1、材料與方法

　　1.1 污泥

　　污泥來(lái)自安徽省蕪湖市無(wú)為縣污水處理廠(chǎng)市政污泥，含水率98%左右，經(jīng)調理改性板框壓濾機脫水后含水率降至60%左右。

　　1.2 處理工藝

　　脫水污泥采用“混合式干化技術(shù)+污泥炭化技術(shù)+煙氣處理技術(shù)”集成工藝處理，處理量為50t/d。首先將含水率為60%的脫水污泥送至混合式干化爐內，爐內溫度120~200℃，停留時(shí)間30~40min，干化后含水率約30%;然后將干化污泥通過(guò)輸送螺旋機送至外熱式炭化爐，熱解炭化爐溫度控制在450~650℃左右，缺氧條件下炭化40min左右，炭化后含水率約5%。

　　1.3 測定指標與方法

　　將脫水、干化和炭化污泥在自然條件下進(jìn)行風(fēng)干，再放進(jìn)烘箱在80℃條件下烘干至恒重，分別研磨過(guò)18、100目尼龍篩，密封保存用于測定理化性質(zhì)，本次測定的指標主要包括有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀等營(yíng)養物質(zhì)以及重金屬含量及其賦存形態(tài)。

　　1.4 數據分析

　　數據處理和統計分析采用EXCEL2010和ORINGIN。

　　2、結果與分析

　　2.1 污泥炭化產(chǎn)物的營(yíng)養成分

　　污泥炭化產(chǎn)物的有機質(zhì)含量為252.37g/kg，總養分[總氮(以N計)+總磷(以P2O5計)+總鉀(以K2O計)]含量為131.61g/kg，符合《農用污泥中污染物控制標準》(GB4284―2018)、《城鎮污水處理廠(chǎng)污泥處置土地改良用泥質(zhì)》(GB/T24600―2009)和《城鎮污水處理廠(chǎng)污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》(GB/T23486―2009)的要求。

　　污泥炭化過(guò)程中有機質(zhì)、全氮含量均隨處理溫度的增加而降低，全磷和全鉀含量隨溫度的增加而增加。溫度越高對營(yíng)養成分的影響越大。污泥的營(yíng)養成分如表1所示。

　　2.2 污泥炭化產(chǎn)物的重金屬全量

　　污泥在炭化過(guò)程中6種重金屬均不同程度地增加。在本實(shí)驗中，重金屬含量增幅大小為Cr>Zn>>Pb>>Cu。低沸點(diǎn)金屬元素如As、Cd在炭化過(guò)程中易于揮發(fā)，而高沸點(diǎn)重金屬如Pb、Cu、Zn、Cr則固持在炭化產(chǎn)物中并產(chǎn)生富集。污泥中重金屬含量與形態(tài)如表2所示。

　　污泥炭化若資源化利用，則需考察原污泥的重金屬含量水平是否會(huì )因炭化含量提高而超過(guò)相應的標準。本實(shí)驗中炭化污泥重金屬含量符合《城鎮污水處理廠(chǎng)污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》(GB/T23486―2009)、《城鎮污水處理廠(chǎng)污泥處置土地改良用泥質(zhì)》(GB/T24600―2009)和《農用污泥中污染物控制標準》(GB4284―2018)標準要求。

　　2.3 污泥炭化產(chǎn)物的重金屬賦存形態(tài)

　　脫水污泥和炭化污泥中As、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd各形態(tài)分布如圖1、2所示。從圖1中可以看出，脫水污泥中As、Cu、Pb、Cr主要以殘渣態(tài)和可氧化態(tài)形式存在，即化學(xué)性質(zhì)穩定，其中As穩定態(tài)所占比例高達90.4%。而Zn、Cd則主要以酸可溶態(tài)和可還原態(tài)形式存在，化學(xué)性質(zhì)不穩定。從圖2可知，炭化污泥中鉻、鉛和砷以殘渣態(tài)為主，鎘和鋅的形態(tài)賦存含量為殘渣態(tài)>可氧化態(tài)>可還原態(tài)>酸可溶態(tài)，銅主要以可氧化態(tài)和殘渣態(tài)存在。由此可得污泥炭化可使重金屬形態(tài)從較活躍的酸可溶態(tài)和可還原態(tài)向較穩定的可氧化態(tài)和殘渣態(tài)轉化，降低重金屬的浸出性和生物有效性，降低環(huán)境風(fēng)險。

　　3、討論

　　3.1 污泥炭化產(chǎn)物的營(yíng)養成分分析

　　炭化污泥中有機質(zhì)和全氮含量減少，而總磷和總鉀升高，主要原因可能是溫度升高有機碳不斷分解，從而有機質(zhì)含量降低;總氮一方面可能是污泥固體剩余物質(zhì)量不斷降低，另一方面是炭化過(guò)程中伴隨著(zhù)脫氮反應導致氮損失量較大。而磷元素非常穩定，難以脫除，隨著(zhù)熱解炭化反應的進(jìn)行，固體剩余物質(zhì)量逐漸減少，則固體中磷被濃縮，質(zhì)量分數逐漸增大。

　　3.2 污泥炭化產(chǎn)物的重金屬分析

　　炭化污泥重金屬均不同程度地增加，但污泥炭化過(guò)程可使重金屬形態(tài)從較活躍的酸可溶態(tài)和可還原態(tài)向較穩定的可氧化態(tài)和殘渣態(tài)轉化。

　　4、結語(yǔ)

　　(1)炭化污泥中有機質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量分別為252.37g/kg、2.84g/kg、42.98g/kg和25.08g/kg，其中有機質(zhì)和全氮含量比60%脫水污泥分別降低了28.3%、90.73%;全磷和全鉀上升了52.3%和47.96%?？傮w而言，炭化污泥中的有機質(zhì)和總養分均符合相關(guān)標準。

　　(2)炭化污泥中重金屬含量均不同程度的增加，增幅大小為Zn>Cr>Cd>Pb>As>Cu，但含量均符合相關(guān)標準的要求，并且炭化污泥中鉻、鉛和砷以殘渣態(tài)為主，鎘和鋅的形態(tài)賦存含量為殘渣態(tài)>可氧化態(tài)>可還原態(tài)>酸可溶態(tài)，銅主要以可氧化態(tài)和殘渣態(tài)存在，顯著(zhù)降低了重金屬的生物有效性，降低環(huán)境風(fēng)險。(來(lái)源：安徽省通源環(huán)境節能股份有限公司)