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上海市社会发展和经济增长导致城市污水处理厂污水处理量和污泥产量水涨船高。上海市水务局印发《上海市污水处理系统专业规划修编(2020年)》、《上海市污泥处理处置规划(2020年)》(草案)应对日益严峻的污水、污泥处理工作,规划指出目前上海市污泥的主要出路有用作园林绿化用土、滩涂填土、盐碱地改良和制作肥料。但实际操作中缺乏经济可行的技术路线,使得污泥难以满足处置要求,引发运输过程中违法抛弃或违法倾倒等问题。污泥的任意排放势必对海洋造成污染。 本研究以上海 LG(临港)、QP(青浦)、ZP(周浦)污水污泥作为研究对象,通过单因素实验和正交实验,研究了盐度、pH、固体浓度效应对污泥中的污染物的释放的影响;通过模拟污泥在海水中的长期释放,探索污泥磷和重金属铜和铅在海水作用下的溶出情况。最后将污泥重金属含量、重金属溶出浓度与海洋沉积物质量标准和疏浚物海洋倾倒筛分水平进行比较,发现本研究中的3种污泥会对海洋造成污染,不宜直接进行海洋倾倒处置。 理化性质分析表明污泥样品的pH值在6.23-6.9范围,污泥含水率在69.57%~83.20%范围,污泥平均粒径分别为322.69μm~183.56μm。QP污水厂污泥的烧失量远高于LG和ZP污水污泥。污泥样品的总磷、总氮含量低于我国平均水平。污泥中重金属Cu含量在116.04~316.68 mg/Kg范围,Pb在13.13~37.02mg/Kg范围,QP污泥Cu含量高于我国平均水平。 3种污泥样品的磷含量各不相同,而磷形态分布却相似:IP是主要的磷形态,NAIP是主要的无机磷形态,均占IP的63%以上。TP与NAIP和AP的相关性较好,相关系数大于0.90,而与OP的相关性最差,说明此3种污泥TP含量主要受NAIP和AP的影响,且NAIP影响更大。 单因素实验表明,污泥中的磷在酸性、中性和碱性环境都有释放。温度对污泥磷的释放具有一定的影响,低温环境下,污泥向上覆水释磷量比较少,温度升高,磷释放强度随之增大;随着固体浓度的增加,污泥磷释放量也随之增加;而5个盐度(15~35)水平下,污泥磷的释放量差异不大。 正交实验表明,固体浓度对污泥磷释放有显著效应,盐度对污泥磷释放有效应,而本实验中没有观察到 pH(6~9)分组对污泥磷释放具有统计学意义,盐度、固体浓度、pH两两之间无交互作用。磷溶出浓度随着污泥浓度的增加而升高,最大溶出浓度的组合是盐度20、污泥固体浓度5g/L。 温度对重金属的释放影响明显,温度较高时(28±1℃)的Cu、Pb释放量大于低温(5±1℃)环境下的释放量,并且Cu和Pb到达平衡浓度的时间不同。不同污水厂污泥的重金属释放规律有差别,除了与金属总量有关,还有可能与不同污水厂的处理工艺的不同有关,但具体机理本文尚未深入研究。 长期释放实验表明,相比弱酸性和中性环境,碱性更利于剩余污泥中磷的快速释出。重复资料测量分析表明,盐度在20~35范围对污泥磷的释出的影响无明显差异、pH在6.5~8.5范围对污泥磷的释出的影响无明显差异。但固体浓度效应显著,固体浓度越大,磷释放量越大且越快达到平衡。盐度对污泥重金属释放有显著效应,金属Cu、Pb的释放量随着盐度的增加而升高,并且盐度越大,越快达到平衡浓度。