路光超

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1 引言

重金屬一般是指汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的重元素。重元素進(jìn)入人體內(nèi)后，和蛋白質(zhì)以及酶發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)作用，使他們失去活性或在人體器官內(nèi)慢慢積累，造成慢性中毒，長(zhǎng)期飲用含有重金屬的水會(huì)危及人民的生命健康。隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，各類水體中重金屬污染日趨加劇，由于雨污分流體制的不完善，一些含重金屬的工業(yè)污水常?；烊肷钗鬯M(jìn)入傳統(tǒng)污水處理廠。污水處理過(guò)程中，大部分重金屬會(huì)經(jīng)歷各種形態(tài)的轉(zhuǎn)變，故對(duì)重金屬在污水處理工藝中的轉(zhuǎn)變遷移研究可以揭示其規(guī)律，對(duì)進(jìn)一步的分析和研究有著重要意義。

2 氧化溝處理工藝

氧化溝工藝是在傳統(tǒng)活性污泥法基礎(chǔ)上的一種改進(jìn)，不同于傳統(tǒng)的封閉式溝渠，采用敞開(kāi)式，故在水流形態(tài)上有所改進(jìn)，是一種首尾相連的循環(huán)曝氣溝渠?；钚晕勰嗍怯纱罅康奈⑸飿?gòu)成的絮狀結(jié)構(gòu)，其具有較大的比表面積和負(fù)電荷性，可以通過(guò)電荷的吸附作用吸附重金屬。在吸附過(guò)程中不同的重金屬離子和污泥形成不同粒徑的結(jié)合體，通過(guò)兩個(gè)階段進(jìn)行去除：（1）沉淀階段；（2）絮凝吸附階段，微生物菌絮團(tuán)的吸附作用使大部分重金屬離子從污水中轉(zhuǎn)移到污泥中，達(dá)到重金屬的去除效果。

3 重金屬離子遷移轉(zhuǎn)化研究

3.1 重金屬存在形態(tài)

研究重金屬的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律必然要研究其在水中的存在形態(tài)，一般來(lái)講，重金屬在水中的存在形態(tài)主要有兩種：溶解態(tài)和顆粒態(tài)。溶解態(tài)又可以分為不安態(tài)和絡(luò)合態(tài)兩種。不安態(tài)是游離性的、具有電活性或是其他簡(jiǎn)單的無(wú)極絡(luò)合狀態(tài)；其他形態(tài)就是絡(luò)合態(tài)。顆粒態(tài)的情況較為復(fù)雜，一般是通過(guò)多級(jí)連續(xù)的提取方法后被分為7種形態(tài)。

3.2 重金屬的去除機(jī)理研究

針對(duì)污水中重金屬存在的兩種形態(tài)有不同的去除機(jī)理：其中溶解態(tài)的重金屬主要是通過(guò)生物處理方式和二沉池除去，其機(jī)理是重金屬的顆粒態(tài)吸附和共沉淀等物理作用；而微生物處理單元的去除機(jī)理是：

3.2.1 同化吸收：利用微生物對(duì)金屬的可溶態(tài)同化作用吸收去除。

3.2.2 生物吸附：利用生物多聚性和污泥顆粒的吸附作用沉淀去除。

3.2.3 截留作用：在微生物處理過(guò)程中，由于混合污泥和微生物的截留作用除去一定粒徑的顆粒態(tài)重金屬。

在生物處理單元的三種方式中，起主要作用的是生物吸附。

3.3 重金屬去除研究

為了研究重金屬去除率，首先需要購(gòu)買或是制備單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后利用去除后的溶液進(jìn)行對(duì)比。一般利用紫外分光光度計(jì)或是原子光譜法進(jìn)行測(cè)定。選取某污水處理廠實(shí)際污水經(jīng)過(guò)細(xì)格柵、沉砂池、氧化溝、二沉池得到結(jié)果如下：

3.3.1 Cu：在泥相中Cu的分布有著明顯的規(guī)律，當(dāng)含Cu的污水依次經(jīng)過(guò)細(xì)格柵、沉砂池、氧化溝和二沉池后，Cu的平均濃度依次升高。而水樣中溶解態(tài)Cu的平均濃度則隨著相應(yīng)的處理過(guò)程依次降低。由此可以得到，污水中的Cu隨污水處理過(guò)程會(huì)逐漸從水相遷移到泥相中，最終導(dǎo)致出水側(cè)的Cu含量降低，污泥中的Cu含量升高。分析認(rèn)為，進(jìn)水處的Cu主要以顆粒態(tài)存在，經(jīng)過(guò)氧化溝和沉淀池后溶解態(tài)的Cu增加。大部分Cu都從水相遷移到了泥相中，在氧化溝高濃度的活性污泥處理下，幾乎全部顆粒態(tài)的Cu都被吸附。但由于重金屬存在吸附-解析的可逆過(guò)程，在一定的條件下，被吸附在污泥中的Cu可以再一次解析到水中，故出水側(cè)的Cu大部分是溶解態(tài)。總的來(lái)說(shuō)，Cu還是被大量吸附在活性污泥中而被去除。

3.3.2 Zn：經(jīng)處理后泥相中Zn的含量有明顯的分布規(guī)律，細(xì)格柵中Zn的含量最低，二沉池中Zn的含量最高，并隨處理過(guò)程Zn的含量逐漸增加。污水處理過(guò)程中，溶解態(tài)的Zn含量依次降低，泥相中Zn的含量依次升高，說(shuō)明在處理過(guò)程中，水相中的Zn會(huì)逐漸遷移到泥相中。依據(jù)和Cu同樣的解釋，Zn也存在上述現(xiàn)象。

3.3.3 Cr:水相中Cr的含量同樣也會(huì)隨著處理過(guò)程依次降低，但是不同于其他重金屬離子。Cr在氧化溝中的含量已經(jīng)降到最低，在進(jìn)一步通過(guò)二沉池時(shí)其含量不會(huì)有明顯的下降。而同樣氧化溝泥相中Cr的含量達(dá)到最大值，通過(guò)二沉池時(shí)并沒(méi)有明顯變化。分析可能是由于水相中顆粒態(tài)的Cr在經(jīng)過(guò)氧化溝時(shí)已經(jīng)大部分轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈶B(tài)被吸附，但進(jìn)入二沉池后有可能進(jìn)一步發(fā)生溶解態(tài)的解析，導(dǎo)致泥相中的Cr重新解析入水相中，故此二沉池水相中的Cr含量有略微提高。

其他重金屬離子例如Mn、Hg等也都有上述的現(xiàn)象，隨污水處理進(jìn)程，原本在水相中的重金屬會(huì)由于物理和生物吸附的作用遷移到泥相中，但由于吸附-解析的存在，在二沉池中有可能會(huì)發(fā)生解析的現(xiàn)象，導(dǎo)致重金屬的濃度略有回升的現(xiàn)象。但總的來(lái)說(shuō)，利用氧化溝去除重金屬離子有明顯效果。

4 結(jié)語(yǔ)

污水處理中，重金屬離子隨處理進(jìn)程會(huì)逐漸從水相遷移到泥相中，尤其是氧化溝活性污泥中的含量最高，這也是污水處理過(guò)程中活性污泥量主要存在于氧化溝中的必然結(jié)果。重金屬?gòu)乃嘀械娜芙鈶B(tài)逐漸轉(zhuǎn)移為泥相中的顆粒態(tài)，但由于吸附-解析的作用，會(huì)有少量的顆粒態(tài)重新解析入水相中。不同重金屬在通過(guò)氧化溝工藝時(shí)去除率有所不同，但總體都呈下降趨勢(shì)。

[1]羅麗,康得軍,王曉昌.城市污水處理中典型重金屬例子去除與遷移規(guī)律研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào),2010,10（1）.

[2]羅麗.城市污水處理過(guò)程中重金屬的遷移與去除規(guī)律研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué),2010,5.