上海經(jīng)驗：通溝污泥何去何從？
時間：2018-09-04
來源：給水排水
作者：張強等
通溝污泥是指排水管道養(yǎng)護(hù)中疏通清撈上來的沉積物。其組成為水/礦化顆粒物混合物，有機燒失量含量占總干基污泥量的10%～30%，沉積物質(zhì)中含有重金屬砷和鋅等有害物質(zhì)。根據(jù)上海市排水管理處排水管道養(yǎng)護(hù)監(jiān)管年報，2014年全市通溝污泥產(chǎn)量約為16.35萬m³。通溝污泥既有隨生活污水和工業(yè)廢水進(jìn)人管道輸送系統(tǒng)的顆粒物和雜質(zhì)，也有道路降塵、垃圾以及一些建設(shè)工地排放的泥漿等，如不及時清理，容易降低排水管道的輸送功能,造成排水不暢、引發(fā)積水和污水冒溢，沉積在管道內(nèi)的淤泥雨天也會隨雨水進(jìn)入河道造成對水體的污染。
通溝污泥的理化生性狀及特點，決定了通溝污泥的出路，進(jìn)而決定了通溝污泥的處理處置技術(shù)的選取。目前國內(nèi)缺少對通溝污泥進(jìn)行全面系統(tǒng)的物理、化學(xué)、生化指標(biāo)的分析。本文首先根據(jù)通溝污泥潛在的出路來確定其具體的污染物檢測指標(biāo)，為分析和確定較為適用的通溝污泥處理方式和綜合利用的途徑提供可靠的科學(xué)依據(jù)。
1 通溝污泥處理、處置潛在途徑分析
根據(jù)現(xiàn)有國、內(nèi)外資料調(diào)查，污泥處置的潛在途徑包括：①土地利用，主要包括園林綠化利用，鹽堿地改良和灘涂填埋;②填埋，包括混合填埋或作為填埋場終場覆蓋土;③焚燒;④作為建筑材料利用。
污泥的園林綠化用途存在著以下問題：①雖然污泥含有豐富的養(yǎng)分，但污泥畢竟含有重金屬、有機污染物等污染物質(zhì)，在綠地中連續(xù)施用會造成重金屬的累積;②通溝污泥各個地區(qū)性質(zhì)不均勻，大部分污泥的容重和孔隙度都難以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求;③通溝污泥有機質(zhì)含量低，肥分差，同時，上海市有大量的性質(zhì)優(yōu)于通溝污泥的污水處理廠剩余活性污泥，因此園林綠化土地利用優(yōu)先考慮污水處理廠剩余活性污泥，通溝污泥則不太適宜于園林綠化利用。通溝污泥的性質(zhì)同時決定了其難以進(jìn)行鹽堿地改良以及灘涂填埋(需要消化處理)等處置利用。通溝污泥與城市污水處理廠污泥性質(zhì)差別較大，通溝污泥的有機質(zhì)含量較低，無機成分一般而言遠(yuǎn)多于有機成分，根據(jù)我們以往對上海市通溝污泥取樣分析表明通溝污泥的平均有機質(zhì)含量為13.1%，不適宜于焚燒處理。
通過上述初步分析，上海市通溝污泥可行的利用和處置途徑為：①填埋，分別包括混合填埋以及作為填埋場終場覆蓋土;②作為建筑材料利用，分別包括作為建筑用砂作為水泥骨料，作為水泥骨料，作為市政道路基層材料。
2 污染物指標(biāo)選定及檢測方法
我們根據(jù)前節(jié)分析的結(jié)果，對比相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)來確定通溝污泥污染物詳細(xì)的檢測指標(biāo)。
2.1參考標(biāo)準(zhǔn)和檢測指標(biāo)的選定
填埋，參考國家標(biāo)準(zhǔn)為《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)》(CJ/T249—2007);作為建筑材料利用，參考國家標(biāo)準(zhǔn)為《建筑用砂》(GB/T14684—2001)、《重金屬工業(yè)固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB5086—85)、《有色金屬工業(yè)固體廢物浸出毒性試驗法標(biāo)準(zhǔn)》(GB5086—1985)。
根據(jù)上述5種潛在的通溝污泥處理處置途徑及涉及標(biāo)準(zhǔn)，選定相應(yīng)污染物檢測指標(biāo)如表1所示。
2.2主要檢測方法及采用標(biāo)準(zhǔn)
參考國家標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。
3 通溝污泥檢測數(shù)據(jù)及分析
通溝污泥的污染物性質(zhì)和含量與地區(qū)分布，管道服務(wù)對象、范圍及性質(zhì)以及其在管道內(nèi)的位置等具有一定的關(guān)系。同時通溝污泥的含水率受到清撈方式、清撈周期和排水管道的類型影響。為全面了解上海市通溝污泥的性狀及特點，本文對上海14個區(qū)共取了39個通溝污泥樣(包括碼頭污泥樣、拖斗污泥樣、堆場污泥樣及清撈污泥樣等)進(jìn)行污泥理化生指標(biāo)檢測。
3.1檢測數(shù)據(jù)匯總
委托具備專業(yè)檢測資質(zhì)機構(gòu)的檢測結(jié)果如表3~表5所示。
3.2檢測數(shù)據(jù)分析
3.2.1通溝污泥檢測結(jié)果分析
(1)根據(jù)表3的數(shù)據(jù)對比結(jié)果，對照《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)》(CJ/T249—2007)標(biāo)準(zhǔn)，39個通溝污泥試樣的平均含水率為52.7%，經(jīng)過適當(dāng)?shù)某两岛妥匀幻撍苫幚砗罂梢赃_(dá)到混合填埋污泥的要求的含水率小于60%的要求。其余各項指標(biāo)均在“混合填埋”標(biāo)準(zhǔn)限值以下，因此上海市通溝污泥可以進(jìn)行“混合填埋”處理。
(2)從表3中可以得出，上海市通溝污泥中的有機質(zhì)含量較低，其平均含量約為17.2%，而無機質(zhì)(灰分)的含量占到了82.8%，說明通溝污泥中無機成分多于有機成分，不可燃成分多于可燃成分。
(3)從表3中可以得出，上海通溝污泥的pH7.1~8.5，平均值在8.0左右。
(4)從表4中可以得出，有9個污泥試樣的顆粒物粒徑完全小于0.2mm，占到了總數(shù)的37.5%;有15個試樣中小于0.2mm的顆粒物數(shù)量占總顆粒物數(shù)量的50%以上，占到總數(shù)的66.7%。
(5)從表5中可以得出，含水率、臭氣濃度、橫向剪切強度和糞大腸菌群菌值達(dá)不到《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)》(CJ/T249—2007)標(biāo)準(zhǔn)中作為“垃圾填埋場終廠覆蓋土”的要求。
3.2.2通溝污泥性質(zhì)變化規(guī)律性分析
為了進(jìn)一步分析通溝污泥性質(zhì)與試樣來源等因素之間的聯(lián)系，采用了SPSS數(shù)學(xué)統(tǒng)計分析軟件分析了各項指標(biāo)之間的相關(guān)性。同時采用Pearson系數(shù)(rp)表征各項指標(biāo)的關(guān)聯(lián)程度，Pearson系數(shù)為正值時表示指標(biāo)之間具有正相關(guān)，Pearson系數(shù)為負(fù)值時表示指標(biāo)之間具有負(fù)相關(guān)，當(dāng)P<0.05時可以認(rèn)為指標(biāo)之間具有顯著的相關(guān)性。其中在地區(qū)性質(zhì)中，取住宅為1、商業(yè)為2、工廠為3進(jìn)行分析;排水體制中分流制為1、合流制為2進(jìn)行分析。分析的結(jié)果如表6所示。
從表6可以分析得出：
(1)含水率與有機質(zhì)、懸浮物具有顯著的正相關(guān)關(guān)系，顯著水平分別在0.01和0.05水平，即含水率越高，通溝污泥所含的有機質(zhì)和懸浮物越高;含水率與比重具有顯著的負(fù)相關(guān)性(P<0.01)，含水率與灰分具有負(fù)相關(guān)關(guān)系。
(2)含水率與地域分布具有負(fù)相關(guān)關(guān)系，但是其關(guān)聯(lián)程度較低(關(guān)聯(lián)系數(shù)為-0.178)。我們把市中心作為1看待，外環(huán)內(nèi)為2，外環(huán)外為3，郊區(qū)為4，按照上述劃分進(jìn)行不同區(qū)域的平均化處理，通過SPSS分析可以得出含水率與地域分布具有負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.489，表明郊區(qū)的通溝污泥含水率低，從郊區(qū)到市中心的通溝污泥含水率隨著區(qū)域的變化具有逐步升高的趨勢。含水率與地區(qū)性質(zhì)具有負(fù)相關(guān)關(guān)系，即住宅和商業(yè)地區(qū)的污泥含水率較高，而工廠區(qū)域的通溝污泥含水率較低，主要原因是生活污水產(chǎn)生的污泥含水率較高而生產(chǎn)廢水產(chǎn)生的污泥含水率較低的原因。
(3)有機質(zhì)和灰分、比重具有負(fù)相關(guān)關(guān)系，即有機質(zhì)含量越高，灰分含量越低，同時污泥的比重越小;有機質(zhì)和懸浮物具有顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，即懸浮物的含量越高，有機質(zhì)所占的比例越高�；曳趾捅戎鼐哂姓嚓P(guān)關(guān)系，即灰分含量越大，污泥的比重也越大;灰分與地域分布具有正相關(guān)關(guān)系，即隨著市中心至郊區(qū)的遷移中，灰分的含量越高，表明無機物質(zhì)在通溝污泥中的含量越高。
(4)密度與懸浮物含量具有負(fù)相關(guān)關(guān)系，即懸浮物含量越大，通溝污泥密度越小;密度與地區(qū)性質(zhì)具有正相關(guān)關(guān)系，即住宅和商業(yè)地區(qū)的通溝污泥密度小，而工廠區(qū)域的通溝污泥密度較大;密度與地域分布也具有正相關(guān)關(guān)系，即市中心的通溝污泥的密度較小，而郊區(qū)的通溝污泥的密度較大。
3.2.3通溝污泥自然沉降含水率變化分析
我們對廣粵路、虬江路通溝污泥站泥樣進(jìn)行自然沉降分析。廣粵路新鮮通溝污泥試樣含水率為77.0%、容重為1.38kg/m³，虬江路通溝污泥試樣含水率為79.9%、容重為1.43kg/dm³。對廣粵路和虬江路兩個通溝污泥試樣采用不同的靜沉?xí)r間，傾出上清液后，測定試樣的含水率，結(jié)果表示于圖1和圖2中。
由圖1、圖2可知，通溝污泥經(jīng)過一定時間的自然沉降，污泥含水率逐步降低，一般通溝污泥經(jīng)過24h左右的沉降含水率可降至70.0%以下，表明通溝污泥可以通過重力濃縮進(jìn)一步降低含水率，有利于通溝污泥的轉(zhuǎn)運和處置。
4 結(jié)論及建議
污泥的出路決定了需要采用的污泥處置技術(shù)，根據(jù)上海市通溝污泥的物理、化學(xué)、生化及性狀測試分析結(jié)果，結(jié)合上海的資源環(huán)境條件及經(jīng)濟(jì)社會情況，通溝污泥潛在的最終出路主要為污泥衛(wèi)生填埋、建材利用二個方面。在建材利用方面，目前存在著用作建筑用砂、水泥骨料和市政道路基層材料的潛在可行性。
綜合表7評價，通溝污泥的混合填埋處置方案雖然采取了減量化措施，但實質(zhì)上仍是污染物的二次轉(zhuǎn)移，在占用大量寶貴土地資源的同時又造成了二次污染，這種處理模式和上海大都市的形象及不相稱，也是不符合科學(xué)發(fā)展觀的，在近期條件限制的情況下，只可作為臨時措施考慮。
上海通溝污泥含砂比例小、顆粒細(xì)，導(dǎo)致分離難度大、利用范圍小，因此如作為建筑用砂需進(jìn)行詳細(xì)的成本分析，兼顧效益，合理考慮剩余污泥的出路，慎重選擇。
通溝污泥作為水泥骨料和道路三渣考慮了資源化循環(huán)利用以及二次污染的問題，同時產(chǎn)品出路有保障，符合可持續(xù)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的模式，可以予以推廣。
微信對原文有刪減。原文標(biāo)題“上海市通溝污泥污染物指標(biāo)檢測和分析”;作者：張強、張杰、莊敏捷、劉波;作者單位：上海市排水管理處同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院�？怯凇督o水排水》2018年第8期
