莊僖，許榕發(fā)，羅偉鏗，蔡鳳珊，李馥琪

生態(tài)環(huán)境部華南環(huán)境科學(xué)研究所/國(guó)家環(huán)境保護(hù)環(huán)境污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510655

市政污泥（sludge sewage，SS）主要來(lái)源于城市污水處理廠對(duì)生活污水凈化處理過(guò)程。2007—2013年間，中國(guó)的市政污泥產(chǎn)生總量以13%的年增長(zhǎng)率上升，2013年達(dá)到625×104t干污泥（Yang et al.，2015）。據(jù)中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒報(bào)道，2017年全國(guó)廢水排放量達(dá)6996610萬(wàn)噸，按照污水處理廠處理1萬(wàn)噸生活污水產(chǎn)生污泥（含水率80%）5—8 t估算，當(dāng)年可產(chǎn)生3498—5597萬(wàn)噸市政污泥，中國(guó)市政污泥管理水平亟待提高。市政污泥在污水處理過(guò)程中能夠富集氮、磷和鉀等無(wú)機(jī)元素，Cd、Cu、Pb等重金屬，殺蟲(chóng)劑、抗生素等有機(jī)污染物，以及病原微生物等多種污染物（Fijalkowski et al.，2017；Feizi et al.，2019；Meng et al.，2016；盧映專等，2016），這些富集的污染物對(duì)市政污泥處理處置造成極大的限制。世界上多個(gè)地區(qū)與國(guó)家已推出污泥處理處置相關(guān)的法律法規(guī)，以實(shí)現(xiàn)污泥的安全處理（Kacprzak et al.，2017）。

市政污泥的處理需綜合考慮污染物排放、能源消耗和溫室氣體排放情況，以及處理后殘?jiān)耐恋乩迷斐傻耐恋匚廴九c污染物食物鏈遷移等問(wèn)題（Bertanza et al.，2016；Cie?lik et al.，2015）。不恰當(dāng)?shù)奈勰嗵幚硖幹梅椒赡軙?huì)產(chǎn)生生態(tài)系統(tǒng)毒性和人體健康毒性等不良影響（Lombardi et al.，2017）。例如，污泥堆填處置點(diǎn)經(jīng)過(guò)多次污泥堆埋后處置后的微生物活性和氧氣消耗會(huì)顯著提高，導(dǎo)致污泥中的 As淋溶濃度上升，而 Cd、Cr、Cu和Pb在污泥堆填點(diǎn)的濃度會(huì)明顯上升（Fang et al.，2017）。通過(guò)污泥焚燒不僅能夠有效降低污泥的生態(tài)毒性，還能回收污泥中的能量與熱量，實(shí)現(xiàn)能源循環(huán)利用（Oladejo et al.，2019）。過(guò)去的研究指出，污泥流式床焚燒技術(shù)能夠有效兼顧焚燒效率與污染物管控（Lin et al.，2012）。生活垃圾（Municipal solid waste，MSW）焚燒廠中10%的濕污泥（或20%的半干污泥）摻燒能夠維持焚燒爐的爐溫、燃燒時(shí)間等重要參數(shù)（Murakami et al.，2009），通過(guò)改善污泥焚燒裝置，更能有效減少約40%發(fā)電機(jī)組消耗的能源和二氧化碳排放量（Murakami et al.，2009）?，F(xiàn)有研究探討了市政污泥在火力發(fā)電廠、生活垃圾焚燒發(fā)電廠等設(shè)備中協(xié)同焚燒的污染物排放情況（Zhang et al.，2013；Yu et al.，2016），但對(duì)市政污泥與生活垃圾的協(xié)同焚燒處理下重金屬排放情況評(píng)價(jià)仍缺乏研究。

本研究在不同季節(jié)條件下，在生活垃圾焚燒電廠設(shè)施中將不同比例的市政污泥與生活垃圾進(jìn)行協(xié)同焚燒，通過(guò)分析不同市政污泥摻燒組的重金屬排放情況，探討不同比例摻燒市政污泥對(duì)生活垃圾焚燒發(fā)電過(guò)程中的煙氣、飛灰與爐渣中重金屬含量與組成特征，評(píng)估生活垃圾與市政生活污泥摻燒的安全性與可行性，為市政污泥的安全處理處置與資源綜合利用提供數(shù)據(jù)支撐與參考案例。

1 材料與方法

1.1 污泥摻燒系統(tǒng)

本研究所采用的生活垃圾焚燒發(fā)電廠焚燒系統(tǒng)包括日處理量500 t的機(jī)械往復(fù)式垃圾焚燒爐、0.5 t·h-1的余熱鍋爐、除渣機(jī)、噴霧塔、布袋除塵器及15 MW汽輪發(fā)電機(jī)組。市政污泥干化脫水至含水率約30%后由散裝運(yùn)輸車運(yùn)載至焚燒發(fā)電廠，地磅稱重后按 5%、10%和 15%的濕基比例投入垃圾儲(chǔ)坑，并由抓斗投入焚燒爐內(nèi)與吊臂抓取的生活垃圾進(jìn)行協(xié)同焚燒。按照焚燒原料含水率（表 1）計(jì)算，濕季的干基摻燒比例分別為5.1%、14.6%和21.3%，干季的干基摻燒比例分別為 5.1%、12.5%和18.5%。

表1 生活垃圾與市政污泥中的含水率與重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 1 Heavy metal concentrations of sludge sewage(SS) and municipal solid waste(MSW) in wet season and dry season mg·kg-1

1.2 樣品采集

本研究分別在 2016年11月（干季）與 2017年4月（濕季）對(duì)生活垃圾焚燒裝置的樣品進(jìn)行采集。生活垃圾與市政污泥均來(lái)源于佛山市南海區(qū)，市政污泥由佛山市南海區(qū)污泥處理廠提供，主要來(lái)自南海區(qū)北江以北地區(qū)的生活污水處理廠。生活垃圾和市政污泥樣品采自入爐焚燒試驗(yàn)輸入端，多點(diǎn)采集后充分混合成一份樣品，分別采集3份生活垃圾與市政污泥樣品，取平均值。兩個(gè)季節(jié)市政污泥與生活垃圾的含水率與重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)表 1。焚燒試驗(yàn)組包括不添加市政污泥的生活垃圾單獨(dú)焚燒對(duì)照組（以下簡(jiǎn)稱對(duì)照組）和焚燒原料中市政污泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 5%、10%和 15%的摻燒組。焚燒后產(chǎn)生的爐渣通過(guò)除渣機(jī)排出成為爐渣，焚燒過(guò)程產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過(guò)噴霧塔后，大部分被布袋除塵器捕獲成為飛灰，剩余煙氣經(jīng)煙囪排出。各組正常焚燒2 d后采集煙氣、爐渣和飛灰樣品，每次監(jiān)測(cè)平行采樣3次，各指標(biāo)取平均值。

1.3 樣品及污染物分析方法

分析指標(biāo)包括煙氣重金屬質(zhì)量濃度、爐渣及飛灰樣品的重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)與重金屬浸出毒性，分析方法和儀器見(jiàn)表2。

2 結(jié)果與討論

2.1 煙氣中污染物質(zhì)量濃度

不同市政污泥摻燒組排放煙氣中常規(guī)污染物與重金屬質(zhì)量濃度見(jiàn)表 3。濕季條件下，煙氣中的煙塵、HF和HCl的排放質(zhì)量濃度在摻燒市政污泥后均高于對(duì)照組，而SO2質(zhì)量濃度則略有下降。干季焚燒條件下，煙氣中除HF在市政污泥摻燒后質(zhì)量濃度上升外，其他幾項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)沒(méi)有一致的變化趨勢(shì)。HCl、SO2和煙塵 3項(xiàng)控制指標(biāo)均低于《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB18485—2014）》的規(guī)定限值（50、80、20 mg·m-3）。煙氣中Cd和其他5種重金屬的含量同樣低于《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)（GB18485—2014）》的規(guī)定限值（Cd低于0.1 mg·m-3，Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni 不高于 1 mg·m-3）。盡管 6種重金屬在市政污泥摻燒條件下的煙氣質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)不一致，但是在不同摻燒比例下，市政污泥與生活垃圾協(xié)同焚燒過(guò)程并不會(huì)明顯提高煙氣中控制污染物的質(zhì)量濃度，并且符合《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》。

排放煙氣的重金屬質(zhì)量濃度在不同摻燒組的變化趨勢(shì)不一致。濕季條件下，與對(duì)照組相比，煙氣中Pb、Cd和As的質(zhì)量濃度在摻燒市政污泥后明顯降低，下降幅度18%—95%。Cu與Cr煙氣中的排放質(zhì)量濃度低于檢出限。在干季條件下，煙氣中的Cu質(zhì)量濃度在摻燒市政污泥后相對(duì)于對(duì)照組有所下降，而Cr的煙氣質(zhì)量濃度無(wú)一致的變化趨勢(shì)，其他重金屬煙氣質(zhì)量濃度在不同摻燒組中均低于檢出限。污泥摻燒后，生活垃圾焚燒煙氣重金屬含量降低的情況在此前有類似的報(bào)道（陳海軍等，2018）。研究表明，污泥焚燒過(guò)程中Cl能夠通過(guò)延遲金屬化合物的凝結(jié)過(guò)程、加強(qiáng)金屬氯化物生成等過(guò)程增強(qiáng)重金屬的揮發(fā)性（張巖等，2005），最終促進(jìn)重金屬化合物在煙氣中的遷移。本研究中，市政污泥的摻入在一定程度上降低了焚燒原料的 Cl含量，這可能是Pb、Cd和As在市政污泥摻燒組煙氣排放質(zhì)量濃度較對(duì)照組下降的原因之一。

表2 樣品重金屬檢測(cè)方法及儀器Table 2 Analysis methods and instruments adopted in heavy metal detections

2.2 固體廢棄物重金屬含量與組成

不同市政污泥摻燒比例下，焚燒后固體廢物（飛灰與爐渣）中的重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)表4和表5。濕季條件下，飛灰Pb和As質(zhì)量分?jǐn)?shù)在污泥摻燒后低于對(duì)照組。爐渣中的Cu在干季和濕季均表現(xiàn)為市政污泥摻燒組含量高于對(duì)照組，而濕季下的 Ni也表現(xiàn)出隨著污泥摻燒比例上升爐渣中 Ni含量上升的趨勢(shì)?？傮w上，市政污泥摻燒對(duì)于排放飛灰與爐渣的重金屬含量影響不大，摻燒組的飛灰與爐渣重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)與對(duì)照組含量差異較小，部分重金屬甚至出現(xiàn)下降趨勢(shì)。因此，市政污泥摻燒不會(huì)為生活垃圾焚燒后固體廢棄物引入額外的重金屬污染。然而對(duì)照組和摻燒組飛灰與爐渣中多種重金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均超過(guò)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—1995）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)最高限值。其中飛灰中的 Cd在干季和濕季分別超標(biāo)12—18倍和180—440倍，Cu超標(biāo)7.7—14倍。飛灰中的Pb在干季不超標(biāo)，在濕季超標(biāo)3倍左右。濕季中，飛灰中的Ni和Cr超標(biāo)程度低于100%，而在干季條件下則分別超標(biāo)8倍和3倍。爐渣中的重金屬超標(biāo)情況較飛灰輕，其中Pb在不同季節(jié)均未超過(guò)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—1995）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)最高限值。爐渣中的Cr含量在濕季中不超標(biāo)，但是在干季焚燒后為最高限值5倍左右。而 Cu、Cd、Ni和 As超標(biāo)水平分別在15—22、12—24、24—100、1.5—5.4 倍之間?！锻寥拉h(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—1995）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)適用于一般農(nóng)田等土壤，為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，維護(hù)人體健康的土壤限制值。因此，本研究中對(duì)照組與市政污泥摻燒組中產(chǎn)生的飛灰和爐渣均不適用于直接進(jìn)入土壤環(huán)境的土地處置方式。與焚燒原料中的生活垃圾和污泥重金屬含量（表6）相比，爐渣的重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍高于生活垃圾和污泥中的重金屬含量，各種重金屬在焚燒后固體廢棄物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為生活垃圾與污泥中的1.06—12.9倍。

表3 不同季節(jié)4種污泥摻燒比例下煙氣中常規(guī)污染物與重金屬質(zhì)量濃度Table 3 The concentrations of regular pollutants and heavy metals in flue gas under different sludge sewage co-combustion ratios in wet season and dry season

表4 不同季節(jié)4種污泥摻燒比例下飛灰中重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 4 Concentrations of detected heavy metals in fly ash under different sludge sewage co-combustion ratios in wet season and dry season

表5 不同季節(jié)4種污泥摻燒比例下?tīng)t渣中重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 5 Concentrations of detected heavy metals in slag under different sludge sewage co-combustion ratios in wet season and dry season

表6 不同摻燒比例下不同季節(jié)4種污泥摻燒比例下飛灰中重金屬浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 6 Concentrations of detected heavy metals in leachate from fly ash under different sludge sewage co-combustion ratios in wet season and dry season

值得注意的是，固體廢棄物中部分重金屬含量在干濕兩季呈現(xiàn)較大的差異。其中，在濕季條件下飛灰中的Pb和Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為干季的5—46倍，而 Cr和 Ni含量則僅為干季條件的 28%—31%和13%—22%。過(guò)去研究指出，污泥摻燒后Cd在飛灰中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)水平大概提高40%（嚴(yán)驍?shù)龋?018），這一結(jié)論與干季條件下，飛灰中的Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著污泥摻燒比例的上升趨勢(shì)一致。在爐渣中，Pb與Cd在干季和濕季不同季節(jié)之間質(zhì)量分?jǐn)?shù)水平較為接近，而Ni和Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)則同樣表現(xiàn)為濕季僅為干季的23%—56%和9%—14%之間，這一差異應(yīng)該受焚燒原料的Ni和Cr含量差異引起（表6）。李潤(rùn)東等（2004）比較了國(guó)內(nèi)外垃圾焚燒飛灰中重金屬含量發(fā)現(xiàn)，各種重金屬的含量分布具有一定的共同特征，但在不同的研究中，同種重金屬含量差異巨大，較難找出普遍規(guī)律，表明垃圾特性、焚燒條件和焚燒設(shè)備等因素對(duì)焚燒固廢中重金屬排放會(huì)產(chǎn)生較大影響。干濕兩季的市政污泥與生活垃圾協(xié)同焚燒后固體廢物的重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異可能受到多個(gè)因素的共同作用，主要包括所采用的市政污泥和生活垃圾重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較大和干濕兩季的焚燒條件兩個(gè)方面。其中，Ni和Cr在飛灰與爐渣中均表現(xiàn)為干季條件顯著高于濕季，意味著 Ni和 Cr的季節(jié)性差異可能主要受污泥和生活垃圾原料的差異引起，這一結(jié)果與濕季的生活垃圾與市政污泥的Ni和Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為干季的3—8倍（表1）的趨勢(shì)一致。不同污水處理廠所產(chǎn)生市政污泥的重金屬含量差異較大，孟國(guó)欣等（2017）發(fā)現(xiàn)北京市四家污水處理廠的污泥重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著差異。值得注意的是，飛灰中 Ni的季節(jié)性差異高于焚燒原料中二者的差異倍數(shù)，而爐渣中 Cr的季節(jié)性差異則明顯增強(qiáng)，說(shuō)明在焚燒過(guò)程中焚燒條件能夠影響重金屬的分配特征。焚燒條件的影響同樣體現(xiàn)在Pb與Cd的質(zhì)量分?jǐn)?shù)上，Pb與Cd在爐渣中質(zhì)量分?jǐn)?shù)較一致，而飛灰中則表現(xiàn)出較大的差異，意味著焚燒條件的改變影響了Pb與Cd的分配。但是由于缺乏研究，這種影響作用仍需進(jìn)一步試驗(yàn)探討。

不同市政污泥摻燒比例下，焚燒固體廢物（飛灰與爐渣）中的重金屬組成見(jiàn)圖1和圖2。本研究垃圾焚燒后的固體廢棄物中的重金屬組成在干濕兩季的差異較大。在干季條件下，飛灰中各種重金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈 Cr＞Cu＞Ni＞Pb＞As＞Cd 的趨勢(shì)，其中Cr占重金屬組成的40%以上。爐渣中的重金屬在干季條件組成與飛灰一致。而在濕季條件下飛灰中的重金屬呈 Pb≈Cu＞Cr＞Cd＞Ni＞As 的趨勢(shì)。在濕季條件下，爐渣中的主要成分為Cu，占70%以上，其他的重金屬依次為Ni、Cr、Pb、As和Cd。

圖1 兩個(gè)季節(jié)不同污泥摻燒條件下飛灰中的重金屬組成特征Fig. 1 The heavy metal compositions in fly ash under different sludge sewage co-combustion ratios in wet season and dry season

2.3 固體廢物中重金屬分布特征

在干濕兩季中，摻燒組焚燒后排放的煙氣、飛灰與爐渣中的重金屬的分布情況見(jiàn)圖 3。在干濕兩季中，重金屬均主要分布于飛灰與爐渣這兩種固體廢棄物中，煙氣中的重金屬比例較低，基本可忽略不計(jì)。在濕季中，對(duì)照組 Pb在飛灰和爐渣中的分配比例接近1∶1，在摻入10%或5%的市政污泥后，Pb在飛灰中的分配比例略有上升。Cd主要分布于飛灰當(dāng)中，不同摻燒條件下 Cd在飛灰中所占比例為60%—73%。Cu與Ni在爐渣中所占的比例均高于90%，并且在摻入污泥后，爐渣中Cu與Ni所占比例進(jìn)一步上升。類似地，隨著摻燒污泥比例上升，As與Cr在爐渣中所占的比例也有所上升，最高可達(dá)92%。在干季條件下，除了生活垃圾單獨(dú)焚燒對(duì)照組中的Ni與10%污泥摻燒組的As以外，其他重金屬在不同摻燒條件下均主要分配于爐渣中，比例高于80%。

重金屬在固體廢物中的分配主要取決于重金屬的沸點(diǎn)與揮發(fā)性。在濕季條件下，Cu、Pb和Cd在爐渣中的分配比例為 Cu＞Pb＞Cd，這與張衍國(guó)等（2000）的結(jié)果相一致，并可能與 3種重金屬的沸點(diǎn)（Cd 767 ℃、Pb 1620 ℃、Cu 2595 ℃）相關(guān)。沸點(diǎn)較低的Pb和Cd揮發(fā)性較強(qiáng)，因此焚燒后較其他重金屬更傾向于分布在氣相中，并最終富集于被煙氣處理設(shè)施捕集的飛灰中；而沸點(diǎn)較高的 Cr、Ni、Cu則主要?dú)埩粼跔t渣中，這一分配特征與孫路石等（2009）的研究結(jié)果相一致。市政污泥焚燒過(guò)程中的重金屬分配除了受到重金屬種類特有的揮發(fā)度影響外，也會(huì)受到焚燒溫度、含水率和添加劑的影響（沈伯雄等，2008）。在水泥窯中對(duì)含水率25%的市政污泥進(jìn)行協(xié)同焚燒研究發(fā)現(xiàn)，隨著焚燒原料的 Cl含量與燃燒溫度的上升，Cu、Ni和 Pb的揮發(fā)度也會(huì)隨之上升（Yu et al.，2017）。生活垃圾中含有豐富的Cl（Lu et al.，2019），而易揮發(fā)的重金屬物質(zhì)主要以氯化物的形式冷凝于飛灰顆粒表面，同時(shí)受顆粒物的表面積影響，富集程度不同。并且隨著溫度的上升，Cd和Pb在飛灰中的分配比例明顯上調(diào)（Guo et al.，2018）。由于污泥的粒徑較生活垃圾小，市政污泥摻燒后可能導(dǎo)致飛灰顆粒物體積減少，數(shù)量增加，最近引起飛灰顆粒物的表面積增大，從而對(duì)Cd的吸附能力增強(qiáng)。此外，污泥的S含量遠(yuǎn)高于垃圾，污泥的引入在一定程度上增加了SO2的產(chǎn)生量，這可能是除焚燒原料和焚燒條件外，導(dǎo)致重金屬含量波動(dòng)的另一個(gè)原因。

2.4 固體廢棄物重金屬浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)

不同市政污泥摻燒比例下，固體廢棄物浸出液重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)表6（飛灰）和表7（爐渣）。對(duì)照組飛灰中浸出重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)與市政污泥摻燒組之間無(wú)明顯規(guī)律，并且不同摻燒組之間飛灰重金屬的浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較大。在干季條件下，與對(duì)照組相比，摻燒組飛灰中Cu、Pb和Cd浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，下降幅度為最高，達(dá)82%。不同污泥摻燒比例對(duì)飛灰中的部分重金屬（As和Cr）浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在一定影響，在 5%和 10%市政污泥摻燒比例下，As在飛灰中的浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)與生活垃圾單獨(dú)焚燒對(duì)照組明顯下降（87%—91%），但是在15%污泥摻燒條件下，飛灰中As浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升為對(duì)照組的2倍以上。而在濕季條件下，市政污泥摻燒組飛灰中的Cd相對(duì)于對(duì)照組同樣呈下降趨勢(shì)，在15%摻燒條件下低于檢出限。飛灰中的 Pb浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)在濕季與干季的特征相反，呈隨著摻燒污泥比例上升而呈上升趨勢(shì)。Ni和Cr的變化趨勢(shì)不明顯。爐渣中，不同污泥摻燒組的重金屬浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)波動(dòng)較大，不存在明顯的一致趨勢(shì)。除Cu、As和Cr外，爐渣中各重金屬的浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較低，其中各市政污泥摻燒組的爐渣中Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于檢出限。摻燒組中爐渣的 Cr的浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)于對(duì)照組下降，與之前報(bào)道的皮革廢料與污泥摻燒結(jié)果類似（Zhan et al.，2019）。總體上，除Cu和Ni外，飛灰中重金屬浸出毒性普遍高于爐渣，其中 Pb浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)高于《危險(xiǎn)廢物毒性鑒別標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5085.3—2007）的規(guī)定限值，因此焚燒飛灰屬于危險(xiǎn)廢物，需特殊處理后方可進(jìn)入環(huán)境；大部分條件下（對(duì)照組和 15%摻燒組的As和對(duì)照組的Cr除外），爐渣中重金屬浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于標(biāo)準(zhǔn)限值。市政污泥摻燒對(duì)焚燒后固廢中的重金屬浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響較小。一方面，飛灰與爐渣中的重金屬浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要取決于固體廢物中重金屬的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)，另一方面，重金屬的結(jié)合形態(tài)將會(huì)對(duì)其浸出效率產(chǎn)生影響。焚燒后固廢中的 Cd和 Pb主要以 CdSiO3和 PbSiO3的形態(tài)存在（Guo et al.，2018），從而實(shí)現(xiàn)大部分重金屬的固化。此外重金屬浸出毒性與浸取液固體系平衡的pH值有較大相關(guān)性，該pH值由固廢自身的酸堿性及浸取液酸堿性相互作用決定，不同重金屬隨pH值變化表現(xiàn)出不同的浸出特征（Bermond，2001；Manon et al.，2019）。生活垃圾焚燒后，在堿性條件下Cd、Cr、As和Ni的殘?jiān)鲑|(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯下降（Tian et al.，2015）。在多種因素影響下，本研究的污泥摻燒對(duì)于焚燒后固廢的重金屬浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)無(wú)一致改變，說(shuō)明污泥摻燒對(duì)于固廢的重金屬浸出毒性影響不明顯。

表7 不同摻燒比例下不同季節(jié)4種污泥摻燒比例下?tīng)t渣中重金屬浸出質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 7 Concentrations of detected heavy metals in leachate from slag under different sludge sewage co-combustion ratios in wet season and dry season

3 結(jié)論

（1）本研究發(fā)現(xiàn)在市政污泥與生活垃圾不同比例（5%、10%和15%）協(xié)同焚燒后，排放煙氣的常規(guī)污染物和重金屬的質(zhì)量濃度符合《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》的控制限值，可達(dá)標(biāo)排放。

（2）市政污泥摻燒處理和生活垃圾單獨(dú)焚燒對(duì)照組焚燒后的飛灰和爐渣的多種重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》限值，不能直接進(jìn)行土地利用處置。但是市政污泥摻燒處理組固體廢物中的重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)與對(duì)照組相似，可按照生活垃圾焚燒后固廢處理手段進(jìn)行處理。

（3）焚燒后重金屬主要分布于固體廢棄物，尤其是爐渣當(dāng)中，但是干濕季節(jié)中垃圾焚燒后摻燒的固體廢物組成存在明顯差異，可能與焚燒物料或焚燒條件的改變相關(guān)。