厭氧消化污泥重金屬鉻形態分布及穩定劑對其穩定效果研究

【中圖分類號】： ×703 【文獻標志碼】：A 【文章編號】：1008-3197（2025）05-74-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2025.05.017

Study on the Morphological Distribution of Heavy Metal Chromium in Anaerobic Digestion of Sludge and the Stabilization Effect of Stabilizers on Sludge Stability

CAO Yong

（Tianjin Capital Environmental Protection Group Co.，Ltd.，Tianjin 3oo381，China）

【Abstract】：Inresponse to the problem of heavy metal chromium（Cr）polution in urban sludge restrictingitsresource utilization，this study takes anaerobic digestion sludge as theobjectand explores thestabilizing effectof hydroxyapatite（HAP）on Cr.By adding HAP with sludge dry weight of 2% ， 5% ，and 10% ，the distribution of Cr forms and leaching rate were analyzed using BCR continuous extraction method and HJ/T 299—2007 Soild waste-Extration proceduceforleaching toxicity-Sulp-uricacid amp;nitric acid method leaching toxicity test.The results showed that anaerobic digestion process can achieve a stable Cr content of 80% in sludge;After the addition of HAP，the stability rate of Cr leaching approached 100% ，the proportion of stable state increased to over 90% ，and the proportion of residual state was positively correlated with the dosage （R=O.914）. The comprehensive effect shows that 2% HAP can achieve high efficiency and stability.

【Key words】： sludge treatment; chromium;anaerobic digestion;hydroxyapatite stabilizers

城鎮污泥土地利用是污泥資源化的重要途徑，但污泥重金屬污染問題是目前制約污泥資源化利用的重要因素。我國城鎮污廢水中會含一定量的重金屬鉻，通過吸附、沉淀、絡合等方式逐漸累積在城鎮污水處理廠的污泥中，導致污泥重金屬鉻污染。重金屬鉻因水溶性特征會在污泥資源化過程中帶來環境二次污染。掌握厭氧消化過程污泥重金屬鉻及其形態分布，并有效去除或減少污泥中的重金屬活性，使污泥能安全進行土地利用，是一個值得深入研究的問題]。

本文以津南污泥處理廠厭氧消化污泥為研究對象，結合羥基磷灰石穩定化技術，分析鉻形態轉化規律及浸出特性，旨在揭示羥基磷灰石對鉻形態的影響機制，優化羥基磷灰石投加比例，為污泥安全利用提供低成本解決方案。

1 材料與方法

1.1供試材料

污泥樣品采自津南污泥處理廠，羥基磷灰石為試劑級。

1.2試驗方案

津南污泥處理廠以城鎮生活污水處理廠剩余污泥為原料，處理工藝流程為高濃度高效率厭氧消化 + 板框脫水 + 干化，對進場污泥、脫水污泥和干化污泥樣品進行污泥重金屬形態影響分析。

采用廠穩定化技術對厭氧消化后的干化后污泥進行重金屬穩定作用研究。羥基磷灰石作為穩定劑按污泥干重的 2%.5%.10% 投加。試驗周期21d，采用四分法取樣進行浸出毒性及重金屬形態分析。

1.3分析項目及方法

污泥重金屬鉻采用電感耦合等離子體發射光譜法測定分析;污泥中重金屬浸出量通過HJ/T299—2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》進行提取；采用BCR三態連續提取法4～研究污泥樣品中重金屬元素的形態分布。相關數據通過統計產品與服務解決方案軟件（SPSS）進行相關性分析。

2結果與討論

2.1厭氧消化對污泥中重金屬鉻的形態影響

干化后污泥產品重金屬鉻含量均低于相關標準，超標率為0。見表1和圖1。

表1干化污泥重金屬鉻含量

圖1厭氧后污泥重金屬鉻含量

進場污泥中鉻的可氧化態比例較其他形態高，整體穩定態高達 80% 左右，這是因為污泥中高含量的硫可與鉻形成相對穩定的硫化物～8。脫水污泥、干化污泥中鉻的殘渣態比例逐漸提高，表明厭氧消化工藝對污泥中重金屬鉻的穩定性有一定促進作用，這是因為污泥厭氧消化過程中，硫酸還原菌能夠促使硫酸根還原和含硫蛋白質分解，生成更多的 S^2- ，進而反應生成了穩定的金屬硫化物[9～10]。見圖2。

圖2厭氧消化對污泥重金屬鉻浸出穩定率的影響

2.2不同濃度穩定劑對污泥中鉻浸出穩定率的影響

3種投加濃度的羥基磷灰石對厭氧消化污泥均有較好的穩定化作用，對鉻有較好的浸出效果，浸出穩定率接近 100% 。穩定率越高，穩定效果越好。見圖3。

2.3不同濃度穩定劑對污泥中鉻的形態影響

羥基磷灰石穩定處理后污泥中重金屬鉻的殘渣態具有一定程度的增加，形態的轉變表明污泥中鉻的形態通過穩定化作用向更為穩定形態進行轉化。經羥基磷灰石穩定處理后重金屬鉻的穩定態均達到了為 90% 以上，隨著穩定劑投加濃度的增加，殘渣態的比例也隨著增大，存在一定的正相關性（ R=0.914? 。當重金屬鉻的穩定態達到 90% 以上，其浸出穩定率接近100% ，這是因為羥基磷灰石對污泥中重金屬對鉻的穩定主要有溶解和形成礦化物質兩個過程[]

10C_r²⁺+6H₂PO₄^-+2X^-=Cr₁₀（PO₄）₃X₂+12H⁺

穩定后可生成穩定的鉻-磷酸鹽礦物，鉻的大部分形態向殘渣態轉化。投加 2% 的羥基磷灰石即可達到較好的穩定效果。見圖4。

3結論

以城鎮生活污水處理廠污泥為研究對象，厭氧消化工藝對污泥中重金屬鉻有一定穩定作用。采用穩定化技術對城鎮污泥進行穩定化處理，羥基磷灰石作為穩定劑按污泥干重的 2%5%.10% 投加對厭氧消化污泥中重金屬鉻均有顯著的穩定作用。處理后污泥重金屬鉻的浸出穩定率均接近 100% ，重金屬鉻的穩定態均達到 90% 以上，隨著穩定劑投加濃度的增大，殘渣態的比例也隨著增大，存在一定的正相關性。投加 2% 的羥基磷灰石即可達到較好的穩定效果。

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