前言：太阳辐城市污水污泥和造纸污泥等有机污泥具有较高挥发分，对其进行焚烧处置可实现其资源化利用。德国大部分的污水污泥通过焚烧法处置，其中约50%掺烧于水泥炉窑和燃煤电厂中。近年来，我国燃煤电厂掺烧污泥技术发展迅速，已逐渐成为有机污泥处置的重要技术路线。有机污泥来源广泛、成分复杂、含水率高，并且其中重金属、砷（As）、硒（Se）和氯（Cl）的含量普遍高于原煤。因此，燃煤耦合污泥发电过程中的重金属、As和Se的迁移和环境排放风险应被关注。
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先前的实验室内研究和中试试验研究已揭示，煤粉和污泥共燃会引起重金属、As和Se的释放、迁 移和转化行为发生变化。一方面，当污泥中Cl含量较高时，铜（Cu）、镉（Cd）、铬（Cr）、锌（Zn）、镍（Ni）、As和铅（Pb）的挥发比率有可能会增加，因而有可能增加这些元素的大气排放量。另一方面，在煤粉和污泥共燃状态下，Cl、Cu和铁（Fe）含量的增加，会促进单质汞（Hg）氧化为Hg2+（以HgO形态存在），从而有可能减少Hg的大气排放；并且焚烧高含水率污泥会增加烟气湿度，促进重金属氯化物生成氧化物，有利于重金属的大气排放降低。
有机污泥的掺烧量和其污染物含量是影响燃煤耦合污泥发电过程重金属排放的最主要因素。理论上，掺烧量的提升将会增加污染物输入量，并改变燃烧状态和烟气成分，从而可能影响重金属、As和Se在炉渣、飞灰、脱硫石膏、脱硫废水和烟气中的分配比率和分配量。余维佳等对某蒸发量为220 t/h的燃煤锅炉掺烧质量分数（下同）11%的污泥时重金属排放情况进行了调查，结果表明，污泥掺烧导致锰（Mn）、Zn、Pb、Cu、As、Cr在炉渣和飞灰中的分配比率降低，使其大气排放比率及排放量明显增加。然而，张宗振等在1 000 MW机组和韩俊刚在300 MW机组上进行的掺烧10%城市污泥试验均表明，掺烧污泥对重金属和As在不同排放物中质量浓度的影响很小。国外关于煤粉锅 炉掺烧污泥对副产品中痕量元素影响的报道很少。Åmand LE等在12 MW循环流化床锅炉上掺烧16%~52%干污泥，结果表明随着污泥掺烧比例的增加，飞灰中重金属含量也明显增加，但并未超过欧盟的排放限值。目前，有关掺烧污泥对电站燃煤锅炉重金属、As和Se排放影响的调查数据十分有限，尚缺乏对环境排放风险的定量化描述与预测。
本文在某配置污泥前置干燥炭化装置的燃煤发电系统上，通过采集燃煤系统产生的主要排放物，包括炉渣、飞灰、脱硫石膏、脱硫废水和净烟气，对比研究了纯烧煤和掺烧污泥2种工况条件下重金属和As、Se在炉渣、飞灰和脱硫石膏、脱硫前后水相、大气等排放物中的分配比率与质量浓度，定量预测了掺烧污泥引起的重金属、As和Se排放增加量，为确定污泥掺烧量和污泥中重金属、As和Se的质量浓度限值提供理论依据。
