污泥焚烧后的重金属种类及分配

废水处理厂中的重金属来源于工业企业，并且已经扩散到了家务、地表面活动、污水排泄管的侵蚀。污泥中重金属的浓度与相应的工业活动及污泥的来源有关。污泥中重金属的存在形式主要有氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和硫酸盐，它们在废水处理过程中仍保持在污泥中，并与污泥结合在一起。

了解重金属的种类和含量，是对城市污泥进行合理处置利用的基础。对国内（1994～2001年）报道的城市污泥重金属的资料进行统计分析表明，我国城市污泥的Ni、Pb、Cr、Cu、Zn 含量变化幅度很大，最高达几千毫克/千克，Zn 是含量最高的元素，均值为1450mg/kg。这是因为我国城市大量使用镀锌管道，导致城市污水中Zn含量较高的缘故，含量次高的为Cu，其次是Cr；而毒性较大的元素Hg、Cd、As 含量往往较低，通常在几到十几毫克/千克范围内。

城市生活垃圾中所含重金属物质，高温焚烧后除部分残留于灰渣中，大部分则会在高温下气化挥发进入烟气。部分金属元素在炉中参与反应，生成的氧化物或氯化物比原金属元素更易气化挥发。这些氧化物及氯化物因挥发、热解、还原及氧化等作用，可能进一步发生复杂的化学反应，最终产物包括元素态重金属、重金属氧化物及重金属氯化物等。

高温挥发进入烟气中的重金属物质，随着烟气温度降低部分饱和温度较高的元素态重金属（如汞等），会因达到饱和而凝结成均匀的小粒状物或凝结于烟气中的烟尘上。饱和温度较低的重金属元素虽然无法充分凝结，但会由于飞灰表面的催化作用而使其形成饱和温度较高且较易凝结的氧化物或氯化物，或因吸附作用易附着在烟尘表面。仍以气态存在的重金属物质，也有部分会被吸附于烟尘上。重金属本身凝结而成的小粒状物粒径都在1μm以下，重金属凝结或吸附在烟尘表面，也多发生在比表面积大的小粒状物上，因此小粒状物上的金属浓度比大颗粒要高，从焚烧烟气中收集下来的飞灰通常被视为危险废物。

在较高的焚烧温度下，大部分金属都被蒸发了，当烟气冷却时它们凝固在飞灰的颗粒表面。研究表明，78%～98%的Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn固定在飞灰中，98%的Hg可能随着烟气一道被排放到大气中。灰分中金属的分布并不均匀，重金属如Pb、Cd、Cu 和Ni 一般位于灰核附近位置，而轻金属Si、Al、Ca、Na、K 等则分布在飞灰颗粒的表面。试验表明，焚烧炉温度在低于870℃时，对重金属挥发分排放量影响很小。污泥中氯含量的提高会促进焚烧温度对Pb和Cd排放的影响，这主要是由于高挥发性物质PbCl2和CdCl2的作用。一般来说，氯离子在干基污泥中的含量低于0.5%，但如果污泥采用石灰和氯化铁进行脱水的话，氯离子在干基污泥中的含量可提高到7%～9%。如处理这样的污泥，Pb和Cd排放量将大大提高。