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近年来,随着我国城市化进程不断加快,污水污泥产量与日俱增,如何有效处理污泥,使之从废弃污染物转化为生物质资源进行二次利用以达到“变废为宝”的目的,是污泥处置中亟待解决的问题。水热炭化作为一种温和高效的生物质资源转化方式越来越受到研究者的青睐。水热技术不仅可以应用于产能,同时也能有助于实现污泥稳定化,降低其生态风险。本文以临安市污水厂剩余污泥为原料,从水热反应温度(180-300℃)、水热反应时间(90min-180min)、生物质辅料(稻壳、竹屑)添加三方面来研究对于提升水热炭品质、降低其重金属风险的协同钝化作用,结果表明:(1)随着温度升高,水热炭炭产率下降,比表面积增大,孔隙度提高,pH值降低,水热炭酸性增强。C、H、N、S元素含量下降,H/C、O/C原子摩尔比下降,水热炭芳香性提升。水热炭化促进了重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Ni在水热炭中的富集,且温度240℃富集程度最明显。随着温度上升,重金属的有效态及浸出毒性含量下降,且在300℃降至最低。BCR连续提取结果显示重金属的不稳定态向稳定态转化,各重金属元素的迁移性降低。RAC生态风险评估显示,温度的上升促进水热炭生态风险降低,在300℃时重金属元素皆降至无风险或低风险状态。综合各因素考虑300℃为最佳反应温度。(2)不同处理时间(90min、180min、360min)对水热炭的理化性质及重金属生态风险具有显著影响。随着水热炭化时间的延长,水热炭炭产率略增,比表面积增大,孔隙增多,pH值下降酸性增强。C、H、N含量随着反应时间延长而下降。H/C、(O+N)/C原子摩尔比下降,水热炭芳香性提升,极性降低,稳定性增强。水热炭化反应促进了重金属在水热炭中的富集,且在180 min条件下富集程度最高。BCR连续提取结果表明水热炭化有利于降低重金属的有效态含量,促使重金属向稳定态转化。重金属浸出毒性及有效态含量随着处理时间的延长呈下降趋势,且在180 min时达到最低值,Pb除外。RAC风险评价显示反应时间为180min时Cu、Zn、Pb、Cr、Ni都呈低风险或无风险等级。综合水热炭理化性质及重金属风险评价判断,180 min为水热炭化最佳处理时间。(3)稻壳与竹屑的添加对于改善炭品质、降低重金属有效性具有促进作用。稻壳与竹屑的添加使污泥生物质炭中灰分与比表面积增大,产率上升,H/C、(O+N)/C、O/C原子摩尔比下降,同时傅里叶红外光谱反应出水热炭化及稻壳、竹屑添加使污泥发生了芳香化反应,促使芳香化物质的产生。水热炭化反应促进了重金属在污泥中的富集,但生物质辅料的加入能够对重金属产生一定的稀释作用。BCR连续提取结果与重金属浸出毒性分析结果表明,添加稻壳与竹屑可使重金属存于生物有效态及浸出毒性的浓度百分比显著降低,并提升其在可氧化态及残渣态中的含量,这说明生物质辅料的添加可有效降低污泥中重金属潜在的生态风险水平,可促进对重金属的协同钝化。