污泥样品为取自乌鲁木齐河东污水处理厂5月份的污泥，污泥浓度约为15g·L-1.样品经过风干后，用研钵研磨，过100目尼龙筛，装于塑料瓶中，置于4℃冰箱中保存，备用.
2.2实验装置
电化学处理装置是由有机玻璃制作的一种反应器.极板之间的距离为10cm，极板的面积为100cm2，阳极区和阴极区底面积均为105cm2，高为15cm，中间区宽为6cm，具有稳定的直流电源，PbO2/Ti电极板为阳极，铜板为阴极，搅拌设备为JB-3A型定时恒温搅拌器，配大容量离心机(LWJ-2B型).具体实验装置如图1所示.
图1电化学实验装置示意图
2.3实验方法
用王水+HClO4在电热板上对污泥进行消解，然后用0.1mol·L-1的盐酸洗涤、过滤、定容，并用原子吸收分光光度计测定重金属的含量，用Tessier连续提取方法分析重金属的化学形态.最后将电极板表面经过适当处理后放入电化学实验装置内，加入浓度为15g·L-1的污泥，接通电源，调节电压等，定期在实验装置内取样进行分析.
2.4分析方法
分析用DHG-9070型万分之一电子天平，pH值采用pHs-3C型pH计测定，污泥中重金属含量用TAS-990型火焰式原子吸收光谱仪测定.
3结果与讨论
3.1污泥中重金属含量分析
污泥中重金属的5种形态及对应的组分含量如表1所示.污泥中重金属的5种形态通常包括可交换态(T1)、碳酸盐结合态(T2)、铁锰氧化态(T3)、有机结合态(T4)和残渣态(T5)，且这5种形态在环境中的迁移性和生物有效性呈递减趋势(T1>T2>T3>T4>T5)，其中，T1与T2之和用于污泥中重金属迁移性评估，而T1、T2、T3之和用于污泥中重金属生态有效性评估.若污泥进入到土壤环境中，污泥中有机物也会随着环境条件的变化而转化，同时，有机物结合的部分重金属元素也会被释放出来.因此，对污泥中的重金属在环境中的生态风险进行评估时还需要考虑T4的含量.T5一般只有在极端的环境下才会被释放出来，在自然环境条件下，T5对环境没有污染风险.
表1污泥中重金属不同化学形态含量均值
由表1可知，乌鲁木齐市河东污水处理厂5月份污泥中重金属Pb、Cd、Cu和Ni的总量分别是45.00、8.00、95.57和158.35mg·kg-1，此结果已超过我国《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284—1984)中酸性土壤中对Cd和Ni含量的限值(pH<6.5的土壤，Cd≤5mg·kg-1、Ni≤100mg·kg-1)，而Cd和Ni的前3种形态占较大的比例，分别是55.00%和46.45%.因此，具有很高的潜在移动性和生态可利用性，极大地威胁着土壤环境的生态安全.说明该污泥不能直接农用在酸性土壤中，应该用一定的方法去除污泥中的重金属，大幅地降低其含量，才能进行农用，实现污泥资源化.
3.2不同电压对污泥中重金属的去除效果
调节不同的电解电压，保持其他条件不变，电解10h污泥，阳极区污泥中重金属处理效果如表2所示.从表2可以看出，电解电压越高污染物去除效果越好.由于随着电压的增加，增大了污泥中带电粒子运动的推动力，有利于金属阳离子在阴极板析出，同时也直接导致污泥中氧化基团浓度的增加，有利于电催化氧化反应的进行.但当电压升高到35V时，随着电压的继续升高，各重金属元素的去除效果不是很明显，而污泥中重金属元素的含量也得到了较大的改善，且污泥中重金属的含量均达到国家酸性土壤农用标准.综合考虑，最适电压为35V，此时电流为80mA，而Pb、Cd、Cu、Ni的去除率分别为53.24%、74.38%、63.47%、58.62%.
表2不同电压处理污泥对重金属的去除率
3.3电化学处理污泥对pH的影响
图2电化学处理对污泥中pH的变化
3.4电化学处理后污泥中重金属形态
实验研究了通过电化学处理10h后，在阳极区的污泥重金属各形态的含量，结果见表3.由表3和表1可以看出，处理后，污泥中重金属的各形态含量均明显下降，只有Cu和Pb的可交换态含量略微升高.这可能是由于在电化学处理污泥的过程中由其他形态转化而来，污泥中的重金属都主要以残渣态的形式存在且比例很高.而残渣态非常稳定，很难释放出重金属元素，基本上不存在生态有效性，是生物难于利用的部分.通常，T1与T2之和用于污泥中重金属迁移性评估，T1、T2、T3之和用于污泥中重金属生态有效性评估.由表3可知，Pb、Cd、Cu和Ni前3种形态所占比例分别为33.57%、32.32%、25.06%和31.65%.此时，重金属的迁移性和有效性已经相对较低，潜在威胁的风险也比较低.
表3污泥中重金属不同化学形态含量均值
3.5电化学处理对污泥中重金属含量的影响
图3不同区域Cu2+、Pb2+、Cd2+、Ni2+的含量变化
而此时整个电化学装置中Cu、Pb、Cd、Ni的去除率分别为29.42%、28.74%、31.78%、31.39%.
4结论
1)乌鲁木齐市河东污水处理厂中的Cd和Ni含量较高，已超过国家农用标准，同时，其可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态之和也较高，具有很高的潜在移动性和生态可利用性，威胁着土壤环境的生态安全.因此，该污泥不能直接进行农用.
2)在电化学反应器的不同区域内污泥重金属的去除效果不同，在阳极区对重金属的去除效果比在其他区域内的去除效果要好很多.