤质量控制标准(1.0mg/kg).除佛山污泥处理的通菜对氯苯类和醚类的生物浓缩系数(BCF)大于1外,其余均小于1.0.     

玉米和小麦对城市污泥施用土壤中多氯联苯的吸收和传输特征

城市污泥施用农田能够改善土壤性状及促进作物生长,但也会使农田存在重金属和有机污染物等污染风险. 多氯联苯(polychlorinated biphenyls, PCBs)作为一类持久性有机污染物,被作物吸收、累积后经食物链传递,潜在威胁着人体健康. 为探究城市污泥施用农田后PCBs在土壤和作物(玉米和小麦)中的分布特征,解析玉米和小麦对土壤PCBs的吸收和传输规律与差异,以关中地区城市污泥施用土壤为研究对象,设置不同植物种属、污泥施用量和污泥类型的土壤盆栽培养试验. 结果表明:①城市污泥施用后造成土壤、玉米和小麦的PCBs污染,土壤、植物根和地上部分以低氯代PCBs〔一氯代PCBs(mono-PCBs)~五氯代PCBs(penta-PCBs)〕为主,且百分含量呈依次增加趋势. ②与种植前相比,种植植物后土壤中更低氯代的PCBs占主导;且土壤∑PCBs消减了20.00%~79.30%,各处理对∑PCBs的消减差异表现为玉米高于小麦、单倍污泥施用量高于双倍污泥施用量、有机质含量最高的污泥施用处理∑PCBs的消减率最高. ③植物根可以吸收土壤PCBs并向地上部分传输,且吸收和传输能力与植物种属、污泥施用量和污泥类型有关,小麦对污染土壤∑PCBs及各PCBs同系物的吸收能力均强于玉米,而传输能力较弱;双倍污泥量施用下植物根对∑PCBs、一氯代PCBs(mono-PCBs)~四氯代PCBs(tetra-PCBs)和六氯代PCBs(hexa-PCBs)的吸收减弱;有机质含量最低的污泥施用下植物根对∑PCBs的吸收能力最强. 研究显示,城市污泥施用会引起土壤和作物PCBs污染,种植作物能消减污染土壤PCBs,而小麦和玉米对土壤∑PCBs及各PCBs同系物的消减和吸收传输存在种属差异.      

市政污泥热电厂循环流化床协同焚烧技术验证研究

以市政污泥为原料,利用某热电厂循环流化床锅炉进行协同焚烧验证研究.试验表明,循环流化床锅炉热电厂污泥协同焚烧的泥煤质量比可在0～0.3之间根据用户需求调节,炉膛燃烧温度〉850℃,烟气停留时间2.59s,符合《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485—2001）中850℃烟气停留时间〉2s的要求;脱硫塔烟气进出口NOx、SO2浓度低于锅炉未掺烧污泥前浓度,粉煤灰重金属含量低于《农用粉煤灰中污染物控制标准》（GB8173-87）中粉煤灰农用标准限值（在酸性土壤上：Cd5mg·kg-1,Pb250mg·kg-1）,粉煤灰烧失量满足掺混前Ⅱ级品质要求.因此,循环流化床锅炉污泥协同焚烧可有效解决当地城镇污水厂污泥出路,最终实现污泥妥善、安全处置需求.     

大庆市城市污泥土地利用与环境影响研究

统计了大庆市生活污水处理厂污泥泥质重金属含量和本地区土壤环境重金属现状监测值,结果表明:大庆地区土壤属于天然低背景,污泥中重金属含量符合《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》(CJ/T 309-2009)标准的要求.结合本地区土壤的理化性质和污水厂污泥泥质特性,分析堆肥后污泥土地利用前景与环境影响,建议城市污泥处置应遵循源头削减和全过程控制原则,为大庆污泥处理厂的运行和管理提供合理化建议.     

污泥基生物炭用于土壤中Cr的钝化及作用机制分析

污泥基生物炭是广泛用于处理各种环境污染物的添加剂之一。然而,关于污泥基生物炭原位钝化修复Cr污染土壤的研究还较少。以污泥与棉杆为原料,通过共热解制备污泥基生物炭,并按不同比例施加到Cr含量为33.97 mg/kg的土壤中,研究了该生物炭对土壤中Cr吸附固定的效果和机制。当添加比例由1%增加到15%时,土壤中Cr含量由34.02 mg/kg增加到38.52 mg/kg,但各处理土壤Cr浓度均低于GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中Cr的筛选值标准。BCR顺序提取实验结果表明:该生物炭促进土壤中Cr由弱酸可提取态、可还原态向可氧化态、残渣态转化,并降低了Cr的浸出毒性。此外,该生物炭提高了土壤pH、CEC,增加了有机质和有效磷含量,有利于土壤中Cr的固定。污泥基生物炭固定土壤中Cr的机制包括离子交换、沉淀、络合作用等,但污泥基生物炭对土壤中Cr价态的影响需要深入研究。     

粉煤灰钝化污泥人工土壤理化性质研究

通过添加不同比例的粉煤灰对城市污泥进行钝化,对钝化污泥的pH值、养分含量及重金属含量变化以及各配比人工土壤的持水性能进行了研究,评价其用于无土排岩场生态修复的可行性.结果表明,当粉煤灰与污泥以Ⅲ(1:1)和Ⅱ(2:1)配比时,人工土壤持水性能高于对照(草甸棕壤),以Ⅳ(1:2)配比时,持水性接近于对照;粉煤灰钝化污泥中养分含量极其丰富,处于高肥力水平,随着粉煤灰添加量的增加,人工土壤的养分含量呈现降低趋势;粉煤灰钝化污泥人工土壤中除了Ⅲ(1:1)中Ni含量较高,为187.67 mg·kg-1外,各处理中重金属Cd、Pb、Cu、Zn、Cr含量都显著低于国家农用标准(GB 4284-84、GB 8173-87).     

剩余污泥中温厌氧消化处理试验研究

针对抚顺三宝屯污水厂的剩余污泥采取动态半连续流中温厌氧消化试验,进行污泥减量化及资源化的研究,为中试生产提供技术依据。结果表明,在连续进泥14 d后,出泥的COD与VSS的去除率开始稳定,产气量也逐渐达到稳定,气体中的甲烷含量达70%以上。检验结果表明厌氧消化处理后的污泥中重金属及其它有害物质含量均不超过《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284-84）,可作为农业肥料。     

城市生活污泥农用对作物和土壤中汞的影响

采用田间小区试验,研究了连续5a施用污泥条件下汞(Hg)在小麦/玉米轮作体系中累积及转运特征.田间试验包括5个处理:施用化肥处理(S0)和4个施用污泥处理,污泥用量分别为4.5t/hm2(S1)、9t/hm2(S2)、18t/hm2(S3)和36t/hm2(S4).结果表明,随着污泥施用年限的增加土壤中Hg累积量显著增加,污泥中所含Hg的投入量与土壤中Hg的累积量之间存在显著的线性回归关系;污泥中的Hg主要累积在表层土壤(0~20cm),累积率达到90%以上;当污泥中的Hg含量低于污泥农用时污染物控制标准限值(GB18918-2002)时,在用量低于2400t/(hm2·a)条件下,连续5a施用并未对小麦和玉米地上部Hg含量产生显著影响.     

污泥生物处理技术在长江大保护中的应用前景

污泥是污水处理的副产物,是污水处理过程的延续和必然要求.截至2017年,长江经济带11省市污泥产量接近2 000×104 t/a,大量污泥没有得到妥善处置,严重制约着“长江水质根本好转”目标的实现.厌氧消化与好氧发酵是两种主流的污泥生物处理技术,都已有广泛的应用案例,但是也存在运营不畅的现象.为识别长江大保护中污泥生物处理项目的问题并提出解决方案,分析了长江经济带的污泥产率及性质,梳理了污泥生物处理技术的发展及适用性.结果表明:长江经济带各省市污泥产量约占全国污泥产量的40%,污泥产率普遍低于全国平均水平,长江经济带各省市污泥有机质含量低于55%,pH为中性、总养分含量超过5.0%、重金属含量存在超过GB 4284—2018《农用污泥污染物控制标准》标准限值的风险;高级厌氧消化、协同厌氧消化和高含固厌氧消化等技术的发展破解了由于长江经济带污泥有机质含量普遍较低而导致的污泥厌氧消化稳定性低的问题,降低了污泥厌氧消化工程的成本;污泥好氧发酵过程重金属钝化技术的发展在一定程度上破解了由于长江经济带污泥重金属含量过高而导致的污泥发酵产物出路不畅的问题.研究显示,污泥生物处理技术仍具有一定的局限性,但通过合适的规划,污泥生物处理技术可与其他污泥处理处置技术高效耦合,具有广泛应用于长江大保护污泥处理处置项目的潜力.      

燃煤电厂掺烧废弃物现状及环境管理建议

我国燃煤电厂掺烧废弃物进入了快速发展期,但也暴露出底数不清、现状不清等问题。基于文献调研和国家排污许可平台统计数据介绍了国内外燃煤电厂掺烧废弃物的现状。相较国外,目前我国燃煤电厂掺烧生物质的项目较少,以掺烧污泥为主,包括城市污水厂污泥以及各种工业污泥,烟气污染物排放标准交叉引用GB 13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》、GB 18485—2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》、GB 18484—2001《危险废物焚烧污染控制标准》和地方排放标准等,烟气、粉煤灰等污染治理措施普遍沿用电厂原有技术路线。据此,全面梳理了现阶段我国燃煤电厂掺烧废弃物存在的无序掺烧、污染物管理与排放控制要求缺失、信息公开力度不够等环境管理问题,并提出了相应的对策建议。     

Characteristics of sewage sludge and distribution of heavy metal in plants with amendment of sewage sludge

In order to better understand land application of sewage sludge, the characterization of heavy metals and organic pollutants were investigated in three different sewage sludges in Shanghai City, China. It was found that the total concentrations of Cd in all of sewage sludge and total concentrations of Zn in Jinshan sewage sludge, as well as those ofZn, Cu, and Ni in Taopu sludge are higher than Chinese regulation limit of pollutants for sludge to be used in agriculture. Leachability of rig in all of studied samples and that of Cd in Taopu sewage sludge exceed the limit values of waste solid extraction standard in China legislation. Based on the characteristics for three kinds of sewage sludge, a pot experiment was conducted to investigate the effect of soil amended with Quyang sewage sludge on the accumulation of heavy metalo.by Begonia semperfloreas-hybr; Ophiopogon japonicas （L.F.） Ker-Gaw; Loropetalum chindense-var, rubrum; Dendranthema morifolium; Viola tricolor; A ntirrhinum majas; Buxas radicans Sieb; Viburnum macrocephalum; Osmanthas fragrans Lour; Cinnamomum camphora siebold and Ligustrum lucidum ait. Results showed that 8 species of plant survived in the amended soil, and moreover they flourished as well as those cultivated in the control soil. The heavy metal concentration in plants varied with species, As, Pb, Cd and Cr concentration being the highest in the four herbaceous species studied, particularly in the roots of D. morifolium. These plants, however, did not show accumulator of As, Pb, Cd and Cr. The highest concentration of Ni and Hg was found in the roots ofD. morifolium, followed by the leaves ofB. semperflorens-hybr. Levels of Zn and Cu were much higher in D. morifolium than in the other plant species. D. morifolium accumulated Ni, Hg, Cu and Zn, which may contribute to the decrease of heavy metal contents in the amended soil. Treatment with sewage sludge did not significantly affect the uptake of heavy metals by the L. chindense-var, rubrum, however, it significantly affected the uptake of heavy metals by D. morifolium.     

我国城市污水处理厂污泥中重金属分布特征及变化规律

对由中国知网数据库和维普中文科技期刊全文数据库报道的近30年来我国城市污水处理厂污泥中重金属分布特征和年代变化规律进行了分析. 结果表明:近30年来城市污水处理厂污泥中w(Cd)、w(Pb)、w(Cr)、w(As)、w(Hg)、w(Cu)、w(Ni)、w(Zn)平均值或中位值均符合GB 18918─2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中污泥农用时污染物控制标准限值,但数据离散且呈偏态分布. 依据GB 18918─2002,1980─1989年我国城市污水处理厂污泥中重金属质量分数75%分位值中有w(Cd)、w(Cu)、w(Ni)、w(Zn)超标,90%分位值中有w(Cd)、w(Pb)、w(Hg)、w(Cu)、w(Zn)、w(Ni)超标;1990─1999年城市污水处理厂污泥中重金属质量分数75%分位值中w(Ni)超标,90%分位值中除w(As)外其他重金属均超标;2000─2010年城市污水处理厂污泥中重金属质量分数75%分位值中w(Ni)超标,90%分位值中w(Cd)、w(Cr)、w(Hg)、w(Cu)、w(Zn)、w(Ni)超标. 从年代变化看,我国城市污水处理厂污泥中w(Cd)、w(Cu)随年代逐渐下降,但w(Hg)、w(As)、w(Cr)、w(Zn)、w(Ni)、w(Pb)呈波动趋势. 近10年数据表明,我国城市污水处理厂污泥中w(Ni)、w(Cd)、w(Hg)超标倍数最高,在进行污泥处置时需要优先关注.