未释磷及释磷污泥生物炭内源磷释放特征及影响因素研究

在市政污泥制备生物炭并作为水处理吸附剂的过程中,富含磷(P)的污泥释放出的磷有可能引发环境二次污染,这是亟须关注的环境问题。研究以污泥生物炭(Biochar,BC)和低温热处理(Low Temperature Phosphate Release Biochar,RC)、酸碱(Acid and Alkali Phosphate Release Biochar,AB)、热酸解(Thermal Acid Phosphate Release Biochar,PBC)释磷污泥生物炭为研究对象,考察不同释磷技术对污泥中磷释放的影响,通过对比释磷和未释磷污泥生物炭在水中的释放行为,揭示了影响内源磷释放的环境因子。研究结果显示:热酸解技术对污泥释磷效果最好,最佳释磷率达55.40%;污泥中磷主要以无机磷(Inorganic Phosphorus,IP)的形态存在;经过预释磷处理的污泥生物炭在水体中的累积释放质量比显著低于未释磷污泥生物炭;不同处理污泥生物炭磷的累积释放质量比由大到小依次为PBC、RC、AB、BC;生物炭内源磷释放符合拟二级动力学模型,表明生物炭的磷释放是化学过程。环境条件对污泥生物炭的释磷影响为:在酸性条件、较高固液比(g∶m L)、部分阴离子(Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-))和阳离子(Na^(+)、K^(+))可促进BC、RC和AB中磷的释放,Ca^(2+)抑制磷释放,但是环境条件对PBC中磷的释放影响不大,表明PBC在不同环境条件下的应用更具有安全性和稳定性。研究将对污泥生物炭的安全性应用提供理论和技术支撑。