污水处理厂汞的赋存形态及迁移转化探讨

污水处理厂汞的赋存形态及迁移转化探讨

何浩明

梅州市环境监测中心站514000

摘要：污水处理厂所处理的污泥中含有大量的汞，汞俗称水银，作为一种重金属，其具有较强的生物毒性，处理不当将会对人体健康造成损害。本文首先介绍了汞的来源和性质，然后对其迁移转化规律及赋存形态进行了分析，以期掌握汞的转化规律，为汞污染的控制工作提供有价值的参考。

关键词：污水处理；形态特征；迁移转化

1城市污水处理现状及汞的来源及性质

1.1城市污水处理现状

城市在进步和发展的同时，对污水排放的要求也越来越严格，加之污水处理量逐渐增多，大量污泥从中产生，从传统的污水处理方式来看，会产生体积比为0.3%左右的活性污泥，如果再进行深层次的处理，污泥量还会继续增加。污泥中的含水量相对较高，同时也含有一些营养物质和污染物质，对这些污泥不及时处理，势必会引起环境污染，增加空气中污染物的浓度。对污泥的处理方式有以下几种：其一，填埋处理。在寻找到合适的地点后，就可以将污泥进行填埋、固封，这种处理方式最为简便。其二，焚烧处理。通过热量处理污泥，可以最大化减少污泥量，但极容易将有害物质挥发到空气中。其三，土地利用。通过对污泥成分调查发现，污泥中含有大量的营养物质，是最好的施肥材料。其四，填海处理。快速减少污泥数量，也可以采取这种方法，但这种处理方式会破坏海洋系统，造成水质污染现象。

1.2汞的来源及性质

通常情况下而言，在工业、生活、医疗、实验室等相关领域所排出的废水，都有可能是一般污水处理厂汞的主要来源。例如以工业废水来说，一些化学原料及其制品制造业，或是相关冶金行业等，在它们所排出的工业废水当中，就都会含有一定量的汞。所谓的汞，也就是在生活中通常所提到的水银，它常温下呈现的是液态，且它还可以和诸多金属形成汞齐合金。在其实际存在形式方面，汞既有单质汞，也有一价汞、二价汞，而无机与有机的汞化合物，则主要是以二价汞为主。其中，有机汞化合物是指，汞和有机碳原子结合而成的化合物；而无机汞化合物则是指平常所提到的“汞盐”。需要特别指出的是，汞元素无法被降解或者分解，它对于人、环境都存在不同程度的危害。

2污水处理厂汞的迁移转化

2.1国内外研究现状

涉及污水处理厂汞的文献资料有很多，且国内外专家学者都曾针对这一内容展开过相应探究。在国外方面：Bodaly等人选取了加拿大的某些污水处理厂作为具体研究对象，并最终得出其进水、出水中汞浓度范围分别为3-159ng·L-1与2-14ng·L-1，其中前者的波动幅度较为明显，而它的平均浓度则达到59ng·L-1；此外在实际研究中，其研究对象对总汞的去除率平均达到了89%。Gilmour等人则是在相关研究中提到污水处理厂中大量的汞其实都存在于污泥中。另外在其他一些文献资料中也有提到，污水处理厂各单元悬浮颗粒物动态变化情况，会在很大程度上决定着汞的迁移情况。在国内方面，针对这一领域的研究也不在少数。罗丽在自身相应研究中显示溶解态汞去除率为86.1%，同时她还在研究中分析了氧化沟和曝气沉砂池的汞去除效果，结果显示二者差异并不大，分别为48.9%与49.1%。李花等人在相关论述中也表达过，污水处理厂在实际去除汞方面，重点针对的还是颗粒态。另一方面，我国也有一些专家学者针对污泥中汞形态问题展开了相关探讨。例如，王梅在实际研究中以压滤污泥作为具体对象，通过借助改进BCR提取法得到汞含量4.49mg·kg-1，同时，在分析化学形态后发现，其主要化学形态是残渣，占比达到了85.11%，其余则主要是腐殖酸结合态等等。刘英霞则是在研究中针对研究对象采用了七态分级法，其中汞含量显示0.16mg·kg-1，分析其化学形态可发现，残渣态占比高达97.99%，其余则是极少部分的碳酸盐结合态等等。

2.2汞的迁移转化过程

如下图所示，一般污水处理厂在实际处理污水时，普遍都会遵循以下基本工艺流程。其中，所进入到处理厂的汞，主要都为溶解态与悬浮态，另外也有很小部分是压滤与浓缩池的回流水所相应带有。具体如图来说：首先，粗细格栅所起到的主要作用就是截留，经过它之后会有相当一部分的悬浮物能够得到对应去除，而在此时，栅渣中汞含量会有所降低，上清液中总汞浓度将得到提升。其次，在下一阶段中，沉砂池中的污水将能有极少汞可随之排出，而大多数的汞则会进入到下一阶段，即与水一起进到初沉池。其三，在初沉池阶段，一般都会有相当一段时间的水力停留，而在这一过程中伴随着颗粒物，悬浮态汞将沉降于初沉污泥中，与之相对应的是，溶解态汞的占比将提升。其四，进入到二级处理阶段后，污水总汞含量将能够得到极大控制，实现大幅度降低，直至最终处理完毕后，将仅存微少含量的汞随出水排出。另外，污泥中的汞在外排之前，也会有相应的浓缩池与脱水处理。需要指出的是，除了以上内容外，污水处理厂一般还会于各处理单元构筑物内吸附与沉积。最后提到一点的是，目前相关研究中并未证实污水处理厂会有汞挥发损失等相关问题出现。

图1污水处理流程图

3污泥中汞的含量及形态分析

在不同地区、不同城市，污水处理厂的汞含量并不完全相同，究其原因，主要还是在于其污水性质、来源，以及其污泥处理技术等多方面存在一定差异。结合国外相关资料，以美国明尼苏达州污水处理厂为例显示，相比较于污水方面，污泥中的汞含量要明显更高，各工段含量显示约为0.47-0.79mg·kg-1。同类问题在国内也有相关研究，例如，郭广慧等人经过统计研究就指出，我国城市污泥汞含量显示约为0.1-15.7mg·kg-1，平均含量约为1.3mg·kg-1。需要指出的是，污泥中汞含量超标问题仍有存在。王新庄等人在研究中也论述过相关问题，其中通过对厦门市部分城市的调研情况来看，污水处理厂污泥中汞含量并未超过2mg·kg-1。

一般来说，想要能够充分利用污泥土地，必须要关注的一点就是其重金属含量与生物有效性，但也应该注意，想要明确重金属的潜在环境影响，不能仅关注污泥中重金属总量，形态更多时候会决定重金属的生态有效性与迁移性。具体来说，重金属赋存形态体现在两方面，一是稳定态，包括残渣态、硫化物及有机结合态；二是不稳定态，包括碳酸盐结合态、可交换态与铁锰氧化物结合态。对于此类问题，国内相关学者也有相应研究。刘英霞等人采用七态分级法研究某具体污泥对象，结果发现污泥中汞以残渣态存在为主，约达到97.89%，其余少量为硫化物及有机结合态、可交换态与碳酸盐结合态。倪伟伟等人则主要是从污泥干化过程入手，探讨了这一阶段汞形态转化的问题，研究指出在常温条件下，污泥中汞只有残渣态与可氧化态。

4结语

污水处理厂通过对污水进行一系列的处理，最终将汞富集在污泥中，处理不当将会使汞释放于空气，对环境造成非常恶劣的影响，甚至进入食物链危害人体健康。因此，分析汞的形态及转化，探索有效的污泥处理对策，是当前必须要重视起来的问题。

参考文献：

[1]潘金禾，周长春，丛龙斐，刘铖，耿焕国，刘浩，汤大山.长滩煤中汞元素赋存状态及洗选中迁移规律[J].煤炭技术，2016，35（12）：304-306.

[2]张永慧.污水处理厂汞的赋存形态及迁移转化研究进展[J].广州化工，2016，44（11）：49-50.

[3]李花.汞在污水处理厂的赋存特征与迁移转化[D].河南理工大学，2015.

[4]赵健.上海滨岸潮滩汞污染特征及其生态风险[J].地理教学，2014（24）：4-8.