石河子城市污泥金属元素的测定研究
摘要：通过对石河子城市污泥金属元素的测定，获得石河子城市污泥金属元素的种类及含量数据，研究石河子城市污泥金属的特性，为石河子城市污泥的后期研究奠定基础。
关键词：污泥；金属；重金属
Abstract:Through determining Shihezi municipal sludge metal elements, then obtaining the metal type and content of Shihezi municipal sludge. Study Shihezi municipal sludge metal characteristics, and lay the foundation for the later study of Shihezi city sludge.
Keywords: Municipal Sludge; Metallic Element; Metallic Content
中图分类号： P618.5 文献标识码：A 文章编号：
随着中国城市社会经济的快速发展，污水处理厂的数量迅速增加。目前每年产湿污泥达1000万t。农田施用是污泥处理的主要方式，约占到污泥总量的45％[1-2]。但是由于污泥中存在大量的重金属物质，使得污泥的利用率很低，绝大多数污泥被填埋废弃。
本项目针对石河子污水厂城市污泥对城市污泥的金属含量进行测定，得出石河子市城市污泥的金属含量，对城市污泥经济、合理、高效、与环境相容的污泥处置技术具有重要的理论和现实意义[3-4]。
1 材料和方法
1.1材料
污泥来源：石河子市北区污水处理厂脱水污泥，棕黑色，土腥味。
试验污泥处理及保存：将石河子市北区污水处理厂脱水污泥，自然风干后，用研钵磨碎，过２mm筛，于棕褐色瓶中密闭，4℃保存。待测。
实验仪器：ICP-6300电感耦合等离子体发射光谱仪、微波器、分析天平。
1.2 实验方法
本实验用等离子发射光谱法测定金属元素及含量。
具体步骤：（1）将8只试管放入硝酸溶液中消毒浸泡24h；（2）分别将0.500g的污泥样品放入2只试管，用浓硝酸15ml、过氧化氢5ml浸泡，使污泥中的金属充分溶解，其他6只试管做空白对照，将8只试管放入300℃～500℃高温高压的微波器中加热1h；（3）将8只试管拿出加热器，放在电炉上进行赶酸，过程为2～3h，温度设置为160℃～200℃；（4）赶酸完毕后，用蒸馏水将试管内的残渣定容至50ml；（5）标准溶液制备。铁标准溶液两种，浓度分别为10mg/kg和20mg/kg ；钙、钾标准溶液两种，浓度分别为：50mg/kg和100mg/kg；镉、铬、铅、铜、锌标准溶液两种，分别为：1mg/kg和2mg/kg；（6）将标准溶液和待测液体放入ICP-6300电感耦合等离子体发射光谱仪中进行测定。
在实验过程中，为提高实验数据的精确性，增强可靠度，试验的每个样品设置3个平行样, 结果以平均值表示。
2 结果与分析
根据1.2实验方法测定的金属元素和含量如表1所示。
表1石河子城市污泥主要金属含量
|
元素 |
钙/Ca |
镉/Cd |
铬/Cr |
铁/Fe |
铅/Pb |
铜/Cu |
锌/Zn |
钾/K |
|
单位 |
mg/kg |
mg/kg |
mg/kg |
mg/kg |
mg/kg |
mg/kg |
mg/kg |
mg/kg |
|
含量 |
35158 |
3.15 |
59.99 |
11338.69 |
123.01 |
117.11 |
482.36 |
953.479 |
由表1结果可知，石河子城市污泥中金属元素较多，有8种，其中相对密度大于5g/cm3的毒性显著的金属有铬、铅、镉，有一定毒性的一般重金属有锌、铜。植物生长需要的微量元素有铁、锌、铜，还有植物生长的营养元素钾[5-6]。
为了探讨石河子污水厂污泥含量对污泥资源利用的影响，将石河子城市污泥金属元素含量与《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》（CJ 248-2007）[7]、《城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质》（CJ/T 291-2008）[8]、《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》（CJ/T 309-2009）[9]指标对照，结果见表2。
表2 石河子城市污泥金属元素含量与《城镇污水处理厂污泥处》指标对照表
|
元素 |
限值/mg/Kg |
污泥测量值/mg/Kg |
|||
|
园林绿化用泥质 |
土地改良用泥质 |
农用泥质 |
|||
|
A级污泥 |
B级污泥 |
||||
|
锌/Zn |
＜4000 |
＜2000 |
＜1500 |
＜ 3000 |
482.36 |
|
镉/Cd |
＜20 |
＜20 |
＜3 |
＜15 |
3.15 |
|
铬/Cr |
＜1000 |
＜600 |
＜500 |
＜1000 |
59.99 |
|
铜/Cu |
＜1500 |
＜800 |
＜500 |
＜1500 |
117.11 |
|
铅/Pb |
＜1000 |
＜300 |
＜300 |
＜1000 |
123.01 |
由表2数据可知，石河子城市污泥金属元素污染浓度限值满足《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》（CJ 248-2007）、《城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质》（CJ/T 291-2008）的要求，具有作为园林绿化、土地改良用泥质的潜质。但是石河子城市污泥毒性显著的重金属元素镉（Cd）含量3.15mg/Kg超过《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》（CJ/T 309-2009）A级污泥不超过3mg/Kg标准限值，但满足B级污泥不超过15mg/Kg的要求。因此，按照《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》（CJ/T 309-2009）标准中A级污泥和B级污泥的施用场所可知，石河子污水厂城市污泥不能施用于蔬菜、粮食作物但可以施用于油料作物、果树、饲料作物，纤维作物。
3 结论
通过对石河子城市污泥的测定，得到石河子城市污泥金属元素的种类及含量。将污泥种类及含量与《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》（CJ 248-2007）、《城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质》（CJ/T 291-2008）、《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》（CJ/T 309-2009）金属污染物浓度限值相比对，从金属元素的角度得出石河子城市污泥具有作为园林绿化、土地改良、农用B级泥质的潜质，有一定的利用价值。
参考文献：
[1] 王硕,鲍建国等. 城市污泥特性研究与园林绿化利用前景分析[J].环境科学与技术,2010,6,33(6E):238-242.
[2]梁丽娜,黄雅曦,杨合法,等.污泥农用对土壤和作物重金属累积及作物产量的影响[J].农业工程学报,2009,25(6):81-86.
[3] 郝晓地,张璐平,兰荔.剩余污泥处理/处置方法的全球概览[J].中国给水排水, 2007, 23(20): 1-5.
[4] 郭广慧,杨军.中国城市污泥的有机质和养分含量及其变化趋势[J].中国给水排水,2009,25(13):120-121.
[5]余杰,田宁宁,王凯军.我国污泥处理、处置技术政策探讨[J].中国给水排水2005,21(8).
[6]杨志海,孙玉焕.污泥土地利用的重金属风险及其削减途径[J].广西轻工业,2007(1):103—105.
[7] CJ 248-2007.《城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质》[S]. 北京:中国标准出版社,2007:3.
[8] CJ/T 291-2008.《城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质》[S]. 北京:中国标准出版社,2008:8.
[9] CJ/T 309-2009.《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》[S]. 北京:中国标准出版社,2009:8.
作者简介：胡兆阳（1993~），男，汉族，河南省长葛市人，石河子大学水利建筑工程学院2010级给水排水专业。
通讯作者简介：徐凤(1980-)，女，汉族，祖籍：河南许昌，硕士，讲师。研究方向：水处理和污泥资源化研究。工作单位：石河子大学水利建筑工程学院给水排水系。通讯地址：石河子大学水利建筑工程学院给水排水系，邮编：832003
基金项目：石河子大学第十期（2012年度）大学生研究训练计划（SRP），项目编号：SRP2012131
转载请注明来自：http://www.uuqikan.com/zhishichanquanlw/793.html
