粉煤灰对城市污泥中重金属钝化作用的研究

摘 要 ：以 济 南 市 西 区 污 水 处 理 厂 的 脱 水 污 泥 为研 究对 象 ，在 分 析 其 基 本 理 化 性 质 的 基 础 上 ，研 究 了粉 煤 灰
对 污 泥 中的 Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｂ和 ｚｎ四种 重金 属 的钝 化 作 用 。 结 果 表 明 ：污 泥 中含 有 丰 富 的 有 机 质 和 Ｎ、Ｐ等 营 养
成 分 ，Ｐｂ、Ｚｎ、Ｎｉ和 Ｃｕ的 含 量 符 合 《城 镇 污水 处 理 厂 污 泥 处 置 园林 绿 化 用 泥质 》（ＧＢ／Ｔ２３４８６— ２００９）标 准 。
添加 粉 煤 灰 可 有 效 钝 化 四 种 重 金 属 ，且 不 同 重 金 属 的 钝 化 效 果 不 同 ，添 加 量 为 １Ｏ ～ ２Ｏ 时钝 化 效 果 最
本 研 究 选 取 济 南 西 区 污 水 处 理 厂 脱 水 污 泥 作 为 研 究 对 象 ，主要 进 行 了 以下 ３个 方 面 的 研 究 ：① 对 粉 煤 灰 和污 泥 的基 本 理 化 性 质 及 重 金 属 含 量 进 行 了分 析 ，评 价 是 否 适 合 土 地 利 用 ；② 分 析 了掺 加 不 同量 的粉 煤 灰 对 污 泥 中不 同 形 态 重 金 属 的 影 响 ；③ 利 用 Ｘ 射 线 衍 射 仪 （ＸＲＤ）和 扫 描 电子 显 微 镜 （ｓＥＭ）分 析 钝 化 前 后 粉 煤 灰 表 面 特 征 ，探 讨 钝 化 机 制 ，以 期 为 粉 煤 灰 钝 化 污 泥 重 金 属 提 供 理 论 依 据 。
２．１ 实 验 原 料 及 样 品 制 备 脱 水 污 泥 ：取 自 济 南 市 西 区 污 水 处 理 厂 的 脱 水 污
泥 ，固含 量 ２Ｏ ～ ３Ｏ 。将 脱 水 污 泥 自然 风 干 后 ，拣 去 植 物 残 体 与 石 头 颗 粒 等 杂 质 ，用 粉 碎 机 粉 碎 后 过 ６Ｏ 目 筛 ，装 袋 密 封备 用 。
ｐＨ 电极 （ｐＨＳ一 ３Ｃ，上 海 仪 电 科 学 仪 器 股 份 有 限 公 司）；电导 率 仪 （ＬＤＯ１０１，美 国 ＨＡＣＨ 公 司 ）；可 见 分 光 光 度 计 （７２２Ｎ，上 海 精 密科 学 仪 器 有 限 公 司 ）；回旋 振 荡 器 （ＨＹ一 ５，常 州 国 华 有 限 公 司 ）；固 体 样 品 粉 碎 机 （ｘＡ一２，金 坛 市 白 塔 新 宝 仪 器 厂 ）；紫 外 分 光 光 度 计 （Ｔｕ一 １９０１，北 京 普 析通 用 仪 器 有 限 责 任 公 司 ）；电感 耦 合 等 离 子 体 发 射 光 谱 仪 （Ｏｐｔｉｍａ ２０００ＤＶ，美 国 ＰＥ公 司 ）；扫 描 透 射 电 子 显 微 镜 （ＳＵ一８０１０，日本 日立 公 司 ）。 ２．３ 分 析 测 试 方 法
２０１８年 ４月
绦 色科 技
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｒｅｅｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
第 ８期
粉煤灰对城 市污泥 中重金属钝化作用 的研究
卢子欣 ，王宪庆 ，王东芳 ，张 旋
（１．泰 安 市第一 中学 ，山 东 泰安 ２７１０００；２．齐鲁工 业 大学 环境科 学与 ３－程 学院 ，山 东 济 南 ２５０３５３）
煤 灰 可使 污泥 中 的 ＳｉＳ 减 少 ，减 少 污 泥 的 臭 味 ，而 生成 的新 物 质 ＮａＡ１Ｓｉ。Ｏ 有 一 定 缓 冲 作 用 。
关 键 词 ：粉 煤 灰 ；脱 水 污 泥 ；重金 属 ；钝 化
中图 分 类Biblioteka 号 ：Ｘ７０５ 文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１６７４—９９４４（２０１８）８－００８９—０４
１ 引 言
污 泥 作 为 城 市 污 水 处 理 过 程 的 副 产 物 ，含 有 大 量 ｃ、Ｎ、Ｐ等 植 物 生 长 所 需 要 的 养 分 ，具 有 很 大 的 土 地 利 用 潜 力 。但 其 中 含有 重 金 属 等 有 害 物 质 ，严 重 威 胁 着 人 类 健 康 和生 态 系统 安 全 ｌ】］，限制 了污 泥 的土 地 利 用 。 因 此 ，寻 找一 种 简 单 方 便 的 重 金 属 钝 化 方 法 对 于 实 现 污 泥 的土 地 利 用 有 重 要 意 义 。研 究 发 现 ，用 粉 煤 灰 能 改 变 土 壤 中重 金 属 的 存 在 状 态 ，使 其 转 变 为 残 渣 态 等 稳 定 状 态 ，降 低 重 金 属 的迁 移 能力 ］。粉 煤 灰 是 从 煤 燃 烧 后 的 烟 气 中捕 获 收 集 的细 小 颗 粒 ，其 主 要 组 成 成 分 为 ＳｉＯ。、 Ａｌ。Ｏ （约 占 ８Ｏ ），其 他 组 成 成 分 有 Ｆｅ Ｏ 、ＭｇＯ、 ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｐ２ Ｏ ５、Ｎａ２ Ｏ、Ｋ２ Ｏ、ＭｎＯ２、Ｓ０３等 ］。据 统 计 ，通 常 每 消 耗 ２ ｔ煤 就 会 产 生 １ ｔ粉 煤 灰 ；每 １万 ｔ粉 煤 灰 堆 场 需 占地 ４～５亩 。巨 量 堆 放 的粉 煤 灰 占用 了 大 量 土 地 资 源 ，加 剧 了土 地 利 用 矛 盾 。用 粉 煤 灰 钝 化 污 泥 中的 重 金 属 ，实 现 污 泥 的 资 源 化 利 用 ，既 能 充 分 利 用 污 泥 中 的 有 机 质 和 营 养 成 分 ，又 能 解 决 现 在 面 临 的 污 泥 和 粉煤 灰 处 理 和 处 置 难 题 ，对 实 现 污 泥 和粉 煤 灰 的 资 源 化 利 用 具 有 重 要 的 意 义 。
粉 煤 灰 ：取 自某 热 电厂 粉 煤 灰 ，过 ６０ 目筛 ，装 袋 密 封 备 用 。
脱 水 污 泥 分 取 五 组 ，加 入 配 比为 ０ 、１０ 、２０ 、 ３ｏ 和 ４Ｏ 的 粉 煤 灰 ，混 合 均 匀 ，加 入 ６Ｏ 水 分 ，钝 化 １Ｏ天 。风 干后 研磨 过 ６Ｏ目筛 ，装 袋 密封 备 用 。 ２．２ 主 要 设 备 及 仪 器
好 。粉 煤 灰 添加 量 超过 ４Ｏ ，对 Ｚｎ的 钝 化 不 利 。钝 化 处理 的 污 泥 与 粉 煤 灰 颗 粒 粘 结 在 一 起 ，有 利 于 污 泥
中的 重金 属 与粉 煤 灰进 行 离子 交 换 ；通过 ＸＲＤ 发 现 ，污 泥 中 含 有 ＡｌＰ０ ，有 利 于 与 粉 煤 灰 的 粘 结 ，加 入 粉