固体添加剂对污泥焚烧过程中重金属迁移行为的影响

城市污水污泥处理处置方法主要有堆肥、填埋、焚烧和深海投放等.但是,随着污水处理厂污泥产量逐年递增及人们对其环境危害性的认识,很多国家已经制定并实施了相关环境法令,严格禁止填埋处理污泥,鼓励对其进行焚烧处理[1].焚烧处理主要优势在于减少其体积的80%～90%,可以有效地破坏有

机微量污染物和病原体的化学结构，从而降低其毒性物质含量，而且焚烧过程产生的能量可进行回收利用． 然而城市污泥焚烧过程中，重金属的挥发又易造成二次污染［2，3］，因而，在实际运行中重金属向大气中的排放也成为必需解决的关键问题［4］．在燃煤、垃圾或者污泥焚烧过程中添加固体添加剂来捕获重金属被广泛认为是一项有前景的技术，在金属蒸气还未结核前，使有毒重金属与活化了的固体添加剂进行吸附和化学反应，从而达到捕获或固化重金属的目的［5 ～ 9］． 国内外研究表明固体添加剂对烟气中的重金属蒸气的去除非常有效． 李润东等［10］的研究指出循环流化床石煤脱硫时加入石灰石固体添加剂对重金属( Pb、Cu、Cr、Ni、Cd)具有很强的俘获能力; Ho 等［11］曾在流化床燃烧器中进行了添加剂的相关实验，指出流化床中痕量元素的吸附效率在一定的条件下可以达到95%，而且对Cd 和Pb 的吸附效果石灰石要好于沙子和氧化铝; Scotto 等［12］研究了高岭土和铝土矿对Cd 和Pb的吸附机制，表明选用的两种添加剂对Pb 的吸附效果优于Cd; Yao 等［13］研究表明铝硅酸盐和钙基添加剂可以有效控制焚烧过程中排放的微量重金属，其中高岭土是一种经济而且实用的添加剂; Yao等［14］在焚烧过程添加高岭土后发现中Pb 和Cd 与高岭土发生了化学反应生成PbO-Al2O3-2SiO2和CdO-Al2O3-2SiO2，致使Pb 和Cd 向焚烧底渣中富集; Chen 等［15］研究发现添加剂俘获重金属( Pb、Cd、Cu 和Cr) 能力排序为石灰石＞ 水＞ 高岭土＞铝氧化物; 吴荣等［16］等研究垃圾焚烧过程中添加SiO2、Al2O3、CaO 对重金属Pb 和Cd 的捕获能力差异较大． 事实上，吸附过程是一个包含有吸附、凝结、扩散和化学反应的复杂过程［17， 18］，并且添加剂的吸附效率与重金属元素种类、添加剂特性、喷入模式、运行温度、燃烧气氛以及空气流动速率等因素有关［19］． 前期的研究主要集中在燃煤及垃圾焚烧过程重金属的迁移模拟及污染控制方面，而不同添加剂在污泥焚烧过程中对重金属的迁移和分布行为的影响还缺乏深入研究．

本研究在利用气氛管式炉模拟污泥焚烧条件下，通过添加4 种不同来源固体添加剂( CaO、Al2O3、高岭土、粉煤灰) ，分析污泥焚烧过程中重金属迁移转化行为，以期找到合适的添加剂，为减少污泥焚烧过程中重金属向大气中排放提供科学依据．