环境大视野
传源南环境 1EN1872/0
污泥热解处理过程中重金属迁移与转化规律综述
郭子逸邵敬爱杨海平王贤华张世红陈汉平（华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074）
摘要归纳总结了各种污泥重全属化学形态分析方法的发展和优缺点、重金属化学形态与生物毒性及生物有效性的关系、污况重金属评信指数；并重点速了对于污况热解过程中重金属迁钱转化的影响固子，包括污况自身理化特性、热解终温与加热速率、值化制、添加制等对于不同种类重全属的作用规律，为在污泥热解处理中重金属来来的研究趋势方向提供了科学参考。
重金属化学形态过程参数
微液热解
关键词
中图分类号：X799 0引言
文献标识码：A
文章编号：1672-9064(2016)04-065-03
化学逐级提取法自1979年被创立至今，学者们提出了
据估计2015年我国年产生湿污泥(80%含水量)将达到 3973万t，按照整体无害化处理率达到60%计算，预计2015 年污泥处理市场总容量将达170亿元，年均增速超20%。与之不匹配的是，污泥的无害化处理率仅25.1%，污泥的无害化处理已成为我国污水处理最大的限制，同时污泥的随意处置导致了二次环境污染。随着污泥处理重视程度的提高， 2015年4月16日国务院印发了《水污染防治行动计划》(简称"水十条")，强调加快城镇污泥处理设施建设与改造(2)，因此污泥处理市场潜力巨大。
一般来说传统的污泥处置方法主要有卫生填埋、堆肥、填海、楚烧等，但是这些技术均有着突出的缺点。随着各国对污泥处理要求的日益严格，更加绿色高效低污染的污泥热解处理方式开始辨露头角。相较于有氧燃烧的楚烧处理，污泥热解处理是在无氧环境下对污泥进行加热裂解，产生的 NOx、SOx、HCI、二瞻美等污染物少，生成的气或油能在低空气比下燃烧，具备可资源化综合利用优势。
污泥减量无害化处理、热解多产物的综合利用中，污泥中高浓度的重金属成为最大的瓶颈。本文旨在通过分析总结重金属化学形态分析方法、重金属评估指标、污泥理化特性以及热解过程参数影响，为后续污泥重金属固定化控制研究
方向提供技术参考。 1重金属评估方法 1.1化学形态分析方法
重金属的生物毒性及生物有效性取决于其赋存形态的观点已经被学界广泛认同，所以单纯的分析污泥重金属的浓度总量已经不能全面衡量特定金属的迁移转化特性。化学形态分析是指所选物质中不同物相、种类、形式被定量以及定性的过程，而这些形态应该是：功能性的，如可被动植物通话吸收等：操作性的，依赖于提取程序和提取剂：特定性的，元素特殊的组成或氧化状态3)。针对重金属化学赋存形态，过去学者们提炼出了众多化学形态分析方法，根据提取程序的不同可分为单一提取与连续提取。
3步至9步不等的提取程序，总体来说都遵循如下规律；提取可溶态与可交换态重金属使用去离子水或电解质溶液；提取碳酸盐结合态重金属使用弱酸；摄取氢氧化锰和无定形氢氧化铁结合态重金属使用弱还原剂：使用弱氧化剂提取有机结合态重金属；强还原剂提取晶形氢氧化铁结合态重金属；使用强酸体系提取残渣态重金属[]。比如最被广为使用的 Tessier提出的5步连续提取法，将金属元索划分为5种形态：金属可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机质及硫化物结合态、残流晶格结合态5。但是此方法操作繁项、时间允长，结果可比较性差。为此，1987年欧洲标准测试委员会（原欧共体参考物质署，CommunityBureauofRefer ence)提出了3步提取法。随后Rauret等提出了改进的BCR 提取法，促进了数据可比性"。此后，为了提高效率、操作性以及浸提精度，又提出了超声震荡、微波辅助加热、连续流以及单一提取等方法。
逐级连续提取法从操作程序上看操作简使、易理论化，在实践中却存在诸多局限：所选提收剂对于选定样品目标组分溶解不充分；重金属二次吸附、析出等；最关键的是选定样品中特定重金属的原生化学结构被破坏。总之，以上方法皆为非原位分析手段，近年来X射线吸收精细结构谱技术(XAFS）的发展可以在保持样品原生物化结构的基础上，在分子水平上分析痕量重金属。
1.2重金属化学形态与生物毒性及生物有效性
改进BCR方法中的酸可交换态与Tessier5步法中的可交换态及碳酸盐结合态之和相对应，这-一区间组分的重金属表现为直接的生物毒性和生物有效性，极易被动植物吸收利用；还原态与铁锰结合态、可氧化态与有机质结合态，都逐渐降低；最为稳定的是残渣态，几乎不具备生物毒性和有效性。 1.3评估指标分类
近年来，多种重金属污染风险评价指标被应用在各种关于污泥热解重金属风险评估的研究中，可细分为两大类：一类是针对重金属浓度总量的评价指数，另一类是关注重金属
基金项目：国家自然科季基全(51576088)；华中科技大学自主创新基全(2014TS118)；
煤熟烧国家重点实验室自主研发基金资助项目(FSKLCCB1405）
作者简介：郭子选(1990~），男，项士研究生，主要从事围体废再物处置的研究工作。通讯作者：部敬爱（1979~），★，制教投，主要从事煤与生物质资源化利用的研究。
2016.NO.4.
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