厭氧消化后污泥中的重金屬形態分布
污泥在農業方面的利用日益為人們所關注，但我國城市污水廠的進水中混有大量工業廢水，工業廢水中所含的重金屬在水處理過程中以不同形式由液相向固相轉移，最后濃縮到污泥中，因此這些重金屬污染物成為污泥農用的最大制約因素。隨著環境科學研究的深入，人們逐漸認識到污泥中重金屬對環境的危害除了與其總量有關外，更大程度上取決于其形態的分布，故污泥中重金屬形態分布的研究對污泥的開發利用具有重要的指導意義。
1 理論依據
目前，關于自然界固體物中重金屬的化學形態被人們廣泛接受的理論是Tessier提出的化學試劑分步提取法，它將固體顆粒物中重金屬的化學形態分為5種：
①可交換態
主要指吸附在顆粒物(主要成分是粘土顆粒及腐殖酸)上的重金屬，水相中重金屬離子的組成和濃度變化主要受這部分重金屬吸附和解吸過程的影響。
②碳酸鹽結合態
主要指與顆粒物中碳酸鹽結合在一起或本身就成為碳酸鹽沉淀的重金屬。這部分重金屬對pH值變化最為敏感，且在酸性條件下易溶解釋放。
③鐵錳氧化物結合態
天然水中的鐵錳氧化物以鐵錳結核或凝結物形式存在于顆粒上，也有的呈膠膜狀覆蓋在顆粒上，其是微量重金屬極好的吸著劑。與鐵錳氧化物結合在一起的或本身就成為氫氧化物沉淀的這部分重金屬稱為鐵錳氧化物結合態。這一部分重金屬在氧化還原電位降低時容易釋放出來。
④硫化物及有機結合態
指重金屬硫化物沉淀及與各種形態有機質結合的重金屬，這部分重金屬被認為較穩定。
⑤殘渣態
指存在于石英、粘土礦物等晶格里的重金屬。其主要來源于天然礦物，通常不能被生物吸收，是生物無法利用的部分。
綜上所述，前三種形態穩定性差，后兩種形態穩定性強。也就是說，重金屬污染物的危害主要來自前三種不穩定的重金屬形態。
2 分析方法
2.1 分離提取所用試劑及條件
①可交換態：MgCl2(1.0mol/L)，pH=7.0，水浴溫度為(22±3)℃。
②碳酸鹽結合態：NaAc(1mol/L)，pH=5.0，室溫。
③鐵錳氧化物結合態：NH2OH·HCl(0.04mol/L)，水浴溫度為96℃。
④硫化物及有機結合態：HNO3(0.02mol/L)+H2O2(H2O2的質量分數為30%)，pH=2.0，水浴溫度為85℃，加熱4h。
⑤殘渣態：濃HNO3，電熱板加熱至近干。
⑥重金屬總量：濃HNO3，電熱板加熱至近干。
2.2 提取液中重金屬的測定
測定方法見表1。
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2.3 污泥樣品來源
污泥樣品取自青島市海泊河污水處理廠污泥處理車間。
3 結果與討論
3.1 測試結果
試驗分別對生污泥、消化后污泥中的重金屬形態進行了分析，測定結果見表2。
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3.2 討論
①在污泥所含的8種重金屬元素中，鋅不但含量高而且主要以不穩定態(離子)形式存在(約占總含量的74%)；銅主要以穩定的硫化物及有機結合態存在(約占70%)，不穩定態含量約占10%；鎳的5種化學形態含量分布較為均勻；鉻主要以殘渣態存在(占60%以上)，不穩定態的含量約占1/3，其硫化物及有機結合態的含量極少；汞、鎘、鉛、砷這幾種毒性較強的元素幾乎全部以穩定態形式存在。
②消化污泥中硫化物及其有機結合態的含量高于生污泥，這說明污泥經厭氧消化 后污泥中硫酸鹽等含硫化合物可被硫酸鹽還原菌轉化成硫離子，硫離子可促進重金屬由不穩定態向硫化物穩定態的形式轉化，使污泥中重金屬的穩定性提高。
4 結論
①活性污泥中的重金屬主要以可交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳氧化物結合態、硫化物及有機結合態和殘渣態5種形態存在。其中，前3種為不穩定態，后2種為穩定態。污泥中鋅和鎳主要以不穩定態的形式存在，銅主要以硫化物及有機結合態存在，鉻主要以殘渣態存在，汞、鎘、砷、鉛等毒性大的金屬元素幾乎全部以殘渣態存在。重金屬的這種分布特征對污泥農用比較有利。
②經厭氧消化后污泥中銅、鋅、鎳、鉻等重金屬穩定性提高，銅的穩定態由90%升至98%，鋅的由24%升至35%，鎳的由27%升至32%，鉻的由64%升至69%，因此建議污泥農用應以消化后污泥為主。
③為進一步提高污泥中重金屬的穩定性，可向污泥中適量投加能產生S2-的固體廢棄物，這樣既節省了資金投入、回收利用了廢棄物，又促進了不穩定態的重金屬在消化過程中向穩定的硫化形態轉化，使消化污泥的農用更加安全可靠。
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