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污泥的土地利用是城市污泥处置的重要方式。由于其高毒性和持久性,污泥中的重金属已经成为污泥土地利用的主要限制因素。本文研究了焦作市污水处理一厂各工艺单元污泥以及污泥堆肥原料和产品中甲基汞和总汞的含量,以及Cu、Pb、Ni、Cd、Cr、Zn、As等重金属的含量和赋存形态,得出以下主要结论: 1.甲基汞普遍存在于污水厂各工艺单元的污泥中,其含量为5.08±2.20ng/g~19.12±3.26ng/g,污泥中甲基汞含量随时间不同而有所变化,4月污泥中的甲基汞含量明显高于11月。在污泥堆肥原料和产品中也检测到了甲基汞,其含量分别为1.64±0.05ng/g和2.46±0.09ng/g,堆肥前后甲基汞含量的变化幅度不大。 2.城市污泥中总汞的含量表现出随时间的差异性,其含量范围为1859.45±183.21ng/g~6085.08±294.37ng/g。沉砂池污泥中总汞含量最低,日均值为2148.26ng/g,而二沉池污泥、浓缩池污泥和压滤污泥中总汞含量相对较高,日均值分别为4598.82ng/g、4848.26ng/g、4886.66ng/g,其日变化情况较复杂,没有明显的规律性,且4月污泥中总汞的含量均高于11月。污泥堆肥原料和产品中的总汞含量分别为979.96±42.06ng/g和1076.38±163.12ng/g,远远低于我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBl8918-2002)规定的污泥农用时污染物的控制标准限值。 3.污泥和堆肥产品中汞的BCR逐步提取实验发现,污泥中汞的形态以残渣态为主,占总量的64.77%~84.23%,其次为腐植酸结合态,占总量的15.05%~33.67%,还含有少量的可交换态/水/酸溶解态、可氧化态和可还原态,总体上化学稳定性较强,生物有效性较弱。污泥堆肥产品中的汞主要以腐植酸结合态和残渣态为主,分别占56.68%~58.81%和39.89%~42.24%,还有少量的可氧化态,以及极少量的可还原态、可交换态/水/酸溶解态,且堆肥前后汞的形态分布比例相接近,相对比较稳定。 4.污泥中重金属的含量依次为:Zn>Cr>Pb>Cu>As>Ni>Cd,其中,Zn、Cr、Pb、Cu、As和Ni的平均含量分别为1513.00ng/g、277.08 ng/g、92.23 ng/g、87.25 ng/g、32.95 ng/g和22.35 ng/g,均在我国农用污泥控制标准范围内。二沉池污泥、浓缩池污泥和压滤污泥中 Cd的含量为12.41±1.04ng/g~14.00±0.63ng/g,超过我国污泥农用在酸性土壤中最高容许含量的2倍多,在污泥农用时需要关注镉的污染问题。 5.污泥中Cu、Pb、Ni、Cd、Cr和Zn的逐步提取实验表明,不同重金属元素的形态分布比例有所不同。其中,Cr、Cd、Pb主要以残渣态形式存在,分别占63%~88%、59%~74%、76%~78%;Cu、Zn主要以残渣态和腐植酸结合态为主,占31%~62%、17%~49%,其次为可氧化态,占11%~29%;As以残渣态和腐植酸结合态为主,分别占45%~54%、38%~40%;Ni以腐植酸结合态为主,占57%~66%。沉砂池污泥中Ni的水溶/可交换态仅为4%,而二沉池污泥、浓缩池污泥和压滤污泥中则为18%左右,生物有效性较高。