Fe2+/Ca(ClO)2/单宁酸协同调理对污泥重金属迁移去除的机制解析及生态风险评估

本文推荐：该研究创新性地采用Fe2+/Ca(ClO)2/单宁酸（TA）联合调理技术，通过氧化-酸化-离子结合三重协同效应，显著提升污泥脱水性能（脱水率88.31%）并促进重金属（Zn/Cd/Ni去除率达39-52%）向液相迁移。研究揭示了胞外聚合物（EPS）结构破坏、pH调控及金属螯合作用机制，通过潜在生态风险指数（PERI）等评估体系证实风险等级从高降至中，为污泥无害化资源化提供新策略。

　　

Highlight

Fe²⁺/Ca(ClO)₂/单宁酸（TA）联合调理在显著提升污泥脱水性能的同时，对重金属去除及风险调控展现出独特优势。在优化条件下（Ca(ClO)₂ 1.2 mmol/g TS、Fe²⁺ 1.0 mmol/g TS、TA 0.15 mmol/g TS），该体系使污泥中Zn、Cd、Ni的固相去除率分别达39.12%、52.49%和30.86%，同时将综合风险指数从高风险降至中风险水平。

Influence of Fe²⁺/Ca(ClO)₂/TA conditioning on heavy metal migration and removal in sludge

研究发现原始污泥中重金属含量排序为Zn>Cu>Cr>Ni>As>Pb>Cd>Hg。单独Fe²⁺调理效果有限，而三元复合体系通过氧化破坏胞外聚合物（EPS）结构、TA酸性解离及Fe²⁺/Ca²⁺竞争结合位点等机制，显著促进重金属从固相向液相转移。尤其值得注意的是，体系pH下降与TA螯合作用协同驱动了Zn、Cd等金属的溶出，其潜在移动性指数降幅达33-51%。

Conclusions

该调理技术通过氧化-酸化-离子结合的多重作用，有效改变了重金属的化学形态分布：生物可利用态比例降低，残渣态比例增加。机理研究表明，EPS结构的氧化解离、蛋白质沉淀及体系化学重构是重金属迁移的关键驱动力。通过风险等级编码法（RAC）、地累积指数（I_geo）等四类评估方法证实，处理后污泥的重金属生态风险显著降低，为污泥安全处置提供了创新性解决方案。