废水来源矿物残渣的来源与粒径依赖性组成及污染物迁移性：对资源回收的启示

《Water》：Source- and Particle Size-Dependent Composition and Contaminant Mobility of Wastewater-Derived Mineral Residues: Implications for Resource Recovery

　　

废水来源的矿物残渣可能构成潜在的二次资源；然而，其组成的非均质性以及通过浸出释放污染物的潜在能力需要进行审慎评估。本案例研究比较了从城市废水管理系统中采集的沉砂池（GC）废物与下水道清淤（SC）废物，重点关注其理化性质、化学组成、粒径分布及浸出行为。所测试的材料被分离为粗粒径（≥2 mm）与细粒径（<2 mm）组分，随后进行固相分析与浸出试验。两类废物的中位粒径相近（d50：GC为0.247 mm，SC为0.230 mm），但在化学组成与行为上差异显著。粗组分所含有机碳（22.79%）显著高于细组分（1.78%），而细组分则富集SiO2。GC水提液中的硫酸盐浓度达到1511 mg/L，而SC提取液中为98.6–105 mg/L。在所用浸出条件下，所选微量元素的释放有限。结果表明，仅凭粒径并不能完全解释所观察到的污染物分布与释放差异。尽管SC废物在原料回收方面表现出相对有利的性质，但这些发现仅限于所测试的材料批次与实验室条件。因此，在考虑材料回收之前，有必要进行详细表征，并兼顾废物来源、适当预处理以及针对预期用途的环境评估。

研究背景方面，城市废水管理系统在废水收集与处理过程中产生大量固体残渣。污泥已受到较多科学与监管关注，而沉砂池去除的砂砾及下水道清淤回收的沉积物等矿物残渣表征仍相对不足。沉砂池用于分离砂、砾石、玻璃碎片等致密颗粒以保护下游设备；下水道清淤同样产生由矿物颗粒与有机物、污染物混合而成的非均质物料。其数量与组成受汇水区特征、下水道系统类型、废水组成、水力条件、季节变化及砂砾分离洗涤效率影响。常规管理中此类残渣多按废物处置而非材料回收，但循环经济转型推动预防、再利用准备与再循环。由于这些残渣常含大量砂粒级矿物颗粒，可能成为矿物骨料的替代来源，已有研究探讨其在非结构混凝土、胶凝复合材料、土壤回填、路堤与土方工程中的应用。回收矿物组分可减少天然砂消耗与处置量，但工程性质良好并不保证环境安全，还需掌握污染物浓度、有机质含量及接触水条件下有害物质迁移性信息。矿物颗粒在管道输送与长期接触废水过程中可累积有机物、营养物、微量元素等，通过表面吸附、与铁铝氧化物结合、有机表面涂层包裹及沉淀或共沉淀转化为污染物二次载体。下水道沉积物中Zn、Cu、Cr、Ni、Pb、Cd等浓度多变，取决于系统类型、采样位置与汇水区特征，其扰动、开挖、回用或处置可能形成污染物向土壤、地下水与地表水转移的途径。元素总浓度是污染的重要指标，但不直接决定环境影响，风险主要取决于化学形态与可迁移性；稳定矿物结构中的元素即使总量较高也可能低浸出，而可溶、可交换或弱结合形态即使量少也易释放，因此浸出试验对评估回收或回用方案尤为重要。粒径可能是控制污染物分布与迁移的另一重要因素，细颗粒比表面积大、表面反应性强、结合金属与有机化合物能力高，并可能含更多黏土矿物、铁锰氧化物与有机质提供吸附位点，土壤与水生沉积物中常观察到微量元素在细粒组分富集，但该关系不能假定普遍适用于废水衍生矿物残渣；粗颗粒可能以有机-矿物团聚体形式存在或截留纤维状与可生物降解物质，且洗涤、干燥与筛分可能破坏复合颗粒或重新分布有机表面涂层，从而影响各组分实测性质，因此应按不同粒径组分分别评估污染物分布与释放而非仅由未分级样品总组成预测。已有研究多关注废水砂砾物理水力性质、除砂效率、回收砂总体组成或回用工程可行性，另一些研究调查卫生、雨水与合流制下水道沉积物中污染物浓度与微量元素浸出，但据作者所知，沉砂池残渣与下水道清淤回收矿物材料之间的直接比较仍较少，尤其对材料来源与粒径组分对总体化学组成、有机质含量、营养物释放、微量元素分布与浸出行为联合影响的关注有限，这一知识空白限制了识别潜在适合回收的组分与需要额外处理或受控处置的组分。据此，本研究旨在评估来自城市废水管理系统两个来源的废水衍生矿物残渣的理化性质、化学组成与污染物浸出行为：市政废水处理厂沉砂池去除的砂砾与卫生下水道清淤中回收的矿物材料。材料被分离为粗（≥2 mm）与细（<2 mm）组分，并与相应未分级材料及参照砂比较。评估包括粒径分布、含水率、堆积密度、有机质指标（包括烧失量）、氧化物与微量元素组成，以及采用浸出试验获得的水提液的理化与化学特征。研究假设材料来源与粒径组分均会影响污染物分布与释放，且影响方向与幅度取决于材料组成；预期细组分因比表面积较高与反应性矿物相可能较多而保留更多污染物，而含有机-矿物团聚体的粗组分可能保留大量有机质及相关污染物。研究旨在确定粒径本身能否解释污染物分布与迁移，还是材料来源及有机与矿物组成亦有贡献。

研究人员开展了什么研究及结论与意义方面，研究人员以某服务人口当量（PE）137,500的全规模市政废水处理厂为研究地点，该厂采用机械与生物处理及生物营养物去除（BNR），处理流程包括机械预处理（泵送、粗格栅、除砂与初沉）及多级活性污泥系统（硝化、反硝化与强化生物除磷EBPR），生物处理后二沉池分离活性污泥，出水排入受纳水体，回流活性污泥（RAS）返回生物反应器。研究所用材料包括两类废水衍生矿物残渣：一是处理厂曝气沉砂池采集的砂砾（GC），二是下水道清淤作业回收的矿物残渣（SC），后者由真空清淤车运至污泥接收站后经砂砾分离与洗涤设备筛分、水力洗涤、去除有机质与脱水处理，所得矿物组分主要为洗涤砂及其他致密无机颗粒且有机质显著降低。两类材料在适用法规下均属废物，沉砂池来源废物代码为19 08 02（除砂废物），下水道清淤废物代码为19 08 99（未另列明废物）。据处理厂数据，2023年1月至2026年6月沉砂池月去除量为2.36–70.34 Mg，平均22.61 Mg/月；污泥接收站来自下水道清淤的砂砾月量为11.20–67.82 Mg，平均30.45 Mg/月，表明回收矿物残渣在满足技术与环境要求前提下可成为有价值二次资源。研究共分析九类样品，包括两类材料的未分级样、粗组分与细组分及参照砂；GC样呈暗黄色、无明显气味，SC样呈浅灰色、无明显气味且结构较均匀，参照砂为建材试验用标准砂、呈浅黄色、组成均匀、无明显气味。立体显微镜观察显示GC样含大量石英颗粒、有机质碎片（植物茎、种子、木材）及贝壳碎片，并鉴定出陶瓷、铝箔与塑料等人为组分；SC样亦含大量石英颗粒与有机质碎片，并有孤立玻璃与塑料碎片，但目视评估显示SC样可见有机与人为组分比例明显低于GC样；参照样以石英颗粒为主，仅偶见有机包裹体，且更均质、可见外来组分明显更少。样品于单次采样活动中采集，两类材料采样前分别储存，鉴于非均质性，在各残渣批次内多个空间分隔位置采集子样以考虑局部组成变化，子样合并为每类材料一个混合样；采样策略旨在表征采集时设施内存在的两个残渣批次，因仅单次采样，未评估残渣组成的时间与季节变化，结果应解释为对所研究批次的比较性表征而非对残渣流随时间的统计代表性评估。混合样运至Silesian University of Technology实验室，均质化并测定总含水率，随后于105 °C实验室烘箱干燥至恒重，冷却至室温后对干燥形成的团聚体轻柔解聚而不刻意破碎单个颗粒；干燥是为便于后续解聚与按粒径分离，因原残渣含水率妨碍有效筛分。干燥材料过2 mm筛获得细组分（<2 mm，过筛）与粗组分（≥2 mm，筛上），各组分分别收集并均质化后进一步分析，分析结果以干基表示。另对烘干未分级沉砂池残渣（GC-D）、烘干未分级处理下水道清淤残渣（SC-D）与参照砂（RS）进行筛析，筛孔名义尺寸0.0125–31.5 mm，计算各筛累计通过百分比，并由累计粒径分布曲线通过对数插值确定特征粒径D10、D50与D90。研究还按PN-EN 1744-1+A1:2013-05用3%氢氧化钠（NaOH）溶液定性评估腐殖质存在，样品与NaOH溶液混合、充分振荡并于室温放置24 h后目视比较溶液颜色。理化性质表征包括总含水率与分析含水率、堆积密度、可降解有机物（DOS）与总有机碳（TOC），烧失量（LOI）分别在500 °C（测至恒重，用于评估有机质含量）与950 °C（灼烧1 h）用单独样品测定，理化分析每样三重复。化学组成采用X射线荧光（XRF）分析，样品压成20 t载荷压片，加入Licowax C粘结剂（约1:10 w/w），真空条件下测量；LOI以950 °C灼烧60 min前后质量差重量法测定。批式浸出试验采用去离子水，液固比（L/S）10 L/kg干物质，接触时间24 h，方法基于PN-EN 12457-2:2006与PN-EN 12457-4:2006一般原则；浸出前GC与SC材料于105 °C烘干并分离为细（<2 mm）与粗（≥2 mm）组分，细组分符合PN-EN 12457-2:2006粒径要求，粗组分参照PN-EN 12457-4:2006测试，未额外破碎或研磨以尽量保留原结构；接触24 h后悬浮液用滤纸过滤而非标准所述0.45 μm膜过滤，因此所用方法应视为基于上述标准的改进批式浸出试验；补充分析显示未分级材料所有颗粒通过8 mm筛，但结果不能独立确认试验所用特定分样的粒径分布。所得水提液进行理化与化学分析，结果作为所用实验室条件下组分释放的比较性指标解释。为补充环境解释，将水提液中浓度与波兰海洋经济与内河航运部长2019年7月12日关于特别有害于水环境物质及向水体或土地排放废水条件的条例中选定参考值比较，该比较仅作指示性基准，水提液不等同于废水出水，所引排放限值也不是废物回收或回用的监管接受标准，超标不应解释为不符合材料回收要求的证据。为定量评估元素释放与保留相对于固相总含量的关系，计算浸出分数（LF），按公式LF_i = C_i,e/(C_i,s×(L/S))计算，其中C_i,e为元素i在水提液中浓度（mg/L），C_i,s为元素i在固体材料中浓度（mg/kg），L/S为浸出过程液固比10 L/kg；LF值表示在特定批式浸出条件下各元素固相总含量释放入水提液的比例，用于比较不同材料与粒径组分中选定元素的相对释放。研究结论表明，废水衍生矿物残渣不能仅因其以砂质为主就被视为均质或环境惰性材料；尽管细组分（<2 mm）占GC与SC材料质量均超过89%，但其理化性质、化学组成与浸出行为随材料来源与粒径组分显著变化。细组分SiO₂含量最高，GC-F达75.13%、SC-F达86.73%，提示其作为二次矿物资源的潜力；但粗组分GC-C有机质指标高，TOC为22.79%、950 °C LOI为56.98%，表明有机质及相关污染物分布不能仅由粒径预测，可能与粗组分截留的有机-矿物团聚体有关。尽管固体材料中Cr、Zn、W、Pb等微量元素总量较高，其在水提液中浓度一般较低且低于所采用参考值，表明在所应用批式浸出条件下短期迁移性有限，并证实仅凭元素总浓度不足以评估环境释放潜力。GC材料中需进一步环境关注的主要组分为有机物、硫酸盐与选定营养物，若干GC水提液中这些组分浓度超过用于补充比较的指示性废水排放参考值，硫酸盐达1511 mg/L；相比之下SC材料水提液在所用实验室浸出条件下这些组分浓度一般较低。然而这些比较既不确立监管合规性，也不确定任一残渣流对特定回收应用的适用性，结果为识别潜在相关环境关注点并在考虑材料回收前优先开展进一步研究提供依据。计算的LF值表明，在可定量LF的批式浸出条件下微量元素相对释放有限，范围为0.004%–3.570%；Zn与Ni最高相对释放见于GC-F，而处理下水道清淤残渣相应LF值一般较低；但这些结果不提供污染物永久固定的证据，也未确定所观察差异的机制。从实际管理角度，研究结果支持对废水衍生矿物残渣进行来源与组分特异性评估；SC材料尤其是其细组分因矿物含量高且有机质与其他可溶组分释放相对较低，似乎是进一步回收导向评估最有前景的候选者，但这些发现为优先对该材料开展进一步测试提供依据，不应解释为确认其对任何特定应用的适用性。GC材料需要更审慎的管理策略：粗GC组分在考虑回收前需预处理以降低其高有机质指标，例如强化洗涤或有机质分离；细GC组分尽管以矿物为主，也不应仅凭粒径或SiO₂含量认为适合直接回收，因其在所用试验条件下表现出硫酸盐释放升高及某些微量元素相对迁移性较大。总体而言，粒径分离可作为初步管理步骤，但须结合来源特异性化学表征与浸出评估后再选择回收路径；实践中不应将筛分视为废水衍生矿物残渣的充分提质过程，每种材料在特定应用中回用的适用性应依据预期暴露条件下的环境与工程准则验证。其重要意义在于强调废水衍生矿物残渣的非均质性与来源、组分依赖性，为资源回收前的表征、预处理与环境评估提供依据，并指出粒径分离单独不足以作为提质或适用性判据。

关键技术方法方面，研究采用单次采样活动采集某市政废水处理厂沉砂池残渣与处理下水道清淤残渣的混合样，样品来源为服务人口当量137,500的废水处理厂及下水道清淤作业；经105 °C干燥与2 mm筛分获得粗（≥2 mm）与细（<2 mm）组分，并进行筛析确定D10、D50、D90；采用烧失量（LOI，500 °C与950 °C）、总有机碳（TOC）、可降解有机物（DOS）、堆积密度与腐殖质目视评估等理化表征；采用X射线荧光（XRF）测定化学组成；采用基于PN-EN 12457-2:2006与PN-EN 12457-4:2006的改进批式浸出试验（L/S 10 L/kg，24 h，去离子水）并结合浸出分数（LF）计算评估元素释放。

研究结果方面，3. 结果：通过累计粒径分布曲线与特征粒径分析得出，GC-D与SC-D粒径分布总体相近，D50分别为0.247 mm与0.230 mm，D10分别为0.128 mm与0.126 mm，细部与中部相近；粗部差异更明显，D90分别为0.821 mm与1.056 mm，0.5 mm筛累计通过率分别约82.0%与79.5%；参照砂明显更粗，D10、D50、D90分别为0.162、0.770、1.680 mm，0.5 mm筛通过率仅约32.4%。通过腐殖质目视评估得出，GC-D、GC-C与GC-F溶液颜色明显深于相应SC样品，可能指示沉砂池残渣腐殖质含量较高，SC样品溶液颜色较浅，其中SC-F颜色最浅，在目视评估局限内可能指示腐殖质含量最低。通过500 °C与950 °C烧失量测定得出，500 °C时GC材料LOI为25.67%（GC-D）至59.33%（GC-C），GC-F为30.25%，SC材料显著较低，为1.59%（SC-F）至4.84%（SC-C），参照砂为0.09%；950 °C时GC-C最高（56.98%），GC-D为41.85%，GC-F显著较低（4.18%），SC材料中SC-C最高（11.54%），SC-D与SC-F分别为3.78%与1.35%，参照砂为0.29%。通过理化性质分析得出，GC-C的TOC最高为22.79%、DOS最高为48.48%，GC-F的TOC与DOS分别为1.78%与3.79%，与二者950 °C LOI（56.98%与4.18%）一致；SC-C的TOC与DOS分别为3.77%与8.03%，SC-F二者均低于定量限（<LOQ）；SC-C干堆积密度（393 kg/m³）明显低于SC-F（1350 kg/m³）与参照砂（1329 kg/m³），表明粒径分离得到有机质含量与物理性质不同的组分，有机质可能影响元素吸附、迁移及向水相释放。通过化学组成分析得出，SiO₂为主要氧化物，范围为GC-C的30.59%至SC-F的86.73%，参照砂约93%；两类残渣细组分SiO₂均高于相应粗组分，GC中差异尤为明显（GC-F 75.13%，GC-C 30.59%），950 °C LOI呈相反模式，粗组分显著更高（GC-C 56.98%，GC-F仅4.18%；SC-C 11.54%，SC-F 1.35%）；检测到Cr、Ni、Zn、As、Cd、W、Pb等潜在环境关注微量元素，废物衍生样品中最高浓度为Cr 854 mg/kg、Zn 1272 mg/kg、W 568 mg/kg，Pb为56–89 mg/kg，元素浓度在两类材料及其粒径组分间存在差异；XRF谱以Si特征峰为主，并伴Al、K、Ca、Ti、Mn、Fe信号，峰强度差异与化学组成变化一致。通过水提液理化与化学分析得出，pH为6.8–8.9；GC提取液有机物浓度明显较高，COD为246–353 mg/L（超过指示性参考值125 mg/L），TOC为100.5–208.7 mg/L（高于参考值30 mg/L），GC-C的TOC最高，GC-D、GC-C、GC-F的BOD₅分别为28、170、130 mg/L（参考值25 mg/L）；SC提取液有机物一般较低，TOC为2.59–5.05 mg/L，BOD₅为6–25 mg/L，但SC-D的COD达263 mg/L，超过指示性参考值；GC提取液硫酸盐较高，GC-D为1348 mg/L、GC-F为1511 mg/L（参考值500 mg/L），GC-C为400 mg/L，SC提取液硫酸盐显著较低，为98.6–105 mg/L；GC提取液Ca、Mg、Na、K等溶解矿物组分浓度也较高；GC-C与GC-F总氮超过指示性参考值10 mg/L，分别达52.4与17.9 mg/L，其余样品为0.56–3.68 mg/L；GC-D与GC-C总磷略高于参考值1 mg/L，分别为1.07与1.72 mg/L；所测微量金属浓度一般较低，Zn最高见于GC-F（1.66 mg/L）与GC-D（1.22 mg/L），低于参考值2 mg/L，Cr、Cu、Pb、Ni、Fe均低于所采用参考值；总体上GC材料水提液有机物、硫酸盐与选定营养物浓度一般高于SC材料，但与废水排放参考值比较不能确定材料是否满足特定回收应用要求，且尽管固体中某些金属含量较高，其水提液浓度较低。通过浸出分数计算得出，LF范围为约0.004%–3.570%，表明仅较小比例元素总量在所用批式浸出条件下释放；Zn与Ni最高相对释放见于GC-F，LF分别为3.570%与3.537%，GC-D为Zn 2.140%、Ni 1.633%，GC-C分别为0.339%与1.519%；Cr的LF特别低，GC-F固相Cr浓度最高（854 mg/kg）但LF仅约0.004%，GC-D与GC-C分别为0.008%与0.036%，表明所用试验条件下Cr释放有限；处理下水道清淤残渣Ni与Zn相对释放一般低于相应沉砂池残渣，Zn的LF为SC-C 0.016%至SC-D 0.253%，Ni的LF为SC-F 0.033%至SC-D 0.080%；SC-C固相Zn浓度在分析材料中最高（1272 mg/kg），但浸出试验中仅约0.016%释放；总体表明固相微量元素总含量不一定对应其向水相相对释放，评估材料时需同时考虑固相组成与浸出行为。

讨论部分总结方面，研究结果表明废水衍生矿物残渣的环境行为不仅与粒径特征有关，还与来源、组成及先前处理有关。尽管GC与SC材料粒径特征总体相近，其理化性质与浸出行为差异显著。SiO₂占优尤其细组分中占优，表明材料以矿物为主，可能值得进一步研究作为天然骨料替代物，但仅凭化学组成不能确定其回收适用性，还需额外技术与环境评估。与GC-F相比，GC-C的SiO₂较低、固相TOC与DOS较高、500 °C LOI显著较高，共同表明粗GC组分有机质比例明显较高，可能与有机-矿物团聚体存在有关，类似复合颗粒此前已在沉砂池残渣中报道。详细粒径表征为理解粒径与组成关系提供补充信息：GC-D与SC-D的D50相近（0.247与0.230 mm），但粗部D90不同（0.821与1.056 mm）；尽管粒径特征相似，两类材料在化学组成、有机质指标与浸出行为上差异显著，表明仅凭粒径分布不足以解释环境行为差异，材料非均质性与先前处理等其他因素也可能贡献；尤其SC材料采样前经过分离与洗涤，可能影响其有机质含量与选定组分浸出可利用性，但本研究无法量化粒径、来源与先前处理的独立贡献，需进一步矿物学表征与重复采样。500 °C与950 °C LOI提供互补信息但不可直接比较：500 °C测至恒重用于估计有机质含量，950 °C LOI用单独样品加热1 h独立测定；较高温度下质量损失不能完全归因于有机质，无机组分热转化也可能贡献，因此LOI值不应解释为同一样品连续热处理阶段，二者差值也不应仅归因于有机质分解。结果未完全证实污染物优先在细组分累积的初始假设：尽管细颗粒比表面积大可能有利于微量元素与有机化合物吸附，但粗GC-C的500 °C LOI最高且固相有机质比例显著，表明废水衍生矿物残渣中有机质及相关污染物分布不能仅由粒径预测，粗组分中纤维物质、有机涂层与有机-矿物团聚体的截留可能同样重要，因此分别表征各粒径组分比仅分析未分级材料提供更全面信息。浸出结果表明固体材料元素总含量不一定对应释放入水的量：尽管某些固体样品Cr、Zn、W、Pb浓度较高，水提液中分析金属浓度一般低于所采用参考值，表明相当比例元素在所用试验条件下不易浸出，可能因与相对稳定矿物相缔合或强烈结合于颗粒表面；下水道沉积物中总金属浓度与可浸出组分之间的类似差异已有报道，因此仅凭元素总浓度不足以评估环境风险，标准化浸出试验对评估材料回收或回用适用性至关重要。与多数微量元素迁移性有限相反，GC残渣释放的有机物与可溶矿物组分显著多于SC残渣：COD、BOD₅、TOC升高及硫酸盐浓度较高，加之Ca、Mg、Na、K浓度较高，表明有机质与可溶盐可能比微量元素对GC残渣直接回用构成更大障碍；固相TOC与DOS表征与固体基质结合的有机质，而水提液TOC反映所用浸出条件下释放的有机碳，二者提供有机质含量与迁移性的互补信息，不应视为可互换，因此固相有机质含量高不一定意味着水相有机碳释放成比例高；结果表明GC残渣在回收前可能需要洗涤、去除有机质或稳定化等预处理，而SC残渣在试验条件下这些组分释放较低；每种材料的回用适用性应结合预期应用与暴露条件评估，而非仅凭矿物外观推断。计算的LF值提供所用批式浸出条件下选定微量元素相对释放的定量度量，对固相与水提液均可定量的元素，LF不超过3.570%，表明相对其固相总含量短期释放有限；但这些结果不应解释为污染物永久固定的证据，因为浸出试验在特定实验室条件下进行，未再现长期环境暴露。不同材料LF差异进一步表明仅凭元素总含量不足以预测相对浸出行为，尤其GC-F中Cr与SC-C中Zn的低LF表明固相浓度较高时单次批式浸出试验中释放可能有限；废水处理过程衍生的洗涤矿物废物中相对元素释放有限也有类似报道，但若无矿物学表征或化学形态分析，无法识别所观察行为的机制；因此LF应视为试验特异的相对元素释放指标，而非长期污染物保留或环境安全的度量，潜在回收应用评估应同时考虑总浓度与浸出结果及材料预期使用条件。总元素浓度与相对释放最明显差异见于GC-F中Cr与SC-C中Zn，尽管固相浓度较高，相应LF仅0.004%与0.016%，表明高总元素浓度不一定对应所用浸出条件下高相对释放；已有研究报道粒径分布与矿物组成可能影响沉积物中微量元素分布，但本研究无法识别导致低相对释放的具体因素。相反，Zn与Ni最高相对释放见于GC-F，LF分别为3.570%与3.537%，表明各元素相对释放在不同粒径组分间变化；尽管颗粒表面特征、矿物组成与有机质缔合可能贡献这些差异，本研究未确定其各自效应；此外有机质指标最高值见于GC-C，而单个微量元素最高浓度出现在不同组分，表明仅凭粒径特征不足以解释元素分布与释放差异，类似变异性此前已有讨论；Sun等对重金属污染土壤的元分析也强调粒径分离在控制微量元素行为中的重要性，尽管其材料与过程不同于本研究，其发现为粒径组分在污染物管理中的作用提供补充背景。材料来源重要性也得到近期下水道沉积物研究支持，Wu等报道这些沉积物是元素及其他颗粒结合污染物的重要载体，其组成与分布受粒径分布、颗粒来源及下水道系统内输运与沉积条件强烈影响。处理下水道清淤残渣中Ni与Zn相对释放较低可能与材料组成及先前处理差异有关：SC材料采样前经过机械分离与洗涤，可能影响其理化性质与可溶组分分布；已有研究表明洗涤与机械处理可能影响回收矿物材料中污染物浓度及其分布，但本研究未包括处理前样品，无法量化洗涤过程对所观察差异的贡献，因此SC材料中较低相对释放应解释为所研究处理残渣的特征，而非洗涤过程中污染物去除的直接证据。从实践角度，结果表明废水衍生矿物残渣不应被视为均一废物流，其回收潜力应结合材料来源、先前处理、化学组成与粒径特征逐一评估；近期研究也探讨了粪便污泥与废水预处理来源砂砾的资源回收路径，这些方法为废水衍生矿物残渣的回收导向评估提供更广泛背景，但合适回收路径的选择应基于回收材料的具体理化性质、污染物迁移性与预期应用。处理下水道清淤残渣尤其其细组分以矿物为主且有机物、营养物及若干微量元素释放相对较低，使其成为进一步回收导向研究的有前景候选者；相反粗沉砂池组分含大量有机质，提示在考虑潜在回收前额外处理如洗涤或有机质分离可能有益；细沉砂池组分尽管矿物含量较高，但其硫酸盐释放升高及某些微量元素相对释放较大，表明需进一步环境评估。因此本研究结果应视为识别潜在相关处理与回收选项的依据，而非确认个别组分适合或不适合直接回用。本研究基于单次采样活动从所研究废水处理厂分别储存的沉砂池残渣与处理下水道清淤残渣批次采集的两个混合样；尽管在各累积批次内不同位置采集子样以考虑空间非均质性，采样设计无法评估时间或季节变异性，因此发现应视为对所研究残渣批次的描述性比较，而非对两类残渣流长期特征的统计代表性评估。105 °C干燥是分离材料为两个粒径组分所必需，该预处理阶段可能影响某些有机与易溶组分的理化性质，因此浸出性试验结果应主要解释为受控实验室条件下所制备组分的比较，而非现场条件下浸出的直接代表；此外浸出性试验反映特定实验室条件下短期组分释放，未涵盖所有潜在储存、回用或长期环境暴露情景。未来研究应包括跨季节与下水道系统的重复采样活动，以及长期浸出研究与针对具体应用的分析。研究结论翻译方面，本研究证明废水衍生矿物残渣不能仅因其以砂质为主就被视为均质或环境惰性材料。尽管细组分（<2 mm）占沉砂池残渣（GC）与处理下水道清淤残渣（SC）材料质量均超过89%，其理化性质、化学组成与浸出行为随材料来源与粒径组分显著变化。细组分SiO₂含量最高，GC-F达75.13%、SC-F达86.73%，提示其作为二次矿物资源的潜力；然而粗GC-C组分有机质指标高，TOC为22.79%，950 °C LOI为56.98%，表明有机质及相关污染物分布不能仅由粒径预测，也可能与粗组分截留的有机-矿物团聚体有关。尽管固体材料中Cr、Zn、W、Pb等微量元素总量较高，其在水提液中浓度一般较低且低于所采用参考值，表明在所应用批式浸出条件下短期迁移性有限，并证实仅凭元素总浓度不足以评估环境释放潜力。GC材料中需进一步环境关注的主要组分为有机物、硫酸盐与选定营养物，若干GC水提液中这些组分浓度超过用于补充比较的指示性废水排放参考值，硫酸盐达1511 mg/L；相比之下SC材料水提液在所用实验室浸出条件下这些组分浓度一般较低。然而这些比较既不确立监管合规性，也不确定任一残渣流对特定回收应用的适用性，结果为识别潜在相关环境关注点并在考虑材料回收前优先开展进一步研究提供依据。计算的LF值表明，在可定量LF的批式浸出条件下微量元素相对释放有限，范围为0.004%–3.570%；Zn与Ni最高相对释放见于GC-F，而处理下水道清淤残渣相应LF值一般较低；然而这些结果不提供污染物永久固定的证据，也未确定所观察差异的机制。从实际管理角度，研究结果支持对废水衍生矿物残渣进行来源与组分特异性评估；SC材料尤其是其细组分因矿物含量高且有机质与其他可溶组分释放相对较低，似乎是进一步回收导向评估最有前景的候选者，但这些发现为优先对该材料开展进一步测试提供依据，不应解释为确认其对任何特定应用的适用性。GC材料需要更审慎的管理策略：粗GC组分在考虑回收前需预处理以降低其高有机质指标，例如强化洗涤或有机质分离；细GC组分尽管以矿物为主，也不应仅凭粒径或SiO₂含量认为适合直接回收，因其在所用试验条件下表现出硫酸盐释放升高及某些微量元素相对迁移性较大。总体而言，粒径分离可作为初步管理步骤，但须结合来源特异性化学表征与浸出评估后再选择回收路径；实践中不应将筛分视为废水衍生矿物残渣的充分提质过程，每种材料在特定应用中回用的适用性应依据预期暴露条件下的环境与工程准则验证。