Page 253 - 《环境工程技术学报》2023年第1期

第 1 期 吴曰丰等：堆存市政污泥深度脱水及其重金属稳定化效果研究 · 249 ·

与重金属发生沉淀反应降低风险，另一方面通过增 为 65% ） 和 不 同 干 基 比 的 PAC （20% ～40% ） 、SP
加污泥表面的可变电荷降低污泥对重金属专性吸附 （21%～29%）、FA（21%～29%）、PG（21%～29%）。
能力 [14] 。化学药剂法由于具有操作简单、设备适用 通过单因素试验优化调理 剂 PA 和固体废物材料
C
性广等优势，是目前的主流方法。 的添加量，并对比不同组合的效果。将烧杯置于搅
生物质、石膏、粉煤灰等固废材料具有刚性结 拌器上以 250 r/mi 搅拌 5 min，混合均匀后静置
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构，作为骨架颗粒与化学调理剂联用可改善污泥的 5 min，取 约 10 m 调理后污泥测定毛细吸水时间
L
疏水通道，增强脱水性能 [15-17] 。此外，Won 等 [18 ] 研 （CST），并将调理后污泥倒入定制的小型压滤试验
g
究显示，生物质搭配石灰可以降低剩余污泥 中 Cu、 机，控制压力和压滤时间分别 为 0.4 MP 和 a 25 min。
Mn、Pb、Z 的可交换态含量和酸提取率。曹亚丽等 [19] 检测压滤泥饼含水率、重金属浓度以及电镜能谱
n
将城市垃圾飞灰固化工业污泥重金属，结果显示构 图像。
建的钙矾石相（Friede 相）有很强的重金属束缚能 1.3 分析检测
l
g
力。徐聪珑等 [20 ] 研究发现，粉煤灰、石膏、生物炭可 将 约 15 压滤后泥饼置 于 105 ℃ 温度下烘干，
)
以作为钝化剂降低城市地下固体废物中可提取态 用含水率检测 仪 (JT-K8 测定泥饼含水率。
Cu、Zn、Pb、C 的含量。我国每年产生大量的废弃 取 10 m 待测污泥，采用毛细吸水时间测定仪
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生物质、磷石膏、粉煤灰飞灰等固废材料 [21-24] ，将这 （DFC-10A）测 定 CST。
g
些材料作为添加剂调理污泥可以实现以废治废的 重金属浓度测定： 取 0.1～0.3 烘干后的泥饼样
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目的。 品加 入 1.5 mL H O 和 2 10 m 王水，放入微波消解
2
目前，关于堆存污泥搭配固废材料进行深度脱 炉消 解 30 min，消解后的液体经 过 0.45 µ m 滤膜过
水及其重金属稳定化的研究鲜有报道。笔者利用 滤后送 入 ICP-AES（Thermal iCAP7600）测定。测定
g
Ca 联合聚合氯化铝（PAC），再分别搭配秸秆（SP）、 浸出液重金属浓度时，按照固液比 为 10 L∶1 k 加入
O
L
粉煤灰（FA）、磷石膏（PG）固废材料构建骨架结构， 浸提剂（浸提剂的配制：取 5.7 m 冰醋酸至 500
L
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对比不同组合配比对堆存污泥脱水效果以及重金属 m 试剂水中， 加 64.3 mL 1 mol/ 氢氧化钠，稀释至
1 L），振 荡 18 h，将浸出液消解处理后送 入 ICP-AES
稳定化效果的影响，并通过扫描电镜-能谱（SEM-
EDS）分析干化泥饼的结构及重金属稳定化过程，以 测定重金属浓度。
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期为堆存污泥的深度脱水减容及同步重金属稳定化 SEM-ED 分析：脱水后的干化泥饼通过高分辨
提供研究依据。 场发射扫描电子显微镜联合能谱分析仪（SIRION
200 & INCA X-ACT，美国）观测泥饼微观形貌，判定
1 材料与方法 其组成成分。

1.1 堆存污泥参数 2 结果与讨论
堆存污泥取自某污泥堆存填埋场，含水率为
2.1 不同组合深度脱水效果
84.38%～85.25%，平均值 为 85%。测得的堆存污泥
Ca 常用于进行污泥脱水，可以与污泥中的水
O
中的重金属浓度如 表 1 所示。考虑到实际工程中泥
浆的输送难度，将污泥含水率稀释 至 92 % 用于后续 发生反应生成氢氧化钙，游离的钙离子结合负电基
团起到电性中和作用，同时反应放出的大量的热破
脱水。
[18]
坏污泥细胞结构，促进结合水和自由水的释放 ，但

表 1 堆存污泥中重金属浓度
O
过 量 Ca 的添加会造成泥饼和尾水碱度的升高。设
Table 1 Heavy metal parameters of 置 Ca 的添加量 为 20%，通过单因素试验优化调理
stocked sludge mg/kg O
剂组合 CaO-PAC-SP、CaO-PAC-FA、CaO-PAC-PG
As Cd Cr Cu Ni Pb Zn
中 PA 和不同固体废物材料的最优添加量。
C
17.6 1.7 119.8 524.3 78.3 62.1 802.9
图 为 CaO-PAC-S 组合 中 PA 和 S 添加量
1 P C P
1.2 研究方法 对污 泥 CS 和泥饼含水率的影响。由 图 1 可知，增
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每次 取 200 m 污泥加入烧杯中，加入干基比为 大 PA C 添 加 量 （Ca O 和 S P 添 加 量 分 别 为 20%、
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20%（文中干基比为固体调理剂与湿污泥中固体物质 21%），调理后污 泥 CS 相对原污泥有了较大幅度的
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的质量比，当干基比 为 1 % 时，固体调理剂 与 85 % 含 降低（CS 越低，脱水性能越好）。 当 PA 添加量为
C
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水率湿污泥的质量比 为 0.15%） 的 CaO（有效钙含量 35 % 时，CS 为 56.9 s，削减率 达 96.2%，此时压滤后
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