探究污水污泥和消化污泥热解过程中重金属迁移转化行为-第3页-北极星水处理网

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经过热解作用，Pb在两种热解炭中F1态含量降低，而在F4态中的分布增加。在400 ℃热解条件下两种热解炭中稳定态金属含量均达到最大，分别为97.9%和98.0%，热解温度继续升高时，污泥热解炭中残渣态含量开始降低，而消化污泥热解炭中残渣态金属含量保持增加趋势。可以发现同等温度下消化污泥热解炭中F3态Pb略高于生污泥热解炭，但两种热解炭中非稳态含量基本相同，这也进一步证明Pb是污泥中最稳定的金属，经过厌氧消化后，污泥中Pb形态分布变化幅度较小，因此两种热解炭中Pb的分布也较为相似。

图4 热解过程中Pb的迁移转化行为

由图5可知，生污泥和消化污泥中的Zn都有较高比例的F1态和F2态，分别为16.8%、23.3%和14.9%、21.5%。Kai同样发现在消化污泥中的Zn有较高比例的F1态和F2态，这也说明污泥中的Zn具有较高的迁移转化能力。

生污泥热解炭随热解温度升高，稳定态含量增加，500 ℃下达到90.4%。而消化污泥热解炭中Zn的稳定态含量却表现减小的趋势，在300 ℃热解条件下稳定态含量最大，为85.5%。两种热解炭中F3态金属含量较原污泥均有大幅度的提升，以生污泥热解炭为例，生污泥中F3态金属含量为30%，而500 ℃下热解炭中F3态金属含量却达到了54%。对比两种热解炭的重金属分布可以发现，消化污泥热解炭中的非稳态Zn含量高于生污泥热解炭，但消化污泥热解炭中F3态Zn含量却显著高于生污泥热解炭，这可能也是厌氧消化后污泥中F3态Zn含量大幅度增加所导致。

图5 热解过程中Zn的迁移转化行为

2.3重金属风险评价

由表3可知，Cu、Cr和Pb在污泥及其热解炭中表现为低风险和无风险，而Zn和Cd在生污泥和消化污泥中均表现出中等风险，经过热解处理后环境风险水平降低，转变为低风险，但在400℃和500℃下的生污泥热解炭中Cd的环境风险水平又升至中等风险，可见针对Cd含量较高的物料热解温度不宜过高，以免增大污泥中不稳态金属含量的增加。值得注意的是污泥和热解炭中Zn的含量很大，均大于1 000 mg/kg，因此还应考虑重金属总量对环境的影响。

表3 污泥和消化污泥及其生物炭中重金属风险评价指数

探究污水污泥和消化污泥热解过程中重金属迁移转化行为

3结论

(1)消化污泥热解炭中重金属含量均高于同等温度下生污泥热解炭的重金属含量，其中Cu、Cr、Zn约为生污泥热解炭的1.5倍。

(2)消化污泥热解炭中非稳态Cd、Cr、Cu含量均低于同等温度下生污泥热解炭，而两种热解炭中Pb形态分布相似，但消化污泥热解炭中非稳态的Zn含量却大于生污泥热解炭。

(3)低温热解(300~500℃)能够显著降低生污泥和消化污泥中Cu、Cr、Zn、Pb四种重金属潜在迁移转化能力，使污泥中重金属由F1态和F2态向稳定的F3态和F4态转变，降低重金属的环境风险水平。

原标题：净水技术|探究污水污泥和消化污泥热解过程中重金属迁移转化行为

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