皂角苷和檸檬酸聯(lián)合對市政污泥中重金屬的去除與風(fēng)險評價

龔 正，葉 濤，張 斌，黃 麗

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江中下游耕地保育重點實驗室，湖北 武漢 430070)

我國污泥產(chǎn)量2020年預(yù)計將突破6 000萬t，然而大約80%的污泥并沒有得到合理的處置，可能造成部分污泥的隨意堆放，從而導(dǎo)致環(huán)境的二次污染并威脅人體健康。目前，我國與歐洲主要國家的污泥處置方法包括填埋、焚燒、堆肥、農(nóng)業(yè)利用等方法，其中農(nóng)業(yè)利用是最主要的處置方式之一。污泥中的無毒有機物和營養(yǎng)物質(zhì)約占干物質(zhì)的60%，含有機質(zhì)、氮、磷、鉀和少量的鈣、硫和鎂，以及其他有農(nóng)業(yè)價值的成分，有機質(zhì)的占比多為20%～60%，TN、TP、TK分別為1%～5%、1%～2%、0.2%～0.6%。施用污泥可增加土壤有機質(zhì)及有效植物養(yǎng)分含量，污泥的農(nóng)業(yè)利用是具有發(fā)展?jié)摿Φ奶幹梅椒ā５勰嘀写嬖谝欢康闹亟饘僭?，馬學(xué)文等分析了全國111個城市的污泥，發(fā)現(xiàn)污泥中Cu、Ni、Pb、Cr含量多小于200 mg/kg，Zn的含量以500～1 000 mg/kg為主，Cd的含量在4～8 mg/kg之間的比例約為25%。由于污泥中的重金屬毒性大、難以降解、長期存在于環(huán)境中且不斷積累，直接施用污泥會對人體健康和環(huán)境帶來風(fēng)險，因此污泥中重金屬的去除對其資源化利用具有重要意義。

化學(xué)淋洗技術(shù)可快速移除污泥中的重金屬，且效果穩(wěn)定、成本相對低廉，是目前實際應(yīng)用中最為普遍的土壤重金屬修復(fù)技術(shù)。皂角苷和檸檬酸等易降解、對環(huán)境影響較小的淋洗劑受到了更多的關(guān)注。皂角苷以其環(huán)境友好的生物降解性、較高的選擇性和較低的成本，顯示其具有巨大的土壤重金屬離子去除潛力。已有研究表明，使用濃度為35 g/L、pH值為4.83的無患子皂角苷淋洗土壤240 min后，可去除污染土壤中37.87%的Cd；21 g/L的無患子皂苷溶液在振蕩淋洗24 h后，對污染土壤中Cr的去除率可達到32.05%；0.15 mol/L的檸檬酸在pH值為5.0時淋洗污染土婁土240 min后，可去除污染土婁土中45.81%的Cd。

由于單一淋洗劑的成本相對較高，且對土壤多種重金屬的復(fù)合污染去除效果有限，已有學(xué)者開展了多種淋洗劑聯(lián)合作用的研究。如吳烈善等研究表明，檸檬酸和茶皂素以體積比為3∶1比例混合，復(fù)合方式淋洗30 h，對污染土壤中Cu、Pb和Zn的去除率分別達到了82.77%、65.49%和78.12%；李珍等的研究表明，皂角苷與低濃度檸檬酸、蘋果酸復(fù)配，當(dāng)其物質(zhì)的量之比分別為10∶3和4∶3時，對污染土婁土中Cd的去除率分別為37.09%和32.32%；葉濤等的研究表明，1%的皂角苷與0.4 mol/L的檸檬酸聯(lián)合淋洗厭氧消化污泥中的Ni、Pb、Zn，約80%的酸溶態(tài)和可還原態(tài)的Ni、Zn被去除，Pb的可還原態(tài)去除率在58.06%以上，且污泥中各重金屬殘渣態(tài)所占的比例大幅增加。

重金屬的毒性與其存在的形態(tài)密切相關(guān)，污泥中重金屬的去除效果不應(yīng)僅限于其含量的降低，還應(yīng)通過污泥中重金屬形態(tài)分析來評價淋洗前后其生物有效性、遷移性、環(huán)境風(fēng)險的變化。目前評價污泥中重金屬遷移性與生物有效性的方法主要有

IR

因子法和

M

指數(shù)法，

M

值與污泥中重金屬的不穩(wěn)定形態(tài)有關(guān)，比

IR

值更加靈敏。評價重金屬污染程度的方法主要有地積累指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法等。地積累指數(shù)法能比較直觀地反映單個重金屬在沉積物中的富集程度。潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法引入了毒性響應(yīng)系數(shù)，重金屬毒性響應(yīng)系數(shù)的差異體現(xiàn)了不同重金屬對人體健康的影響，與地積累指數(shù)相比，該方法不僅可以衡量單個重金屬的生態(tài)風(fēng)險，還可以綜合反映復(fù)合重金屬的潛在危害。

皂角苷和檸檬酸去除污染土壤中重金屬的研究較多，而對于污泥則較少。已有研究皂角苷復(fù)配檸檬酸淋洗污泥重金屬的最佳條件時，僅涉及到3種重金屬元素，現(xiàn)有報道尚未有全面涉及常見的Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、Cr等金屬元素的研究，且對淋洗后廢液中重金屬回收的研究鮮有報道。因此，本文以武漢市4個市政脫水污泥為研究對象，在前期探索最佳pH值、固液比、體積比、淋洗時間等工作的基礎(chǔ)上，進一步研究皂角苷和檸檬酸聯(lián)合淋洗對污泥中典型重金屬(Cu、Ni、Pb、Zn、Cd和Cr)的去除效果以及污泥淋洗廢液的處置問題，并綜合評價淋洗后污泥中重金屬的環(huán)境生態(tài)風(fēng)險，為污泥的資源化利用提供理論依據(jù)和實踐參考。

1 材料與方法

1. 1 污泥樣品的采集和基本性質(zhì)測定

采集武漢市4個污水處理廠的脫水污泥樣品(編號為S～S)，風(fēng)干后剔除塑料、垃圾碎片等雜質(zhì)，研磨過100目篩，備用。污泥有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定；污泥pH值采用pH計(Five easy，F(xiàn)E20)測定，水土比為2.5∶1；污泥中重金屬的全量用HF-HClO-HNO-HCl消解，采用原子吸收光譜儀(240FS AA，美國瓦里安公司)測定。各項測試指標(biāo)設(shè)置3次重復(fù)。測試結(jié)果顯示：污泥樣品S～S的有機質(zhì)含量分別為430.40 g/kg、403.98 g/kg、255.16 g/kg、297.15 g/kg，pH值分別為7.50、6.25、6.38、7.73。

1. 2 污泥的淋洗與重金屬回收

分別稱取S～S污泥樣品0.5 g于50 mL離心管中，根據(jù)前期試驗的淋洗去除效果，選取1%的皂角苷(臨界膠束濃度為2 760 mg/L，國藥集團化學(xué)試劑有限公司，純度為98%)與0.1 mol/L的檸檬酸(分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司)進行混合，兩者的體積比根據(jù)前期試驗選擇5∶1，在此體積比下具有更高的重金屬去除率且淋洗后污泥的pH值較適合土地利用。取20 mL混合液于離心管中，在恒溫振蕩箱中以25℃、250 r/min振蕩24 h，淋洗次數(shù)為1～4次。淋洗后，污泥樣品在5 000 r/min下離心10 min，測定上清液中Cu、Ni、Pb、Zn、Cd和Cr的含量，每個處理設(shè)置3次重復(fù)，計算污泥中重金屬的去除率和累計去除率。采用BCR連續(xù)提取法對淋洗前后的污泥樣品進行重金屬形態(tài)分析。污泥淋洗后，加入一定系列濃度(0.5 g/L、1.0 g/L、1.5 g/L、1.77 g/L、2.0 g/L、2.5 g/L、3.2 g/L)的熟石灰于淋洗廢液中，不斷攪拌30 min后靜置10 min，上清液經(jīng)0.45 μm濾膜過濾，測定其pH值和重金屬含量，并計算重金屬的回收率。每個處理設(shè)置3次重復(fù)。

1. 3 污泥中重金屬移動性和潛在生態(tài)風(fēng)險評價

污泥中重金屬元素的形態(tài)分析方法使用歐共體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)局( Bureau Community of Reference，BCR)提出的BCR三步提取法。該方法提取的重金屬形態(tài)包括酸溶態(tài)、可還原態(tài)、可氧化態(tài)、殘渣態(tài)4種，且具有較好的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。

污泥中重金屬的遷移性和生物有效性是衡量其去除效果的重要指標(biāo)，可用

M

指數(shù)法來進行評價，

M

指數(shù)(移動性指數(shù))的計算公式為

(1)

式中：

F

、

F

、

F

、

F

分別為使用BCR連續(xù)提取法測定的污泥中重金屬酸溶態(tài)、可還原態(tài)、可氧化態(tài)和殘渣態(tài)的含量。

M

值越大，表明污泥中重金屬的移動性和生物有效性越強。將

M

指數(shù)法與潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法相結(jié)合，可以更好地評價污泥中重金屬的危害，以綜合反映其去除效果。潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)

E

的計算公式如下：

(2)

RI

=∑

E

(3)

式中：

E

為污泥中第

i

種重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)；

T

為污泥中第

i

種重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)(其中Cu、Ni、Pb均為5，Zn為1，Cd為30，Cr為2)；

C

為污泥中第

i

種重金屬的測定濃度(mg/kg)；

C

為污泥中該項重金屬元素的參比值(mg/kg)，參比值為工業(yè)化前未受過污染的污泥中該項重金屬元素的背景值(其中Cu為30 mg/kg，Ni為40 mg/kg，Pb為25 mg/kg，Zn為80 mg/kg，Cd為0.5 mg/kg和Cr為60 mg/kg)；

RI

為污泥中多種重金屬復(fù)合潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)。

E

和

RI

值的潛在生態(tài)風(fēng)險分級標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 Ei和RI值的潛在生態(tài)風(fēng)險分級標(biāo)準(zhǔn)[27]

1. 4 數(shù)據(jù)處理

本文運用Microsoft Excel、Origin Pro 9.1、SPSS 21對試驗數(shù)據(jù)進行處理與分析，統(tǒng)計分析運用Duncan檢驗方法。

2 結(jié)果與討論

2. 1 污泥中重金屬的含量分析

鑒于大多數(shù)污水處理廠位于城市，為節(jié)約運輸成本，部分污泥已被應(yīng)用于城市園藝以綠化和美化城市。目前，有關(guān)含重金屬污泥的農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)主要有《綠化種植土壤》(CJ/T 340—2016)和《農(nóng)用泥質(zhì)污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 4284—2018)等，其中綠化種植土壤常用場景為道路綠化帶、工廠附屬綠地等有潛在污染源的綠地等；而農(nóng)用污泥因用途不同分為A級(耕地、園地、牧草地)污泥和B級(園地、牧草地、不種植食用農(nóng)作物的耕地)污泥。污泥樣品中重金屬的含量及其各農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)，見表2。

表2 污泥樣品中重金屬的含量及其各農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)

由表2可知，各污泥樣品中重金屬含量差異較大，其中污泥中Zn的含量最高，在S～S污泥樣品中的含量均超過綠化種植土壤標(biāo)準(zhǔn)限值，這可能與我國的給水管道材料有關(guān)；而Cd是供試污泥中含量最低的重金屬，均超過了A級農(nóng)用污泥標(biāo)準(zhǔn)和綠化種植土壤標(biāo)準(zhǔn)限值；污泥中Ni的含量超過或接近農(nóng)用污泥標(biāo)準(zhǔn)，Cu、Pb和Cr在農(nóng)用污泥標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；4個污泥樣品中S中Pb含量最高，其余重金屬均為S中含量最高。

2. 2 污泥中重金屬的淋洗去除效果分析

初次淋洗后污泥中重金屬的去除率，見圖1。

圖1 初次淋洗后污泥樣品中重金屬的去除率Fig.1 Removal rate of heavy metals in sludge samples after initial leaching注：圖中不同小寫字母表示污泥樣品之間差異顯著(p<0.05)

由圖1可見，在皂角苷和檸檬酸聯(lián)合淋洗1次后，污泥中Zn的去除率最高，為71.04%(S)，而污泥中Ni的去除率最低，為20%左右(S)，污泥中Cu、Pb、Cd和Cr的最大去除率分別為43.00%(S)、35.43%(S)、32.79%(S)和23.16%(S)；除了污泥中Cd和Zn(S)的含量未達到綠化種植土壤標(biāo)準(zhǔn)限值外，污泥中其他重金屬的含量均達標(biāo)。

需要增加淋洗次數(shù)以更好地去除污泥中的重金屬，降低重金屬存在的環(huán)境生態(tài)風(fēng)險。多次淋洗后污泥樣品中重金屬的去除率，見圖2。

由圖2可見，隨著淋洗次數(shù)的增加，污泥樣品中重金屬的去除率逐漸提高。經(jīng)過4次淋洗后，污泥樣品S～S中Zn的去除率分別為84.79%、76.34%、49.39%、30.61%，但以第1次淋洗的去除為主，其余3次淋洗的去除率不超過14%，這可能歸因于污泥中重金屬的含量及其形態(tài)分布；經(jīng)過4次淋洗后，污泥樣品S～S中Cd的去除率分別為56.71%、36.35%、52.05%和51.90%；第1次淋洗對污泥樣品S～S中Cu的去除率分別為21.58%、20.68%、43.00%和31.93%，4次淋洗對污泥樣品S～S中Cu的去除率在55.18%～78.89%之間；4次淋洗對污泥樣品S～S中Pb的去除率分別為81.73%、60.58%、58.27%、77.08%，以前3次淋洗的去除為主，其占累計去除率的84.68%～93.92%；每次淋洗對污泥樣品S～S中Cr的去除率均約為20%，4次淋洗后Cr的去除率約為80%；第2～4次淋洗對污泥樣品S～S中Ni的去除率均在12%左右，4次淋洗后Ni的去除率在50.00%～55.51%之間。

皂角苷可通過外羧基將難溶態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)化為可溶態(tài)，再與重金屬元素螯合，也可能通過形成膠束解吸重金屬，使之得以去除；檸檬酸提供的酸性條件可以增強皂角苷螯合重金屬元素的能力，提高其去除率。

圖2 多次淋洗后污泥樣品中重金屬的去除率Fig.2 Removal rate of heavy metals in sludge samples by multiple leachings注：圖中不同小寫字母表示淋洗次數(shù)之間差異顯著(p<0.05)。

本文采集的各污泥樣品之間重金屬含量的差異較大，供試污泥中Ni、Cd、Cr的含量均高于報道的全國平均水平，經(jīng)過4次淋洗后，各供試污泥樣品中Cu、Ni、Pb、Zn、Cd和Cr的去除率在30.61%～84.79%之間，并且重金屬含量低的污泥樣品使用該淋洗方法表現(xiàn)出更好的去除效果。

經(jīng)過4次淋洗后，污泥樣品S符合農(nóng)用A級污泥標(biāo)準(zhǔn)，由于污泥中Cd的含量依然較高，故污泥樣品S、S、S僅可用作農(nóng)用B級污泥，4個污泥樣品均不可作為綠化種植土壤再利用。這是因為許多污水處理廠不僅接收居民區(qū)的廢水，還接收工業(yè)廢水，這些工廠產(chǎn)生的污水含有相對較高濃度的重金屬，由于Cd在電池、電子、印染和電鍍等多種工業(yè)部門中有廣泛應(yīng)用，氧化鎘也被用作汽車輪胎的固化劑，這都將導(dǎo)致供試污泥樣品中Cd的總量較高。在本研究中，淋洗劑對污泥樣品中Cd的累計去除率最高為56.71%，平均去除率接近50%，具有一定的推廣使用潛力。

本文選取綜合淋洗去除效果最好的污泥樣品S，分析其在1～4次淋洗過程中各種重金屬形態(tài)占比的變化情況，其結(jié)果見圖3。

由圖3可見，經(jīng)過1～4次淋洗，污泥樣品(S)中Ni、Pb、Zn和Cd的酸溶態(tài)所占比例快速降低至5.41%以下，Cu和Cr的酸溶態(tài)占比不足1%；污泥樣品(S)中Ni、Zn、Cd和Cr的可還原態(tài)占比維持在2%～10%，Cu、Pb的可還原態(tài)占比則較高，分別為27.22%和13.71%；污泥樣品(S)中Ni、Zn和Cr的可氧化態(tài)占比低于10%，Cu、Pb和Cd的可氧化態(tài)占比在16%～33%之間，污泥樣品(S)中多數(shù)重金屬可氧化態(tài)的占比較可還原態(tài)高，這可能是因為污泥中重金屬可氧化態(tài)更穩(wěn)定，更難去除；淋洗后污泥樣品(S)中多數(shù)重金屬以殘渣態(tài)為主，Ni、Zn和Cr的殘渣態(tài)占比上升至76%以上，Pb、Cd的殘渣態(tài)占比在67%～70%之間，而Cu以可氧化態(tài)和殘渣態(tài)為主，兩者的占比達72%以上?？梢?，皂角苷和檸檬酸聯(lián)合淋洗較易去除污泥中可溶態(tài)重金屬，而殘渣態(tài)重金屬難以被生物吸收利用，淋洗也較難大量去除，這與Suanon等和師崇文等的研究結(jié)果一致。

圖3 多次淋洗后污泥樣品(S1)中各種重金屬形態(tài)占比的變化情況Fig.3 Proportion of various forms of heavy metals in sludge sample(S1) after multiple leachings注：圖中不同小寫字母表示淋洗次數(shù)之間差異顯著(p<0.05)。

2. 3 淋洗前后污泥中重金屬的移動性變化分析

一般來說，污泥中重金屬的穩(wěn)定性取決于重金屬的形態(tài)及與介質(zhì)的結(jié)合強度。多次淋洗對污泥樣品中重金屬

M

指數(shù)的影響，見圖4。

圖4 多次淋洗對污泥樣品(S1)中重金屬MF指數(shù)的影響Fig.4 Effects of multiple leachings on the MF factor of heavy metals in sludge sample(S1)注：圖中不同小寫字母表示淋洗次數(shù)之間差異顯著(p<0.05)。

由圖4可見， 淋洗前污泥樣品(S)中重金屬的

M

值大小總體表現(xiàn)為Zn>Ni>Cd>Pb>Cu>Cr，說明與其他重金屬相比，Zn、Ni和Cd具有更高的移動性，更容易被植物吸收；污泥樣品(S)中Cr的移動性最小，因為在本研究污泥中酸溶態(tài)Cr的占比不足1%(見圖3)，污泥中約85%的Cr以殘渣態(tài)的形式存在，而殘渣態(tài)重金屬緊密結(jié)合在沉積物的晶體結(jié)構(gòu)上，且很難脫離晶格的限制。初次淋洗較大程度地去除了污泥中酸溶態(tài)的Cu、Ni、Pb和Cd，污泥中酸溶態(tài)Cd的最大去除率可達60.71%(見圖3)。4次淋洗后，污泥樣品S～S中Cu、Ni、Pb、Zn、Cd和Cr的

M

值最大下降幅度分別為83.29%(S)、93.15%(S)、73.37%(S)、88.62%(S)、83.44%(S)和85.07%(S)，其移動性和生物有效性減弱。這是因為不同價態(tài)Cr的環(huán)境行為不同，Cr(Ⅵ)在環(huán)境中具有比Cr(Ⅲ)更高的遷移性和毒性。有研究表明，不同形態(tài)Cr的主導(dǎo)價態(tài)可能不同，可還原態(tài)中有大量Cr(Ⅵ)，而可氧化態(tài)中有更多的Cr(Ⅲ)，殘渣態(tài)中Cr(Ⅵ)可能有較高的占比。淋洗后污泥中Cr的

M

值大幅降低，除可溶態(tài)Cr被大量去除外，也可能是淋洗后形成了穩(wěn)定的金屬-腐殖質(zhì)復(fù)合物，導(dǎo)致

M

值的變化。相較于污泥樣品S和S，污泥樣品S和S中各重金屬的

M

值降幅更大，這可能是由于污泥樣品S～S中有機質(zhì)含量不同所致，污泥樣品S、S中有機質(zhì)含量明顯高于污泥樣品S、S，較高含量的有機質(zhì)使重金屬被吸附到污泥中的趨勢增大，其移動性減小。另外，污泥樣品S、S偏堿性，污泥樣品S、S偏酸性，污泥本身的pH值差異也可能會引起重金屬離子移動性的差別。

2. 4 污泥中重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險評價

淋洗前后污泥樣品中各重金屬的

E

和

RI

值的計算結(jié)果，見表3。

表3 淋洗前后污泥樣品中各重金屬的Ei和RI值

由表3可知，經(jīng)過4次淋洗后，污泥樣品S～S中各重金屬的

E

值均大幅下降，潛在生態(tài)風(fēng)險降低，

RI

值下降超過41%；污泥樣品中Ni和Pb經(jīng)過4次淋洗后，

E

值均降到10以下，為低生態(tài)風(fēng)險；污泥樣品中Zn的

E

值平均為9.82，經(jīng)過4次淋洗后，Zn均為低生態(tài)風(fēng)險；污泥樣品中Cu的

E

值平均由31左右下降到11左右，潛在生態(tài)風(fēng)險由較高降為中或低(S)；污泥樣品中Cr的潛在生態(tài)風(fēng)險最低，

E

值已降到2以下；污泥樣品中Cd的去除效果較好，

E

值平均下降49%左右，但依然處于極高的環(huán)境風(fēng)險，導(dǎo)致淋洗后污泥的綜合生態(tài)風(fēng)險依然極高。淋洗前污泥樣品中Cu、Pb的

M

值為中等水平，經(jīng)過多次淋洗后其大幅降低，與

E

值的變化趨勢一致；淋洗前污泥樣品中Ni、Zn的

M

值最高，經(jīng)過多次淋洗后其降幅最大，

E

值也相應(yīng)降低；淋洗前后，污泥樣品中Cd的

M

值均為中等水平，由于其毒性響應(yīng)系數(shù)

T

最高，故其

E

值最高；相較其他重金屬，污泥樣品中Cr的

M

值最低，移動性最弱，潛在生態(tài)風(fēng)險也最低。

M

值與

E

值對污泥樣品中這些重金屬的環(huán)境風(fēng)險評價結(jié)果趨于一致，表明該淋洗方法使供試污泥中重金屬的移動性、生物有效性和潛在生態(tài)風(fēng)險有效降低。淋洗后，供試污泥中各重金屬的環(huán)境風(fēng)險總體下降，這與其總量的降低一致。

2. 5 污泥淋洗廢液中重金屬的回收

處理重金屬廢液常用的方法有硫化物沉淀法和酸堿中和沉淀法。本文采用熟石灰對污泥淋洗廢液中的重金屬進行回收，不同熟石灰用量對污泥淋洗廢液中重金屬的回收率，見表4。

由表4可知，當(dāng)熟石灰用量為0.5～1.5 g/L時，污泥淋洗廢液中Pb、Zn、Cd的回收率大幅提高，隨后回收率逐漸平穩(wěn)，回收率最終均高于91%；而污泥淋洗廢液中Cu、Ni、Cr的回收率則隨著熟石灰用量的增加先較快提高，當(dāng)熟石灰用量高于1.5 g/L時，回收率緩慢增加，當(dāng)熟石灰用量為3.2 g/L時，污泥淋洗廢液中Cu、Ni、Cr的回收率分別達到40.17%、46.62%、76.67%。綜合來看，當(dāng)熟石灰用量為1.5 g/L時，其對污泥淋洗廢液中重金屬Cu、Ni的回收率在25%左右，對Pb、Zn、Cd、Cr的回收率在58%～80%之間；當(dāng)熟石灰添加量高于1.5 g/L時，其對污泥淋洗廢液中Pb、Zn、Cd回收率的提高不明顯，對Cu、Ni、Cr回收率的提高也較為緩慢，且當(dāng)熟石灰添加量為1.5 g/L時，污泥淋洗廢液的pH值為6.51左右，接近中性，有利于污泥淋洗廢液的排放或者循環(huán)利用。因此，在采用熟石灰對污泥淋洗廢液中的重金屬進行回收時，熟石灰的添加量以1.5 g/L為宜。

表4 不同熟石灰用量對污泥淋洗廢液中重金屬的回收率

3 結(jié) 論

(1) 1%的皂角苷和0.1 mol/L的檸檬酸以5∶1的體積比對供試污泥聯(lián)合淋洗1次，污泥中Zn的去除效果最佳，其去除率最高為71.04%(S)，而Ni的去除率最低，為20%左右(S)；除污泥樣品S外，經(jīng)過4次淋洗后污泥中Cd的去除率為54%左右，Cu和Pb的去除效果接近，均為55%～82%，Cr的去除率約為80%，Ni的去除率在50%～56%之間。經(jīng)過淋洗后污泥中各重金屬的酸溶態(tài)所占比例降至5.41%以下，污泥中Ni、Zn和Cr的可還原態(tài)和可氧化態(tài)占比均低于10%，Cu、Pb和Cd的可還原態(tài)和可氧化態(tài)的占比在13%～33%之間，污泥中Cu以殘渣態(tài)和可氧化態(tài)為主，其他重金屬以殘渣態(tài)為主。

(2) 經(jīng)過皂角苷和檸檬酸的4次聯(lián)合淋洗后，污泥中Cu、Ni、Pb、Zn、Cd和Cr的

M

值最大下降幅度分別為83.29%(S)、93.15%(S)、73.37%(S)、88.62%(S)、83.44%(S)、85.07%(S)，表明污泥中重金屬的移動性和生物有效性減弱；污泥中各重金屬的

E

值下降，表明污泥中重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險降低，其中污泥中Ni、Pb、Zn的潛在生態(tài)風(fēng)險均由中降為低，Cu的潛在生態(tài)風(fēng)險由較高降為中，Cr為低潛在生態(tài)風(fēng)險，但Cd的潛在生態(tài)風(fēng)險還較高。

(3) 采用熟石灰對污泥淋洗廢液中的重金屬進行回收，當(dāng)熟石灰用量為0.5～1.5 g/L時，污泥淋洗廢液中Cu、Ni、Pb、Zn、Cd和Cr的回收率提高較快；當(dāng)熟石灰用量為3.2 g/L時，污泥淋洗廢液中各重金屬的回收率在40.17%～96.03%之間。