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1、北京市污水处理厂污泥特性分析_pH值论文导读 : ：未经恰当处理处置的污泥进入环境后。北京市污泥产量达103.5 万 t （含水率 80%）。值。有机质、氮、磷、钾的含量有差异。论文关键词：污泥，含水率， pH值，有机质，重金属含量 1城市化进程的加快，城市污水处理率正在快速提高，城市污水处理厂的污泥产量随之急剧增加 1-4。未经恰当处理处置的污泥进入环境后，直接对土壤、水体、大气产生二次污染，对生态环境和人类活动构成威胁5-7 。由于污泥中有机物、营养元素含量比较高，尤其是氮、磷、钾等，如何处理利用是生态环境学科的一个重要课题。据统计， 2008 年，北京市年污水排放量33为 13.4 亿
2、mpH值，污水处理率达78，年污水处理量为 10.5 亿 m。其中，城33区年污水排放量 9 亿 m，污水处理率达 93，年污水处理量为 8.4亿 m；郊区年污水排放量348，年污水处理量为34.4 亿 m，污水处理率2.1 亿 m。根据北京城市总体规划（ 2004 年 -2020年），预计 2020 年，北京市年污水排33随着北京市放量 18 亿 m，污水处理率达 90%，年污水处理量16.2 亿 m。污水处理设施的增加、处理率的提高和处理程度的深化，污水处理厂的污泥产量急剧增加。 2008 年，北京市污泥产量达 103.5万 t （含水率 80%），其中，城区 86.6 万 t ，郊区 1
3、6.9 万 t 。根据北京城市总体规化（2004 年-2020年），预计2020 年，北京市全年污泥产量将达200 万 t （含水率 80%）论文的格式。由于污泥中含有大量的有机物、营养元素等pH 值，因此污泥的资源化利用受到人们的关注，如污泥农业利用、土地利用、建筑利用和园林绿化利用等 8-12 。为此，分析污泥的性质是科学合理地进行污泥处置与资源化的前提条件。1 材料与方法对北京市的污水处理厂进行调查研究，考察各污水处理厂的基本运行情况。以黄村、房山城关、良乡、门头沟、延庆夏都、昌平、密云、平谷、怀柔、顺义李桥、亦庄等11 家污水处理厂的生污泥作为样品，分别对含水率、 pH值、有机质等养分
4、和重金属含量等理化性质进行化验测定分析。土壤理化分析按 GB/T 15618-1995 土壤环境质量标准（ Environmental quality standard for soils）规定执行。其中 pH 用GB/T 6920-1986 方法 pH测试仪测定，全氮用NY/T 53-1987 测定，全磷用 NY/T88-1988 测定，全钾用 GB 9836-1988 测定，重金属用 GB 15618-1995 测定。2 结果与分析2.1 pH 值pH 值对污泥处理来说是十分重要的条件。一般认为，发酵在 pH6-9 范围内进行，且最佳 pH 值在 8 左右。研究表明 13，国内污水处理厂的
5、污泥 pH 值均在 69 之间，总碱度为 1626mg/L左右。pH对重金属的稳定性有着非常重要的作用。重金属各种状态的稳定性对环境条件（主要是 pH 值、离子强度）变化的敏感程度顺序为吸附及离子可交换态氢氧化物碳酸盐结合态硫化物及有机结合态。虽然重金属的碳酸盐态、氢氧化物络合态的稳定常数比有机络合物的大，但由于易受pH值变化的影响，因此其稳定性反而不如有机络合物，而重金属硫化物不论从其稳定常数，还是从其对pH值变化的敏感程度看，都具有较强的稳定性。正是基于这一特性pH值，目前在稳定污泥重金属危害性方面，也可将污泥中一些稳定性差的易受pH 值变化影响的重金属化合物转化为稳定性较好的受pH值变化
6、影响小的重金属硫化物，以提高污泥农用的安全可靠性。本研究采集污泥的 pH值在 6.717.51（表 1），在土地利用（农用、园林绿化、土地改良等）中施用，不会对土壤的酸碱度造成大的影响。但是污泥含水量较高（平均为82.73%），不宜直接施用。 表 1 北京市污水处理厂污泥营养成分 g/Kg Table 1 Nutrient content of thesewage in wastewater treatment plant in Beijingg/Kg污水厂名称pH含水量 （）总氮总磷总钾有机质有机物全盐量Name of wastewater treatment plantpH valueMo
7、isture rateTotal NTotal PTotal KOrganic matter黄村 Huangcun7.3879.4951.737.27.2561.0600.721.7房山城关 Fangshan Chengguan7.5172.4628.723.18.6313.5379.49.0良乡 Liangxiang7.3383.9442.854.46.3441.2510.314.1门头沟 Mentougou6.9784.0353.054.38.0565.7628.419.4延庆夏都 Yanqing Xiadu7.0785.7339.532.19.0434.9497.115.3昌平 Chan
8、gping6.7184.0556.649.19.3667.6704.926.8密云 Miyun7.1383.7345.341.45.3601.8611.320.6平谷 Pinggu7.0384.9553.155.98.9537.7633.634.0怀柔 Huairou6.9280.7239.345.411.2475.8511.712.2顺义李桥 Shunyi Liqiao7.4483.8342.146.09.7470.7504.812.0亦庄 Yizhuang7.0187.1355.261.38.1534.0632.217.8平均 Average7.1482.7346.1245.478.335
9、09.45564.9518.45注：数据来源于北京市水利科学研究所水生态中心2.2养分含量城市污泥中含有丰富的氮、磷和钾等营养元素，维持植物正常生长的多种微量元素 B 和 Mo等以及改良土镶结构的有机质及腐殖质，提高土雄的保水性能和保肥能力 14 。一般来说，在没有其它限制因素时，养分浓度越高，农业利用价值越大。总体上讲，城市污泥是一种富含有机质、高氮、高磷而低钾的有机肥， pH为中性或偏酸性，其养分含量高于一般禽畜粪便，矿化速度也比农家肥迅速 15 。北京市污水处理厂污泥营养成分含量（表1）中， 11 个污水处理厂的污泥因其来源及污水、污泥处理工艺不同，有机质、氮、磷、钾的含量有差异，但总体
10、上污泥是一种富含有机质（平均为 509.45 g/kg ）、高氮（平均为 46.12 g/kg ）、高磷（平均为 45.47 g/kg ）、低钾（平均为 8.33 g/kg ）的有机肥 pH 值，呈现出：“三高一低”的状况论文的格式。李艳霞 16 等对我国 16 个城市 29 个污水处理厂城市污泥养分的统计分析并与美国的城市污泥中养分进行比较，与国外污水污泥相比，我国城市污泥含有丰富的氮和磷等养分，且平均值均高于美国城市污泥，尤其是磷和氮含量普遍较高。与中国传统的农家肥猪粪、牛粪、鸡粪相比（表2），北京市污水处理厂污泥总氮和总磷的含量比纯猪粪高 120.6%和 407.4%，比牛粪高 176.
11、1%和 957.4%，比鸡粪高 97%和 3.89%；北京市污水处理厂污泥中钾的含量较低，相比纯猪粪、牛粪和鸡粪低 34.4%、 14%和 93.2%。因此，城市污泥作为肥料提供氮和磷可以优于猪粪及猪厩肥，但全钾含量偏低，施用城市污泥时应补充钾肥。 土壤有机质在土壤肥力中有其他元素不可代替的作用，常以它作为土壤肥力高低的指标；一般认为 1.7%为高肥力， 1.2%为低肥力 17 。城市污泥经堆肥后会形成大量腐殖质和许多己被植物吸收状态的营养物质，可以能够改善土壤结构，增加土壤肥力，促进作物生长。李艳霞等 16 对我国 16 个城市 29 个污水处理厂城市污泥养分的统计分析并与美国的城市污泥中养
12、分进行比较，我国污泥中有机质含量（ 384g/kg ）较美国（ 534g/kg ）低。但是 pH 值，北京市污水厂污泥有机质含量（ 509.45g/kg ）与美国（ 534g/kg ）接近。另外，北京市污泥中的有机质含量（ 509.15g/kg ）与传统农家肥相比，相当于纯猪粪有机质平均含量的71.3%；相当于牛粪有机质平均含量的80.3%；相当于鸡粪有机质平均含量的97.9%。表 2 传统农家肥的有机质含量及养分含量g/KgTable 2Organic matter and nutrientsconcentrations in traditional farm manure g/Kg项目总氮
13、 TN总磷 TP总钾 TK有机质 Organic matter城市污泥46.1245.478.33509.45猪粪平均值20.98.9611.2714牛粪 1816.74.309.50634鸡粪 1823.49.2916.1185202.3重金属含量在污水处理过程中，污水中50%80%以上的重金属通过细菌吸收、细菌和矿物颗粒表面吸附，以及无机盐（磷酸盐、硫酸盐）共沉淀等多种途径浓缩到产生的污泥中19 。而污泥中重金属种类和数量也因城市生活、生产特点的不同而异。城市污泥中主要含有Cu、Zn、 Cd、Ni 、Cr、Pb、 Hg和 As 等有害有毒重金属。研究发现，污泥中重金属的85%95%附着于生物团（细菌碎屑）上，5%15%存在于矿物颗粒和有机碎屑颗粒物上，很少一部分存在于可溶态和胶状的有机物质上19,20 。重金属有剂量小、危害大、易21,22富集等的特点，一直是限制污泥农业利用的最主要的因素。因此，污泥中潜在的重金属污染（ Cu、 Cd、Pb、Ni 和 Zn）得到了广泛的关注。即使是植物必须的微量元素， Cu和 Zn 等，其在土壤中的含量超过了一定浓度，也会对植物产生毒害作用。