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堆肥污泥中重金属赋存形态变化

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浏览:- 发布日期:2020-06-09 17:06:12【

污泥中重金属的生物有效性和迁移性与污泥中重金属形态有关。交换态重金属和碳酸盐结合态比较容易迁移和转化,容易受到pH等因素的影响释放到环境中,铁锰结合态重金属迁移性较前两种形态弱,有机结合态重金属比较稳定,其迁移能力随有机质状态变化,而残渣态重金属性质最稳定不容易释放,其迁移能力最低。

随稻壳炭添加比例增加,添加稻壳炭T1—T3处理组中Zn、Cu、Pb、Cd残渣态及铁锰氧化态重金属比例不断增加,稻壳炭添加比例为8%时残渣态及铁锰氧化态重金属比例达到最大,这时Zn、Cu、Pb和Cd的残渣态比例较污泥堆肥T0分别增加了6.81%、10.25%、10.61%和4.18%,铁锰氧化态比例较污泥堆肥T0分别增加了3.47%、10.08%、2.54%和6.51%;而T1—T3处理组中Zn、Cu、Pb和Cd的交换态和碳酸盐结合态比例随稻壳炭添加比例增加不断下降,在添加8%稻壳炭时,Zn、Cu、Pb和Cd的交换态较污泥堆肥T0分别下降了4.64%、7.13%、5.6%和2.11%,碳酸盐结合态较污泥堆肥T0分别下降了3.64%、5.63%、6.74%和8.72%;相对而言,T1—T3处理组中有机结合态除了Zn、Cd略有减少外,相对比较稳定变化不大。因此,稻壳炭添加有利于堆肥污泥中重金属钝化。

蚯蚓与稻壳炭联合堆肥T4—T6中残渣态比例上升明显,高于处理组T0和T1—T3。残渣态比例随着稻壳炭的增加先上升后下降。在添加比例为4%的稻壳炭时,Zn、Cu、Pb、Cd残渣态比例最大较单独堆肥T0分别增加了22.67%、31.71%、19.67%、19.11%。处理组T4—T6中交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态和有机结合态重金属比例较污泥堆肥T0都出现减少趋势。由此,蚯蚓添加入稻壳炭联合污泥堆肥后,可以促使污泥中重金属的交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态和有机结合态均向残渣态转化,降低重金属移动性,在4%的稻壳炭添加量时,蚯蚓与稻壳炭联合转化能力最高。

上述结果表明,添加稻壳炭导致T1—T3处理组中重金属交换态和碳酸盐结合态随着稻壳炭比例增加下降,得出随着竹炭比例的提高,酸溶态(交换态和碳酸盐结合态)Cu和Zn向可还原态、可氧化态和残渣态转化效果更好的研究结果一致。稻壳炭产生的作用一方面是稻壳炭对pH值影响,pH增加会导致污泥有机/无机胶体和粘粒带负电荷、增加对重金属离子吸附能力,也会使重金属形成氢氧化物沉淀。另一方面是稻壳炭上分布着大量的负电荷和官能团能和重金属离子形成金属络合物。Zn、Cd有机结合态略有减少。在污泥和粉煤灰堆肥中同样发现类似现象,可能是因为碱性物质影响了有机物质腐殖化过程。另外重金属形态和TOC有关,许多学者就两者关系研究,在煤矸石改良铜尾矿试验中,发现随着有机质上升,尾砂中重金属的铁锰结合态、有机结合态和残渣态比例增加;发现有机质含量下降时,可交换态与铁锰氧化物结合Cd含量上升,有机结合态Cd含量下降,残渣态Cd含量无明显变化;发现当有机质含量下降时,有机质结合态重金属的比例下降,氧化物结合态和残渣态重金属的比例上升。这些研究中金属形态转变都不相同,但最终都使得重金属向稳定状态转化。