Page 255 - 《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 · 251 ·

T
C
图 3 CaO-PAC-P G 中 PA 和 P G 添加量对污 泥 CS 和泥饼含水率的影响
Fig.3 Effect of PAC and PG addition in CaO-PAC-PG on the CST and moisture content of sludge cake

42.1 s，泥饼含水率 为 49.00%。 可诱 导 P 形成磷氯盐矿，这种现象可能导致堆存污
b
2.2 重金属稳定化效果 泥 中 P 的结合方式不同于其他重金属， 使 P 出现
b
b
堆存污泥 在 3 种调理剂组合最优配比下得到的 解吸行为。综上，固体废物材料的加入增强了重金
压滤泥饼浸出液重金属浓度如 表 2 所示。经过调理 属稳定化效果，其 中 P 效果最优。
G
剂的处理，污泥中的重金属得到了较好的固化稳定 2.3 微观结构
化， 但 3 种调理剂对不同重金属的稳定化效果存在 2.3.1 电镜（SEM）分析
一定的差异。 图 4 为原状堆存污泥 与 CaO-PAC-P 调理后污
G

)
表 2 种脱水泥饼浸出液中的重金属浓度 泥的电镜照片。由 图 4(a)、 图 4(b 可以看出，原状污
3

Table 2 Heavy metal content in three 泥表面致密排列，无明显裂痕，10 00 倍下依然呈现
0
kinds of leaching solution of 团聚状态，没有观测到明显的孔隙及层叠错落结构，
dehydrated sludge cake mg/kg 因而水分难以流出。由 图 4(c)、 图 4(d 可见，经过
)
重金属 CaO-PAC-SP CaO-PAC-FA CaO-PAC-PG CaO-PAC-P 调理后污泥表面出现发达的层落结
G
As 2.4 1.2 0.2
构，表面排列布置疏松，富含微小的孔隙；由 图 4(e)、
Cd 0.3 0.1 0.3
图 4(f 可见，放 大 5 00 和 10 00 倍后显示出清晰
)
0
0
Cr 6.7 0.8 0.3
的片状、条状和块状结构，出现不规则的孔隙，表明
Cu 13.5 5.1 4.3
经 过 CaO-PAC-P G 调理后污泥具有更强的渗透性，
Ni 0.9 0.6 0.1
形成了良好的污泥疏水通道。
Pb 3.3 0.3 1.2
2.3.2 能谱（EDS）分析
Zn 18.1 4.5 3.2
将放 大 2 50 倍调理后污泥进行能谱分析，电镜
0

)
由 表 2 可知，添 加 S 的调理剂组合，其泥饼浸 选 取 3 个点位，如 图 5(a 所示。根据点 位 1 和点位
P
出液重金属浓度明显高于其他组合，表明 F 和 2 的能谱分析〔 图 5(b)、 图 5(c)〕可知，片状、块状结
A
a
P 的重金属稳定化效果优 于 SP。F A 主要成分包 构主要由 O、S、C 元素，以及少量的 Al、Si、Fe、
G
括 SiO 和 Al O ，属于黏土类矿物，具有比表面积 C 元素构成。由点 位 3 的能谱分析〔 图 5(d)〕可知，元
2
2 3
l
大，吸附性和离子交换性强等特性，可与重金属发生 素成分较为复杂，主要 有 Al、Si、C、O、Ca、C 等元
吸附、络合和共沉淀作用而降低重金属的移动性和 素，A 元素主要来源 于 PA 添加进污泥后与水发生
l
C
a
生物有效性 [27] 。P 主要成分 为 CaSO ，具有丰富的 的水解反应；C 元素除来源 于 CaSO ，也来源于添
G
4
4
孔隙结构，可以实现对重金属的吸附，P G 的添加可 加 Ca O 后的反应产物。添加的调理剂主要成分为
O
以提高重金属的稳定性；同时，P G 作为湿法磷酸的 PAC、Ca 和 PG，三者化学式分别 为 Al Cl (OH) 6−n 、
n
2
废弃产物，含有一定量的磷酸盐，磷酸盐不仅可以吸 CaO、CaSO ，推断点 位 1 和点 位 2 的片状、块状物
4
附重金属，还可与重金属生成沉淀 [28] 。S 作为农业 质可能 为 CaSO 或 4 (Al) (SO ) ，在污泥调理过程中
P
4 3
2
生物质，主要通过吸附起到重金属稳定化作用。对 形成不规则的骨架结构。PA 在加入污泥后，与水
C
3+
比 F A 和 P G 的组合，添 加 P G 的泥饼浸出液中重金 发生水解反应，Al 生成带正电的络合物，与污泥负
属 除 P 外，均低于添 加 F 的泥饼，可溶性的磷酸盐 电颗粒发生中和；Ca O 与水反应生 成 Ca(OH) 后放
2
A
b