郭 帥 ，于士祥 ，車德勇 ，劉洪鵬 ，孫佰仲,*

（1. 東北電力大學(xué) 能源與動力工程學(xué)院，吉林 吉林 132012；2. 浙江浙能紹興濱海熱電有限責(zé)任公司，浙江 紹興 312073）

由于中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化進程的加快，以及公共衛(wèi)生水平的提高，污水的排放量逐年遞增[1,2]。而污泥作為污水處理過程中的副產(chǎn)物，其總量一直在增長，據(jù)中投顧問產(chǎn)業(yè)研究中心預(yù)測，到2023年中國污泥產(chǎn)生量將達到9772萬噸。

此外，污泥是由微生物、未被消解的有機和無機礦物以及有機毒物等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體，如果不進行有效處理，將產(chǎn)生潛在的環(huán)境問題，嚴重危害人類健康[3,4]。因此，如何安全、經(jīng)濟地處理污泥已成為一個亟待解決的問題[5]。

污泥處理方式有很多種[6-8]，據(jù)立木信息咨詢發(fā)布的《中國污泥處理處置市場調(diào)研與未來預(yù)測報告（2021版）》統(tǒng)計，2018年中國城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥中，50%以上的污泥進行了衛(wèi)生填埋，近15%的污泥進行了土地利用，6%左右的污泥以焚燒的方式進行處置，近8%的污泥處理后進行了建筑材料利用。其中，污泥焚燒技術(shù)具有減容、減量和能源化等顯著優(yōu)勢[9-11]，并且考慮到中國大城市(如北京、上海和深圳)有限的土地選址，在未來十年，焚燒將在污泥處置中發(fā)揮越來越重要的作用[11,12]。但污泥焚燒面臨的一個主要問題是污染嚴重，尤其是NOx和重金屬污染[13,14]，這也是制約中國污泥焚燒工藝發(fā)展和應(yīng)用的嚴重問題。因此，降低燃燒所產(chǎn)生的NOx，并且無害化處理污泥焚燒后的重金屬，降低其污染程度，是目前世界各國廣泛關(guān)注的研究課題，也是本文的主要研究內(nèi)容。

由于污泥自身熱值較低，不宜單獨焚燒，大多數(shù)學(xué)者采用污泥與其他燃料摻燒探究污染物排放特性。Liu等[15]利用馬弗爐燃燒玉米秸稈、城市污泥及其混合物，結(jié)果表明，污泥中含N量高于玉米秸稈，但N-NO的轉(zhuǎn)化率較低，玉米秸稈與污泥摻燒后NO排放量低于玉米秸稈單獨燃燒。Jin等[16]和Zhan等[17]分別在管式爐和流化床實驗臺中，采用煤與脫水污泥進行摻燒，結(jié)果表明，NOx轉(zhuǎn)化率隨著污泥摻混比的增加而降低。Zhang等[18]采用了神木煤與酸洗污泥摻燒，發(fā)現(xiàn)隨著污泥摻混比的增加，NOx和HCl排放含量基本穩(wěn)定，氣態(tài)重金屬排放明顯增加。Guo等[19]在管式爐內(nèi)對伴礦景天與污泥進行摻燒，發(fā)現(xiàn)高溫增加了Zn、Cd、Pb的揮發(fā)程度，O2含量的升高有利于重金屬化合物的形成。Chen等[20]采用城市垃圾與污泥進行摻燒研究重金屬的揮發(fā)性，結(jié)果表明，隨著溫度的升高和污泥摻混比的降低，重金屬As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn揮發(fā)率增加，在較高的反應(yīng)高溫下隨著O2含量的增加，重金屬的揮發(fā)率降低；在較低溫度下隨著O2含量的增加，Cu、Pb和Zn的揮發(fā)率增加。Zhao等[21]在流化床中用污泥分別與麥稈、棉稈摻燒，對其重金屬遷移特性進行了研究。結(jié)果表明，采用污泥與生物質(zhì)摻燒，特別是在污泥摻混比為50%時可以有效降低飛灰中Zn和As的浸出毒性，并且生物質(zhì)中Ca和Fe等礦物的存在會捕獲As2O3(g)，形成砷酸鹽，減少As的排放。董浩[22]在循環(huán)流化床中對制革污泥與煙煤進行摻燒，結(jié)果表明，純煤燃燒中，Cr、Ni明顯富集于底渣中，加入制革污泥后，Cr、Ni揮發(fā)性有了明顯提升。

綜上所述，采用其他燃料與污泥摻燒會對污染物排放產(chǎn)生一定影響，現(xiàn)有的研究主要對污泥采用先干化再摻燒的方式進行處理，這樣處理所涉及的系統(tǒng)不僅較為復(fù)雜，而且在干化過程中能量損耗較大，明顯增加了成本。此外，大多數(shù)研究所關(guān)注的重金屬種類也不全面?；诖耍狙芯繉⒃诹骰仓袑τ衩捉斩捙c高含水污泥進行摻燒，考察不同溫度、污泥摻混比及二次風(fēng)比率對NO排放以及多種重金屬（V、Cr、Ni、Zn、Cu、As、Se、Cd、Sb、Hg、Tl、Pb）遷移轉(zhuǎn)化特性的影響。

1 實驗部分

1.1 實驗樣品

選用的實驗樣品為市政污泥與玉米秸稈。污泥取自吉林省吉林市雙嘉環(huán)保公司，含水率高達80%。玉米秸稈取自吉林省吉林市周邊玉米田，經(jīng)風(fēng)干（3 d），破碎及篩分（200目）處理，得到粒徑范圍在8 mm以下的樣品備用。實驗樣品工業(yè)分析及元素分析測試結(jié)果如表1所示，污染性較大的重金屬及Cl元素含量測試結(jié)果如表2所示，重金屬含量的測試方法請參考下文1.3節(jié)。

表 1 樣品的元素分析和工業(yè)分析Table 1 Proximate and ultimate analyses of samples

表 2 原料的重金屬及Cl含量分析Table 2 Concentration of heavy metals and Cl in raw materials（mg·kg-1）

從表1中可以看出，污泥中N含量較高，在摻燒后的尾部煙氣中需對NO含量進行關(guān)注。從表2可以發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈中As含量約為市政污泥中As含量的5倍左右，除重金屬As外，污泥中其余重金屬含量均明顯大于玉米秸稈中重金屬含量。此外，根據(jù)GB 4284—2018《農(nóng)用污泥污染物控制標(biāo)準》，除As元素外，原料中其他重金屬元素均符合污泥產(chǎn)物農(nóng)用標(biāo)準。

1.2 實驗裝置

采用自行搭建的內(nèi)循環(huán)流化床實驗臺進行污泥與秸稈的摻燒實驗。實驗臺主要由秸稈/污泥螺旋給料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、樣品收集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)五個部分組成，實驗裝置系統(tǒng)如圖1所示。內(nèi)循環(huán)流化床的爐膛總高2.9米，沿著爐膛中軸線共計有九個溫度和壓力測點。

有研究表明[23]，當(dāng)高含水污泥的摻混比低于20%時，添加污泥對爐膛的平均溫度和最高溫度影響不大。因此，本實驗將脫水污泥與玉米秸稈按照合理的比例進行摻燒，脫水污泥摻混比例分別為：5%、10%、15%、20%，內(nèi)循環(huán)流化床爐膛溫度分別保持在700、750、800、850 ℃，二次風(fēng)比率分別維持在30%與50%。根據(jù)煙氣中O2所占比例大小對一、二次風(fēng)量配比進行調(diào)節(jié)，使?fàn)t膛尾部煙氣中的O2含量維持為4%-6%。玉米秸稈給料機的給料速率為5-15 kg/h，可根據(jù)爐溫的變化在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)。

本實驗共32個工況，摻燒后的飛灰將通過尾部煙道中的布袋除塵器進行收集，煙氣中呈揮發(fā)態(tài)的重金屬將通過5%HNO3和10%H2O2進行收集，并采用MRU VARIO plus-New型煙氣分析儀對煙氣中污染性氣體NO進行在線監(jiān)測。

1.3 測試方法

收集流化床摻燒后產(chǎn)生的飛灰、底灰，各稱取0.1 g，利用5 mL HNO3+2 mL HF +1 mL HCl的方法對灰樣進行微波消解，并采用5%HNO3和10%H2O2對煙氣中重金屬進行收集。采用國產(chǎn)江蘇天瑞儀器股份有限公司生產(chǎn)的ICP-MS2000型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀對消解液、收集液中12種重金屬含量行進行測定。Cl元素的含量根據(jù)GB/T 34692—2017 《熱塑性彈性體 鹵素含量的測定 氧彈燃燒-離子色譜法》測試獲得。

利用X射線衍射儀（XRD）對不同工況下的摻燒灰的物相組成進行測試。其型號為日本Rigaku公司生產(chǎn)的MinFlex600，工作電壓40 kV，工作電流150 mA，X射線波長0.15406 nm，選用步進掃描模式，掃描速率為0.02(°)/s，掃描衍射角為15°-75°。實驗數(shù)據(jù)采用jade5.0軟件進行分析，定量分析通過jade5.0軟件中Quantitative Analysis模塊進行分析計算，以各物質(zhì)代表的峰值面積占總面積的百分比來確定各物質(zhì)的含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 脫水污泥與玉米秸稈摻燒中NO排放特性

不同溫度及污泥摻混比下NO排放如圖2所示。從圖2可以看出，當(dāng)摻燒溫度從700 ℃升高到850 ℃時，NO的排放呈上升趨勢。一些研究人員[24]已經(jīng)證明在1000 ℃以下，NO主要來源于燃料氮，較高的摻燒溫度有利于NO的形成，這主要與燃料中N元素有關(guān)。在摻燒過程中，燃料中的N在高溫條件下，轉(zhuǎn)化為HCN和NH3。揮發(fā)物HCN主要與O發(fā)生反應(yīng)生成NCO，之后繼續(xù)與O反應(yīng)會生成NO，具體反應(yīng)式如式（1）、式（2）所示。

摻燒溫度對NO排放的影響較大，一方面體現(xiàn)在摻燒溫度升高會促進反應(yīng)式（1）、（2）的進行；另一方面在于升高摻燒溫度會降低爐膛內(nèi)的半焦含量與CO的生成，使得NO向N2轉(zhuǎn)化的逆向還原反應(yīng)被削弱，抑制了反應(yīng)式（3）、（4）的進行，最終導(dǎo)致NO的排放量增加。

相關(guān)文獻[25]表明，降低溫度會使O、OH、H等自由基的質(zhì)量含量減小，抑制式（5）、（6）中NO的均相反應(yīng)，導(dǎo)致NO排放量減少。

由實驗結(jié)果及理論分析可知，在保證脫水污泥能夠穩(wěn)定燃燒的基礎(chǔ)上，適當(dāng)降低摻燒溫度可以有效減少NO的排放。從圖2還可以看出，在相同溫度下，除脫水污泥摻混比為10%外，隨著污泥摻混比的增加，NO的排放含量呈上升趨勢。這可能是由于污泥中N元素含量為2.07%，比玉米秸稈中含0.92%的N元素含量高，如表1所示。而當(dāng)脫水污泥摻混比為10%時，NO排放含量最低，這可能是由于在此污泥摻混比下，脫水污泥與玉米秸稈產(chǎn)生的交互作用最為明顯，抑制了NO生成。具體來說，可能是因為污泥中的N元素向其他氮化物如NH3、HCN、HCNO的轉(zhuǎn)變，這種變化也有可能是污泥中的礦物質(zhì)起催化作用所致，如含鐵化合物，使N元素轉(zhuǎn)化為有機N，因此，玉米秸稈添加10%污泥時會使NO氣體釋放量減少。另一方面，其原因可能是脫水污泥中含水率較高，生成大量水蒸氣，減小了尾部煙氣中NO的含量。此外，S?nger等[26]發(fā)現(xiàn)濕污泥中的水分含有大量的氨，在焚燒過程中被釋放出來，類似于SNCR的脫硝原理，能夠?qū)Ox維持在較低的水平。而NOx主要是以NO的形式存在，所以這可能也是脫水污泥摻混比為10%時煙氣中NO排放量較低的原因之一。

綜上所述，在脫水污泥摻混比在10%時NO排放量最低。在此污泥摻混比條件下，研究了不同燃燒溫度條件下，二次風(fēng)比率對NO排放的影響，結(jié)果如圖3所示。由此可知，當(dāng)二次風(fēng)比率從30%增大到50%時，NO排放含量呈降低趨勢，這主要是由于一次風(fēng)量的減小導(dǎo)致了密相區(qū)中O2含量減少，摻燒產(chǎn)生的CO量與未完全燃燒的炭含量增加，使得密相區(qū)中的還原性氛圍增強，促進了NO的還原反應(yīng)，從而抑制了NO的生成，最終導(dǎo)致NO排放含量隨二次風(fēng)比率的增加而減小。

2.2 不同影響因素對摻燒中重金屬遷移特性的影響

2.2.1 溫度對重金屬遷移的影響

在污泥摻混比在10%條件下，不同摻燒溫度下各重金屬（V、Cr、Ni、Zn、Cu、As、Se、Cd、Sb、Hg、Tl、Pb）在底灰、飛灰及煙氣中的分布如圖4所示。其中，煙氣中重金屬含量是按照上文1.3節(jié)所述的溶液吸收法進行捕集并且測試所得。

從圖4中可以看出，在700-850 ℃條件下V、Cr、As、Sb、Hg在底灰中的含量都呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢；而底灰中重金屬Zn、Cu、Se、Cd含量隨溫度的變化趨勢與之相反。重金屬V、Sb、Hg、Zn、Cu、Se、Cd含量在底灰中隨溫度升高可能是由于在摻燒過程中無機礦物對其進行捕獲，導(dǎo)致更多的重金屬富集在底灰中[27-29]，具體反應(yīng)如式（7）[30]所示。而這七種重金屬含量在底灰中隨溫度升高而下降的原因可能與Cl元素有關(guān)，由表2可知，污泥與秸稈原樣中均含有一定含量的Cl元素，重金屬易與Cl發(fā)生反應(yīng)生成氯化物，促進其揮發(fā)。不同溫度時重金屬含量呈現(xiàn)先增大后減小的原因是在不同溫度下所占的主導(dǎo)反應(yīng)不同。對于重金屬V、Cr、As、Sb、Hg來說，在700-800 ℃，與無機礦物的反應(yīng)占主導(dǎo)地位；從800 ℃升高到850 ℃，與Cl反應(yīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，而Zn、Cu、Se、Cd與之相反。

從圖中還可以看出，隨溫度升高，Ni在底灰中含量增大，Tl含量減少，Pb含量變化趨勢不明顯，表明溫度對重金屬Pb遷移轉(zhuǎn)化影響不大，并且高溫有利于Ni的保留，但會導(dǎo)致Tl的揮發(fā)。

當(dāng)污泥摻混比為10%時，在不同溫度下，對脫水污泥與玉米秸稈摻燒后的飛灰進行XRD分析，其譜圖如圖5所示，根據(jù)譜圖得出的主要物質(zhì)含量百分比如表3所示。從表3中可以看出，隨溫度升高，飛灰中SiO2含量先增加后減少，在800 ℃下其含量最大，可對煙氣中重金屬進行捕獲，并且在此溫度下，飛灰中出現(xiàn)了KCl，可能是由于此時KCl并沒有與重金屬反應(yīng)完全。兩者皆可對700-800 ℃，底灰中重金屬V、Sb、Hg含量隨溫度升高而增大的現(xiàn)象做出解釋。而從800 ℃升高到850 ℃時，表3中SiO2含量減少，生成大量Na(AlSi3O8)，導(dǎo)致SiO2與重金屬反應(yīng)量減少，減少了對重金屬的捕獲，這可以對800-850 ℃底灰中重金屬V、Cr、As、Sb、Hg、Tl含量降低的現(xiàn)象做出解釋。

表 3 10%污泥摻混比在不同溫度下?lián)綗箫w灰中主要物質(zhì)含量Table 3 Concentration of main substances in fly ash at different temperatures with a 10% sludge mixing ratio

2.2.2 污泥摻混比對重金屬遷移的影響

上文研究結(jié)果表明，在800 ℃時大部分重金屬揮發(fā)性較低，因此，本節(jié)在該溫度條件下，通過對比不同污泥摻混比下的重金屬含量，探究其對重金屬分布的影響。不同摻混比下各重金屬（V、Cr、Ni、Zn、Cu、As、Se、Cd、Sb、Hg、Tl、Pb）在底灰、飛灰、煙氣中的分布如圖6所示。

從圖6中可以看出，在不同污泥摻混比下，重金屬V、Sb、Pb大部分都保留在底灰中，占比在80%-85%。并且三者的含量變化均不明顯，表明污泥摻混比對重金屬V、Sb、Pb分布的影響不大。

在底灰中重金屬Ni、Zn、Cd含量變化趨勢均非單調(diào)變化。主要是由于這三種重金屬的固相產(chǎn)物、氣相產(chǎn)物隨污泥摻混比不斷變化，導(dǎo)致底灰中重金屬含量變化不定。以Zn為例，脫水污泥與玉米秸稈摻燒后主要以Zn2SiO4(s)、ZnAl2O4(s)和ZnCl(g)存在，不同摻混比下，三種產(chǎn)物含量不斷變化導(dǎo)致底灰含量變化呈非單調(diào)趨勢。

隨著污泥摻混比從5%增加到20%，底灰中重金屬Cr、Se含量均先減小后增大，Cu、Hg、Tl變化趨勢與之相反。重金屬Cr、Se、Cu、Hg、Tl在底灰中的含量隨污泥摻混比的增加而降低，主要是由于在污泥與玉米秸稈摻燒過程中，會產(chǎn)生一定量的HCl、Cl2等，與之反應(yīng)，促進其揮發(fā)。以Hg為例，具體反應(yīng)式如式（8）、（9）、（10）[31]所示。

而底灰中重金屬含量增大的原因有所不同。對于Cr來說，主要是由于Cr會與污泥中的Fe2O3、MgO等物質(zhì)結(jié)合生成難揮發(fā)的FeCr2O4和MgCr2O4，從而使Cr殘留在底灰中。而底灰中重金屬Se增加，可能是由于污泥比例的增加，導(dǎo)致了脫水污泥與玉米秸稈摻燒后灰中未燃盡碳含量增大，而底灰中未燃盡碳對Se元素有一定的吸附作用，導(dǎo)致了底灰中重金屬Se含量增多。對于Cu來說，主要是由于Cu的氧化物易與污泥中的Fe2O3結(jié)合生成更加穩(wěn)定的絡(luò)合物，從而導(dǎo)致Cu富集在底灰中。而底灰中Hg含量增加可能是由于污泥自身性質(zhì)所致，污泥中包含大量的鈣基化合物，會對重金屬Hg產(chǎn)生一定的吸附作用。并且由于污泥中灰分含量較高，在摻燒過程中，灰表面會對Hg產(chǎn)生吸附性，灰顆粒越大，對Hg吸附效果越明顯。并且根據(jù)文獻[32]報道，在污泥燃燒過程中，Cl和S會對Hg的揮發(fā)產(chǎn)生影響，當(dāng)Cl含量較低時，硫分會與Hg發(fā)生反應(yīng)生成穩(wěn)定的化合物，使Hg保留在灰中，從而抑制重金屬Hg的釋放，相關(guān)反應(yīng)如式（11）所示，這可能也是導(dǎo)致底灰中Hg含量增加的原因。

圖6（f）是不同污泥摻混比下重金屬As的分布，在污泥摻混比為20%時，幾乎觀察不到重金屬As存在于煙氣、飛灰中，幾乎全保留在底灰中。造成這種現(xiàn)象的原因可能是污泥中的CaO含量較高，在摻燒過程中As易與CaO結(jié)合生成難揮發(fā)的Ca3(AsO4)2而將更多的As保留在底灰中，因此，從總體上看，在底灰中重金屬As的含量隨污泥摻混比的增加而增大。

在不同污泥摻混比下，對800 ℃時脫水污泥與玉米秸稈摻燒后的飛灰進行XRD分析，其譜圖如圖7所示，經(jīng)過分析得出的主要物質(zhì)含量如表4所示。從表4中可以看出，當(dāng)污泥摻混比從5%增加到10%時，飛灰中SiO2含量增加，與SiO2反應(yīng)的重金屬含量增加，生成的重金屬硅酸鹽增加，使重金屬更多的保留在底灰和飛灰中，且當(dāng)污泥摻混比為10%時，灰中含有0.2%的KCl，表明與KCl反應(yīng)的重金屬含量減少，導(dǎo)致重金屬氯化物含量減少，揮發(fā)性減小，這兩種原因皆可對在此污泥摻混比范圍下底灰中V、Zn、Cu、As、Hg含量隨污泥摻混比的增加而增大的現(xiàn)象做出解釋。

表 4 800 ℃時不同污泥摻混比下?lián)綗w灰中主要物質(zhì)濃度Table 4 Main substances concentration in fly ash with different sludge mixing ratios at 800 ℃

從圖7還可以看出，隨著污泥摻混比從10%增加到20%，底灰中重金屬V、Sb、Hg含量降低。從表4中可以發(fā)現(xiàn)，這主要是由于在此污泥摻混比的條件下，飛灰中SiO2含量逐漸減少，所生成的重金屬硅酸鹽含量降低，導(dǎo)致了重金屬在底灰中保留量減少。

此外，在污泥摻混比為20%時，飛灰中含有0.3%的CaCl2，表明重金屬與CaCl2未完全反應(yīng)，導(dǎo)致生成的重金屬氯化物降低，更有利于重金屬在底灰中的保留。這可對在污泥摻混比從15%增加到20%時，重金屬Cr、Zn、As、Se分布做出解釋。

2.2.3 二次風(fēng)比率對重金屬遷移的影響

綜合2.2.2節(jié)中大部分重金屬的變化趨勢以及相應(yīng)的XRD變化得知，在污泥摻混比為10%工況下大部分重金屬揮發(fā)性較低，因此，本節(jié)選用此污泥摻混比，通過對比二次風(fēng)比率30%、50%時重金屬含量，探究其對重金屬遷移特性的影響，結(jié)果如圖8所示。

從圖8中可以看出，在850 ℃時底灰中V、Cr、Sb含量隨二次風(fēng)比率的變化趨勢與800 ℃時的變化趨勢相反。這可能是由于在800-850 ℃，污泥與玉米秸稈摻燒發(fā)生了交互作用。因此，對于這三種重金屬，增加二次風(fēng)比率是否有利于重金屬在底灰中的保留，減少重金屬的排放，還需考慮溫度的影響。并且從圖中可以明顯看出，在700-850 ℃，除Ni在700 ℃工況外，重金屬Ni、Zn、Cu、Se、Hg、Tl在底灰中含量均隨二次風(fēng)比率的增大而減少。表明增加二次風(fēng)比率，會抑制這六種重金屬在底灰中的保留，促進其揮發(fā)，危害周圍環(huán)境。從底灰中重金屬含量變化率來看，二次風(fēng)比率對Cu影響最大。當(dāng)二次風(fēng)比率增加到50%時，底灰中Cu的含量降低幅度非常明顯，此時底灰中Cu含量分別只占了3.93%、7.72%、5.60%，同二次風(fēng)比率為30%相比，分別降低了53.64%、43.23%、60.87%，更多的Cu以氣體的形式轉(zhuǎn)化到了煙氣中，明顯促進其揮發(fā)，嚴重影響環(huán)境安全。此外，底灰中重金屬As、Cd含量隨著二次風(fēng)比率的增加而增大。從700 ℃升高到850 ℃，重金屬As在底灰中含量分別占98.23%、99.49%、99.18%、97.30%，幾乎全部保留在底灰中，揮發(fā)性很小。對于Cd來說，增大二次風(fēng)比率會抑制其揮發(fā)，這可能是因為增加二次風(fēng)比率會導(dǎo)致密相區(qū)的還原性氣氛增加，導(dǎo)致重金屬Cd以氣態(tài)形式Cd(g)、CdO(g)、Cd(OH)2(g)存在的幾率降低，更多的重金屬Cd與礦物質(zhì)進行反應(yīng)，從而保留在底灰中。最后，與其他重金屬不同的是，在不同摻燒溫度下，隨著二次風(fēng)比率的改變，重金屬Pb的分布沒有明顯變化，表明二次風(fēng)比率對重金屬Pb影響不大。

當(dāng)二次風(fēng)比率50%及污泥摻混比10%時，對不同溫度下脫水污泥與玉米秸稈摻燒后的飛灰進行XRD分析，其圖譜如圖9所示，進一步分析得出的主要物質(zhì)含量百分比如表5所示。通過與表3對比，發(fā)現(xiàn)在相同過量空氣系數(shù)下，增大二次風(fēng)比率，會導(dǎo)致不同溫度下飛灰中SiO2含量降低，使得重金屬與SiO2反應(yīng)量減少，保留在底灰中重金屬含量降低。因此，如圖8所示，增大二次風(fēng)比率，會導(dǎo)致底灰中重金屬V、Ni、Zn、Cu、Se、Hg含量減少，增大其揮發(fā)率。

表 5 不同二次風(fēng)比率下?lián)綗w灰中主要物質(zhì)濃度Table 5 Concentration of main substances in fly ash with different secondary air ratios

3 結(jié) 論

隨著溫度升高，NO排放上升；隨著污泥摻混比的增加，NO排放先減少后增加，在污泥摻混比為10%時NO排放最低；此外，隨著二次風(fēng)比率的增加，NO排放降低。

在700-850 ℃隨著溫度上升，底灰中重金屬Ni含量呈增加趨勢，Tl含量呈降低趨勢；V、Cr、As、Sb、Hg含量先增大后減小，而Zn、Cu、Se、Cd與之相反，且大部分重金屬的轉(zhuǎn)折點在800 ℃。

不同污泥摻混比對重金屬V、Sb、Pb的分布影響不大。隨污泥摻混比增加，底灰中重金屬Cu、Hg、Tl含量均先增加后減小，而Cr與之相反，且轉(zhuǎn)折點均在污泥摻混比為10%時。

當(dāng)二次風(fēng)比率從30%增加到50%時，Pb的分布沒有明顯變化，底灰中Zn、Cu、Se、Hg含量減少，而As、Cd與之相反。此外，隨二次風(fēng)比率增加，底灰中V、Cr、Sb、Tl在800與850 ℃下含量變化趨勢相反，因此，對于V、Cr、Sb、Tl，增加二次風(fēng)比率是否有利于其在底灰中的保留，還需考慮溫度的影響。

綜上，在實際應(yīng)用中，控制溫度在800 ℃、脫水污泥摻混比為10%、二次風(fēng)比率為30%，可使大部分重金屬保留在底灰中，有效降低其揮發(fā)，減少重金屬對環(huán)境的危害。