砷、铅、汞、铬、镉等重金属广泛存在于各类环境介质中,对生态环境和人类身体健康造成严重威胁。城市生活污泥作为污水处理的“副产物”,富集了大量重金属,其行为及去向应重点关注。“Cambi®热水解+厌氧消化”工艺是北京城市生活污泥的主要处理工艺,目前仍缺乏对该工艺过程中重金属的迁移转化规律研究及风险评估,且污水处理厂中污水性质随季节变化,进而影响污泥特性,因此本研究分别于1月、4月、7月、10月沿工艺全流程采样,探讨了该工艺各污泥处理单元(离心脱水、Cambi®热水解、厌氧消化、板框压滤脱水)对重金属的浓度、质量、形态变化的影响,并采用了潜在生态风险指数(RI)和土壤重金属累积预测模型对污泥土地利用时重金属的短、长期风险进行评估。
研究结果表明:(1)由于厌氧消化过程中有机物降解导致的重金属“富集效应”。(2)基于工艺全流程的污泥及重金属质量衡算结果显示,该工艺对污泥有很好的减量(脱水率可达98.68%)与稳定效果(有机物降解率可达56.9%),大部分重金属的质量有所下降(但下降比例一般低于20%)。(3)污泥中不同重金属的化学形态差异很大。但经过工艺处理后,重金属的残渣态均略有增加(汞除外),即生物有效性降低。(4)根据GB 4284-2018中污泥施用量为0.75 kg/㎡时,表层土壤中重金属的潜在生态风险较低(RI <150),其中汞和镉对潜在生态风险指数贡献最大。若以0.75 kg/㎡的年污泥施用量将污泥产品连续15年施用于土壤中,重金属累积浓度分别不超过GB 36600-2018和GB 15618-2018。