污水處理過程中重金屬的歸趨特性研究

姜雅雯 李申 黃茜

摘要：本文從重金屬污染物特征入手，分析污水處理過程中重金屬類污染物的歸趨特性，探討污水處理過程中各種工藝對重金屬的去除效果，為提高我國重金屬污染物去除能力貢獻一些力量。

關鍵詞：污水處理;重金屬;歸趨特性

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）09-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.09.073

Study on the fate characteristics of heavy metals in wastewater treatment

Jiang Yawen， Li Shen， Huang Qian

（Guangdong Environmental Protection Vocational and Technical College， Guangzhou Guangdong 510655， China）

Abstract： Starting with the characteristics of heavy metal pollutants， this paper analyzes the characteristics of heavy metal pollutants in the process of sewage treatment， and discusses the removal effects of various processes on heavy metals in the process of wastewater treatment. In order to improve the removal capacity of heavy metal pollutants in China， some efforts have been made.

Key words： Sewage treatment; Heavy metals; Regression characteristics

1 重金屬污染物特征

重金屬污染物通常指重金屬及其化合物，而重金屬則是指密度大于4.5g/cm3的金屬，從化學元素中可知具體指金、銀、銅、鐵、鉛、鉻、鎘、鎳、汞、鋅等重金屬，這些重金屬及其化合物有著相同的特征，即狀態(tài)十分穩(wěn)定、化學變化通常不可逆轉、可通過食物鏈在生物體內形成積累、能夠引起多種病癥，因此，水體的重金屬污染也通常被視為危害最大的水污染問題。重金屬污染的水體被生物飲用后會導致重金屬在生物體內的積累，當積累量超過一定值時就會引起生物體的反應，例如：鉻攝入超標會影響核、核蛋白的結合，從而干擾生物體內各種酶的產生，進而導致生物體內的氧化、水解過程無法進行，致使生物體中毒;銅是生物體所需要的微量元素之一，然而當銅攝入超標時，就會引起肝硬化、類風濕關節(jié)炎等疾病;汞、鎘等重金屬大量進入生物體也會導致生物體中毒，世界范圍內最著名的重金屬污染導致的大規(guī)模病害就是日本的水俁病，這種病癥就是由于水體中長期汞超標造成的，也是引起世界各國關注重金屬污染的起點[1]。

2 污水處理過程中重金屬類污染物的歸趨特性

想要研究污水處理過程中重金屬類污染物的歸趨特性，需要借助重金屬含量采樣、分析、數(shù)據(jù)處理等技術，對污水處理廠進水口、沉淀池等處理環(huán)節(jié)出水口、污水處理廠出水口、污泥等部分進行重金屬含量的采樣和分析，從而根據(jù)數(shù)據(jù)的變化趨勢探究到重金屬污染物在污水處理過程中的歸趨特性[1]。

2.1 樣品采集

污水處理過程中的重金屬污染物歸趨特性實驗，需要技術人員根據(jù)污水處理廠中處理污水的流程、污水停留時間進行樣品的采集，以采用A2/0處理工藝的污水處理廠流程為例，污水的采樣需要在進水口、格柵出水口、沉砂池出水口、厭氧池出水口、缺氧池出水口、好氧池出水口、二沉池出水口、最終出水口處進行分別采樣，污泥的采樣需要在厭氧池出污泥口、缺氧池出污泥口、好氧池出污泥口和污泥濃縮池出污泥口進行分別采樣，盡可能覆蓋污水、污泥在污水處理廠中的物理、化學、生物變化階段，從而有效提高對重金屬污染的歸趨特性研究質量。樣品采集過程中，技術人員需要控制好樣品的采集水深，通常情況下，采集污水樣品的采樣器應當在水面下20㎝處進行采集，每一個采樣點的采樣容量應當在1000ml，保證后續(xù)重金屬實驗分析的用料量;而采集的污泥需要在室內溫度下進行陰干，以便保存和滿足后續(xù)實驗所需。

2.2 樣品預處理

重金屬具有較強的穩(wěn)定性，不容易出現(xiàn)揮發(fā)等損耗現(xiàn)象，因此，在進行樣品檢測前的預處理時，采用預處理速度快、效果好、一次可處理多項元素的微波消解法是比較適宜的方法。水樣采集完成后需要進行靜置，大約30min后取25ml樣品放入微波消解器中，加入5mlHNO3和1mlH2O2，進行消解反應處理，此處需要注意的是，HNO3取的是濃硝酸;待微波消解處理完成后，使用纖維濾膜過濾后需要用3.5mol/L的HCl進行酸堿度調節(jié)，而后在0～4℃的冷藏條件下進行保存，等待后續(xù)的重金屬含量檢測。污泥采樣、陰干完成后，技術人員需要通過200目的細篩去除掉污泥樣品中的非污泥雜質，例如：砂石、植物殘枝等，而后放入微波消解器進行消解;待微波消解處理完成后，需要使用2mlHClO4進行混合，加入COD加熱儀中進行150℃控溫，而后同樣經過纖維濾膜過濾后置入比色管定容。由于樣品預處理中運用到多種強酸，因此，技術人員在進行預處理時應當注意對化學藥品的安全使用，避免造成實驗室安全事故。

2.3 樣品中的重金屬含量檢測

經過預處理的樣品適宜進行重金屬含量檢測的方法有很多，例如原子吸收光譜法、熒光光度法等都適合用于水樣、污泥提取液中的重金屬含量檢測，在這里我們采取流程較為簡單、分析效率高、靈敏度高的石墨爐原子吸收光譜法進行檢測操作，而后將檢測得到的水樣、污泥提取液數(shù)據(jù)進行匯總，就可以得到重金屬在污水處理過程中的歸趨特性。

3 污水處理過程中各種工藝對重金屬的去除效果

經過一系列的污水、污泥樣品采集、微波消解預處理、石墨爐原子吸收光度法重金屬檢測，最終我們可以得到重金屬在污水處理過程中的濃度分布曲線（如圖1），這一曲線就代表了重金屬在污水處理流程中每經過一個處理環(huán)節(jié)而顯現(xiàn)出的變化，從曲線的變化幅度可以看出重金屬在某些污水處理環(huán)節(jié)中去除率的提高和下降，從而得到重金屬的歸趨特性[2]。

圖1是某污水處理廠中重金屬在各個處理環(huán)節(jié)處表現(xiàn)出的濃度分布，我們可以看到進入污水處理廠進行處理的水體中包含鎘（Cd）、銅（Cu）、鉻（Cr）、鎳（Ni）四種重金屬離子。從兩側坐標濃度上來看，鎳（Ni）離子的濃度最高，鎘（Cd）、銅（Cu）、鉻（Cr）三種重金屬離子的濃度遠低于前者;從圖中重金屬離子含量的變化曲線可以看出，鎳（Ni）離子在沉砂池處的下降幅度最大，在二沉池處下降幅度也很大，但略小于在沉砂池處的下降幅度，鎘（Cd）離子與鎳（Ni）離子的濃度下降曲線比較相似，鉻（Cr）離子在二沉池處下降幅度略大于沉砂池處的下降幅度，銅（Cu）離子在兩處的下降幅度相近，但從總體上來看，污水處理廠的處理工藝都使得重金屬污染物的濃度得到大幅度下降。

綜合圖1我們可以發(fā)現(xiàn)：9月重金屬污染物濃度整體上升，而12月次之、6月最少，我們可以合理預測這與夏季降水量較大、稀釋作用較強有關，也與冬季是工業(yè)生產淡季、污水排放量縮減有一定的關系;從曲線整體下降幅度來看，溫度隨季節(jié)的變化帶來的水溫變化對微生物活性有著不可忽視的影響[3]。

4 結束語

綜上所述，污水處理廠的進水水體中重金屬含量最高，出水水體中重金屬含量最低，去除重金屬效率最高的污水處理環(huán)節(jié)為沉砂池、二沉池，除此外我們也能夠知道，當?shù)亟涤炅俊囟葘τ谒w中重金屬含量和去除率也有著不可忽視的作用，降雨量大的季節(jié)中，水體中重金屬含量得到稀釋而下降，溫度適宜活性污泥進行反應的情況下對重金屬的去除效果更佳。

參考文獻

[1]龐國瑞.污水處理過程中重金屬的歸趨特性研究[D].山東建筑大學，2017.

[2]李龍宇，毛宇翔，李永，馬迎霞，王西岳，宋黨育.重金屬在氧化溝式污水處理工藝中的遷移轉化[J].安全與環(huán)境學報，2014，14（04）：217-223.

[3]趙清華.城市污水處理過程中重金屬分布特性及形態(tài)研究[D].青島：山東大學，2008.

[4]王凱凱，龐國瑞，何世鼎，劉海福，王洪波.不同水質特征污水廠處理過程中的重金屬歸趨特性[J].凈水技術，2019（01）：68-73.

收稿日期：2019-06-17

作者簡介：姜雅雯（1987-），女，漢族，大學本科，工程師，研究方向為生態(tài)環(huán)境工程。