生活污水处理装置污泥重金属及营养指标与城镇污水厂污泥的对比研究

李现瑾，谢一枭，任 亮，薛 楠，王厚伟

（江苏中车环保设备有限公司，江苏 常熟 215557）

随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，我国农村生活污水排放量不断增加，未经处理或处理不当的生活污水随意排放，导致水体污染，同时也严重损害了农村的生态环境[1]。因此，农村生活污水的治理已经被列为国家发展战略，“十三五”规划明确提出了“全面推进农村人居环境整治，加大农村污水治理”的建设目标。

农村生活污水是指农村家庭生活产生的废水，包括厨房用水、厕所用水、洗涤用水等。在日本，农村生活污水处理归属于净化槽事业，主要针对独栋住宅，处理对象的人口规模为10 人以下。至2012年，日本建成的净化槽超过860 万个。人们在使用净化槽的过程中一般不设置化粪池，导致净化槽内聚集一定量粪便污泥，并且净化槽处理过程中因有机物的转化会生成一定量的有机污泥。因此，要实现净化槽对生活污水处理的彻底性和可持续性处理，必须对生成污泥进行及时、合理的处理与处置。

在国内，净化槽要满足《户用生活污水处理装置》（CJ/T 441—2013）相关要求。生活污水处理装置污泥的应用工况不同于城镇污水处理厂，其污泥的性质与一般城镇污水厂的污泥可能会有显著区别。因此，本研究对生活污水处理装置产生污泥的重金属和营养指标进行了分析，并与城镇污水处理厂剩余污泥进行对比。

1 试验方法

1.1 生活污水处理装置

本研究采用处理规模为1 m3/d 的生活污水处理装置产生的污泥为研究对象。该生活污水处理装置运用A/O 接触氧化工艺，在污水处理的过程中，生活污水处理装置内部（主要是夹杂物去除槽）会逐渐积累很多污泥，当达到清扫操作要求时，需要吸污清理，如图1所示。

1.2 生活污水处理装置污泥及取样方法

本研究选取上海市周边5 个镇正常使用的生活污水处理装置随机取样，其中，一个镇随机选取4 台设备，其他4 个镇每镇随机选取1 台设备，每个设备取样1 kg，取样位置（以浮泥为例进行分析）如图1所示。样品采用密封袋密封后，送实验室检测。

图1 生活污水处理装置结构及污泥情况

1.3 污泥检测方法

本研究对每个样品的重金属指标（镉、汞、铅、铬、砷、镍、锌、铜）和营养指标（有机物、总有机碳、pH、总氮、总磷、总钾）进行第三方检测。

2 结果与讨论

2.1 生活污水处理装置污泥的重金属分析

由表1可知，本次调研分析的8 个样本中，污泥中镉的含量范围为0.23～0.68 mg/kg，汞的含量范围为0.01～9.70 mg/kg，铅的含量范围为0.65～7.67 mg/kg，铬的含量范围为21.30～26.56 mg/kg，砷的含量范围为1.13～3.33 mg/kg，镍的含量范围为0.65～15.63 mg/kg，锌的含量范围为14.87～175.81 mg/kg，铜的含量范围为3.47～97.87 mg/kg。由此可见，上海市周边农村分散式生活污水处理装置产生的剩余污泥，其各个点位的污染物指标具有较大的差异性；在未经任何处理的情况下，除汞以外的指标，均能达到《城镇污水处理厂污泥处理农用泥质》（CJ/T 309—2009）要求的A 级泥标准。本次调研分析的8 个样本中，汞指标的平均值为2.85 mg/kg，即以上8 个样品均匀混合，污泥中汞含量可以达到上述行业标准要求的A 级泥标准。

本次调研的8 个样本中，1-1、1-3 号样本，汞含量分别为7.78 mg/kg、9.7 mg/kg，分别为《城镇污水处理厂污泥处理农用泥质》（CJ/T 309—2009）要求的A 级泥标准的2.59 倍、3.23 倍，但是可以达到该行业标准的B 级泥标准。生活小区是市政污水处理厂进水汞的主要来源，这与小区居民的生活习惯和生活水平有很大关系，污水中的汞大部分迁移到化粪池的沉积物中。由此可见，生活污水处理装置污泥中汞含量存在差异性，个别点位污泥中的汞含量较高，这是合理的。

表1 生活污水处理装置污泥的重金属含量

2.2 生活污水处理装置污泥的营养指标分析

由表2可知，本次调研分析的8 个样本中，污泥中有机物含量范围为518.20～989.60 g/kg，pH的范围为6.80～7.30，总钾含量范围为448.06～947.04 mg/kg，总氮含量范围为48.3～90.0 g/kg，总磷的含量范围为228.02～975.78 mg/kg。由此可见，农村分散式生活污水处理装置产生的剩余污泥，其各个点位的营养指标具有较大的差异。

生活污水处理装置污泥中的有机物含量、pH、氮磷钾含量分别可以满足《城镇污水处理厂污泥处理农用泥质》（CJ/T 309—2009）的相关要求，即有机物含量≥200 g/kg（干基）、pH=5.5～9.0、氮磷钾含量≥30 g/kg（干基）。

本调研分析的8 个样本中，生活污水处理装置污泥中碳氮比（总有机物/总氮）的含量范围为10.50～266.00，平均值为48.88，以上8 个样品均匀混合，生活污水处理装置污泥中碳氮比可以满足堆肥的控制碳氮比，即20～35。

表2 生活污水处理装置污泥的营养指标

2.3 生活污水处理装置污泥与城镇污水处理厂剩余污泥的对比分析

城镇污水处理厂污泥中的有关重金属含量分别为本次调研分析的8 个样本的镉含量均值的4.02～5.60 倍，汞含量均值的0.74～1.96 倍，铅含量均值的17.51～22.52 倍，铬含量均值的3.90～11.16 倍，砷含量均值的11.28～16.19倍，镍含量均值的3.52～14.72 倍，锌含量均值的12.41～21.05 倍，铜含量均值的6.98～15.72 倍[2]。由此可见，生活污水处理装置污泥中的重金属含量均远小于城镇污水处理厂剩余污泥中的重金属含量。城镇污水处理厂处理的污水有可能混入工业废水，从而对污泥的循环利用造成影响。但对于农村地区分散型污水处理设施，污泥处理可优先考虑资源化利用。生活污水处理装置污泥中有机物、总氮的含量均大于城镇污水处理厂剩余污泥的含量，总磷含量小于城镇污水处理厂剩余污泥的含量，总钾含量低于城镇污水处理厂剩余污泥的含量。

3 结论

农村分散式生活污水处理装置产生的污泥，其重金属指标具有较大的差异性；生活污水处理装置污泥的均匀混合样本中的重金属含量可以达到《城镇污水处理厂污泥处理农用泥质》（CJ/T 309—2009）要求的A 级泥标准。农村分散式生活污水处理装置产生的污泥，其营养指标具有较大的差异性；生活污水处理装置污泥的营养指标均能满足上述标准要求。生活污水处理装置污泥的重金属含量较低，有机质、总氮含量较高、总钾、总磷含量较低，与一般城市污水厂剩余污泥区别较大。