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3 结果与讨论
表 1列出了不同类型新鲜污泥的基本特征参数与汞含量.从表 1可以看到,在3种被试污泥中,市政污泥和造纸污泥呈中弱碱性,印染污泥呈碱性,有机质含量排序为:市政污泥>造纸污泥>印染污泥,而硫(S)的含量排序为:造纸污泥>印染污泥>市政污泥.汞在污泥中的含量,市政污泥最高(1.527 mg ˙ kg-1),其次为印染污泥(0.368 mg ˙ kg-1)与造纸 污泥(0.171 mg ˙ kg-1),前者分别为后者的4.1倍和8.9倍.通过数值分析可知,污泥中汞的含量与pH值及有机质和S含量之间不存在线性相关性,这说明污泥中汞含量的多少主要决定于污水的性质.市政污泥中汞含量较高与市政污水来源多样有关,因为市政污水除了城市生活污水外,还包括了部分工业污水和地表径流,这些污水中的汞可以来源自一些涉汞工业,以及电池、水银温度计和日光灯管等;煤炭燃烧使大量的汞排放到大气中,大气中的汞也会随着降水通过地表径流最终汇入城市污水处理厂.造纸厂中的氯碱车间会产生含汞的废水,从而使造纸污泥中含有一定量的汞.印染污泥中汞与含汞染料(HgS)或汞触媒的使用使得印染废水中含汞有关.
表1 三种污泥的基本特征参数与汞含量
3.1 污泥中汞含量随含水率的变化
图 2显示了在100 ℃干化温度下污泥中汞含量随含水率的变化.从图 2中可以看到,随着污泥含水率的下降,汞的含量呈现出增加的趋势.然而,将不同含水率转换为干基时计算汞含量,不同含水率污泥的干基汞含量基本保持不变,仅有微小的波动,经过计算得到的干基平均汞含量分别为:市政污泥7.64 mg ˙ kg-1,印染污泥1.94 mg ˙ kg-1,造纸污泥0.65 mg ˙ kg-1.比较新鲜污泥和污泥干化至含水率为5%时干基中汞的含量(表 2,图 2),两者是非常接近的.这说明了污泥在100 ℃下进行低温干化,虽然污泥中汞含量随污泥的体积变化而发生变化,但污泥中原始汞的总量却基本保持不变,表明污泥在低温干化过程中,水分蒸发并没有使汞析出.这个实验结果在说明污泥中的汞不溶于水的同时,指示了污泥中汞的存在与液相无关,仅与污泥的含固率相关联.
图 2 污泥中汞含量随含水率的变化
污泥在100 ℃下进行干化,污泥中原始汞的总量基本保持不变,表明污泥中不存在零价态的汞.这与土壤中所含的汞有所不同,土壤中的汞可以以零价形式存在,这是由于从氧化态汞被还原为零价态汞的过程,最为关键的影响因素是光照条件,土壤具备零价态汞的形成条件,而不同类型的污泥在形成过程中,没有足够的光照条件会导致氧化态汞还原成零价汞,即使最初有零价汞进入污泥,但因为零价汞在1个大气压下的蒸气压仅为0.27 Pa(室温,25 ℃),也会迅速地挥发.
表2 不同含水率污泥中的汞含量
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