生化污泥危险特性鉴别实例分析

贾彦来，王京敏

（山东省产品质量检验研究院，济南 250102）

某经济开发区综合污水处理厂设计处理规模为7 500 m3/d，它主要接收该经济开发区化工企业的工业废水和生活污水。依据环评批复要求，该污水处理厂需要对污泥危险特性进行鉴别。根据化工企业特点，该污水处理厂接纳废水分为两类，即综合废水和难降解化工废水，其中综合废水包括生活污水和常规工业废水。综合废水经格栅、曝气沉砂池处理后，会同格栅处理后的难降解化工废水，经“水解+厌氧-缺氧-好氧（A2O）+絮凝沉淀+消毒”工艺处理，出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A 标准，工艺流程如图1所示。该污水处理厂污泥产生点位为水解酸化池、二沉池和高效沉淀池[1-3]，其中产生污泥均为生化污泥，它们经污泥泵汇合至污泥浓缩池浓缩，再经调理池添加熟石灰、絮凝剂后，经板框压滤机压滤，产生脱水污泥（含水率约60%），脱水污泥即为本次危险特性鉴别对象。

图1 污水处理厂工艺流程

1 污水处理厂纳管企业废水污染物识别

该污水处理厂实际废水处理量为5 000 m3/d，其中，工业废水占80%，生活污水占20%。它有7 家典型纳管企业，涉及化学原料和化学制品制造业、医药制造业、无机酸制造业、有机化学原料制造业、金属表面处理及热处理加工业、汽车零部件及配件制造业等，废水污染物识别结果如表1所示。该污水处理厂的主要原辅材料有熟石灰、聚丙烯酰胺（PAM）、聚合氯化铝（PAC）和复合碳源，经鉴别，污水处理过程相关的污染物主要有重金属、丙烯酰胺。

表1 纳管企业废水污染物识别

2 污泥危险特性初筛

根据《固体废物鉴别标准 通则》（GB 34330—2017），污水处理厂污泥是环境治理和污染控制过程中产生的物质，它是水净化和废水处理产生的污泥，不属于不作为固体废物管理的物质，依此判定脱水污泥属于固体废物。该综合污水处理厂接纳的废水均达到《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T 31962—2015），满足自身进水水质要求，待鉴脱水污泥不属于《国家危险废物名录（2021年版）》所列的相关污泥。

根据《危险废物鉴别技术规范》（HJ 298—2019），生产工艺过程产生的固体废物应在固体废物排（卸）料口采集。水解酸化池、二沉池及高效沉淀池产生的污泥均为生化污泥，污泥性质相近，不适用于《危险废物鉴别标准 通则》（GB 5085.7—2019）的混合后判定规则，不需要在各个产泥点位分别采样。它们混合浓缩后，经调理池及板框压滤机进一步处理，产生脱水污泥，故脱水污泥为危险特性初筛对象。初筛期间，对脱水污泥的pH、急性毒性、遇酸反应性等指标进行检测分析，同时利用气相色谱质谱联用仪（GC-MS）、电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）进行定性及半定量扫描[4-6]。

2.1 腐蚀性、急性毒性和易燃性初筛

腐蚀性初筛结果表明，脱水污泥pH 介于7.56～8.35，呈碱性，检测值不超标，但pH 为判断脱水污泥腐蚀性的基本指标，将其纳入鉴别方案。急性毒性初筛期间，采集3 个脱水污泥样品，进行口服毒性的半数致死量（LD50）检测，检测结果显示，LD50均大于2 000 mg/kg，脱水污泥不具有急性毒性。易燃性初筛结果表明，脱水污泥含水率为80%左右，不含易燃物质，不具有易燃性。

2.2 遇酸反应性初筛

该污水处理厂接纳废水可能含有硫离子，废水处理过程中，微生物活动可能引入氰根离子。根据脱水污泥硫离子、氰根离子总量，按最不利原则折算，硫化氢和氰化物的最大占标率分别为6.8%、12.3%，均远低于相关标准限值。硫离子是接纳废水的特征污染物，氰根离子产生于废水处理过程的微生物活动，超标率极低，将硫离子纳入鉴别方案，氰根离子采取随机抽测形式纳入鉴别方案。

2.3 浸出毒性初筛

采集8 个脱水污泥样品，对可能涉及浸出毒性的19 个指标（镉、铜、苯、甲苯等）进行定量检测及GC-MS、ICP-MS 定性及半定量扫描。定量检测结果表明，镉、总铬、六价铬、镍和有机物均未检出，汞最大值为1.01×10-3mg/L，砷最大值为1.75×10-3mg/L，无机氟化物最大值为0.35 mg/L，因污水处理厂纳管废水的镉、总铬、六价铬、镍、汞含量很低，超标率也很低，不再纳入鉴别方案。铜、砷、苯、甲苯、苯并[a]芘等其他指标为脱水污泥的特征污染物，虽然检测值较低，但仍需要将其纳入鉴别方案。此外，浸出氰化物以氰化物总量数据进行折算评价，按最不利原则，假定氰根离子全部浸出，折算最大值为2.98 mg/L，仍不超标，采取抽测氰根离子总量的形式进行折算考察。除定量检测项目外，ICP-MS 定性及半定量扫描出硒、银，按最不利原则进行折算，将硒纳入鉴别方案。GC-MS 扫描出四氢呋喃、甲苯和苯。综上，列入鉴别方案的浸出毒性检测指标有铜、砷、铅、硒、钡、锌、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、苯、甲苯、乙苯、苯酚、苯并[a]芘、四氯乙烯和无机氟化物。

2.4 毒性物质含量初筛

采集8 个脱水污泥样品，对镉、铬、镍、汞、氟化物、石油溶剂、苯等32 个指标进行定量检测及ICP-MS、GC-MS 定性及半定量扫描。定量检测结果表明，镉、铬、镍、汞、钛、锰、锑、锡和钯的检测值均较低，占标率较低，不列入鉴别方案，其他定量分析项目（氟化物、铜、石油溶剂等）检测值较低或未检出，均不超标，因它们是脱水污泥的特征污染物，纳入鉴别方案。此外，根据污水处理厂使用的絮凝剂产品标准及使用量（聚丙烯酰胺），估算脱水污泥丙烯酰胺单体最大含量远低于0.3%，丙烯酰胺不再纳入鉴别方案。除定量检测项目外，ICP-MS 定性及半定量扫描出钒、钴等7 种金属元素，根据风险最大化原则进行折算，占标率较低，不再将其纳入鉴别方案。另外，结合毒性物质可能的存在形式，兼顾风险最大化原则，选择氰化锌、氟化锌、氟化铅、磷酸铅、三碘化砷、砷酸钠、氰化钡、石油溶剂、二氯甲烷、环氧丙烷、环氧乙烷、环氧氯丙烷、正丁醇、叔丁醇、DMF、溴甲烷、苯胺、甲醇、4-甲基-2-戊酮、苯、苯并[j]荧蒽、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、二苯并[a,h]蒽，对脱水污泥的毒性物质进行含量初筛。

3 污泥危险特性鉴别

根据《危险废物鉴别技术规范》（HJ 298—2019）、《工业固体废物采样制样技术规范》（HJ/T 20—1998），脱水污泥采样周期为1 个月，共采集32 个脱水污泥样品。一是腐蚀性。检测结果显示，脱水污泥pH 最大值为11.68，最小值为9.25，均不超标，根据《危险废物鉴别标准 腐蚀性鉴别》（GB 5085.1—2007），待鉴脱水污泥不具有腐蚀性。二是遇酸反应性。按风险最大化原则，分别以硫离子、氰根离子总量折算，脱水污泥氰化氢均不超标，硫化氢超标样品数为3 份，小于《危险废物鉴别技术规范》（HJ 298—2019）规定的最大超标样品数（8 份），待鉴脱水污泥不具有遇酸反应性。三是浸出毒性。根据检测结果，铜、砷、无机氟化物等均不超标，脱水污泥不具有浸出毒性。四是毒性物质。根据检测结果，毒性物质氟化物、石油溶剂、苯均未超标，待鉴脱水污泥毒性物质含量不具有危险特性。根据检测结果，结合危险废物鉴别的相关标准，该污水处理厂脱水污泥不具有危险特性，为一般固体废物[7-9]。

4 结论

本文结合具体案例，识别污水处理厂纳管企业废水污染物，对污泥危险特性进行初筛，然后根据检测结果鉴别污泥危险特性，为同类型污水处理厂污泥危险特性鉴别提供参考。污泥既是一种固体废物，也是一种有利用价值的二次资源，污泥可作为原料应用于建筑材料生产中，如陶粒、免烧砖等，实现减量化、无害化与资源化处置。研究表明，陶粒生产工艺能够实现污泥中污染物的惰性化和稳定化处理[10-11]。陶粒制品作为工业固体废物的再生产品，具有广阔的市场前景。随着《污泥陶粒》（JC/T 2621—2021）的发布实施，要做好污泥危险特性鉴别，保障污泥陶粒的无害化应用，引导我国陶粒企业进行原材料结构转型，促进陶粒企业消纳各种污泥，实现污泥处置的减量化、无害化与资源化，同时促进陶粒行业由资源消耗型向环境友好型发展。