污水处理过程中重金属的归趋特性研究

姜雅雯 李申 黄茜

摘要：本文从重金属污染物特征入手，分析污水处理过程中重金属类污染物的归趋特性，探讨污水处理过程中各种工艺对重金属的去除效果，为提高我国重金属污染物去除能力贡献一些力量。

关键词：污水处理;重金属;归趋特性

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：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

重金属污染物通常指重金属及其化合物，而重金属则是指密度大于4.5g/cm3的金属，从化学元素中可知具体指金、银、铜、铁、铅、铬、镉、镍、汞、锌等重金属，这些重金属及其化合物有着相同的特征，即状态十分稳定、化学变化通常不可逆转、可通过食物链在生物体内形成积累、能够引起多种病症，因此，水体的重金属污染也通常被视为危害最大的水污染问题。重金属污染的水体被生物饮用后会导致重金属在生物体内的积累，当积累量超过一定值时就会引起生物体的反应，例如：铬摄入超标会影响核、核蛋白的结合，从而干扰生物体内各种酶的产生，进而导致生物体内的氧化、水解过程无法进行，致使生物体中毒;铜是生物体所需要的微量元素之一，然而当铜摄入超标时，就会引起肝硬化、类风湿关节炎等疾病;汞、镉等重金属大量进入生物体也会导致生物体中毒，世界范围内最著名的重金属污染导致的大规模病害就是日本的水俣病，这种病症就是由于水体中长期汞超标造成的，也是引起世界各国关注重金属污染的起点[1]。

2 污水处理过程中重金属类污染物的归趋特性

想要研究污水处理过程中重金属类污染物的归趋特性，需要借助重金属含量采样、分析、数据处理等技术，对污水处理厂进水口、沉淀池等处理环节出水口、污水处理厂出水口、污泥等部分进行重金属含量的采样和分析，从而根据数据的变化趋势探究到重金属污染物在污水处理过程中的归趋特性[1]。

2.1 样品采集

污水处理过程中的重金属污染物归趋特性实验，需要技术人员根据污水处理厂中处理污水的流程、污水停留时间进行样品的采集，以采用A2/0处理工艺的污水处理厂流程为例，污水的采样需要在进水口、格栅出水口、沉砂池出水口、厌氧池出水口、缺氧池出水口、好氧池出水口、二沉池出水口、最终出水口处进行分别采样，污泥的采样需要在厌氧池出污泥口、缺氧池出污泥口、好氧池出污泥口和污泥浓缩池出污泥口进行分别采样，尽可能覆盖污水、污泥在污水处理厂中的物理、化学、生物变化阶段，从而有效提高对重金属污染的归趋特性研究质量。样品采集过程中，技术人员需要控制好样品的采集水深，通常情况下，采集污水样品的采样器应当在水面下20㎝处进行采集，每一个采样点的采样容量应当在1000ml，保证后续重金属实验分析的用料量;而采集的污泥需要在室内温度下进行阴干，以便保存和满足后续实验所需。

2.2 样品预处理

重金属具有较强的稳定性，不容易出现挥发等损耗现象，因此，在进行样品检测前的预处理时，采用预处理速度快、效果好、一次可处理多项元素的微波消解法是比较适宜的方法。水样采集完成后需要进行静置，大约30min后取25ml样品放入微波消解器中，加入5mlHNO3和1mlH2O2，进行消解反应处理，此处需要注意的是，HNO3取的是浓硝酸;待微波消解处理完成后，使用纤维滤膜过滤后需要用3.5mol/L的HCl进行酸碱度调节，而后在0～4℃的冷藏条件下进行保存，等待后续的重金属含量检测。污泥采样、阴干完成后，技术人员需要通过200目的细筛去除掉污泥样品中的非污泥杂质，例如：砂石、植物残枝等，而后放入微波消解器进行消解;待微波消解处理完成后，需要使用2mlHClO4进行混合，加入COD加热仪中进行150℃控温，而后同样经过纤维滤膜过滤后置入比色管定容。由于样品预处理中运用到多种强酸，因此，技术人员在进行预处理时应当注意对化学药品的安全使用，避免造成实验室安全事故。

2.3 样品中的重金属含量检测

经过预处理的样品适宜进行重金属含量检测的方法有很多，例如原子吸收光谱法、荧光光度法等都适合用于水样、污泥提取液中的重金属含量检测，在这里我们采取流程较为简单、分析效率高、灵敏度高的石墨炉原子吸收光谱法进行检测操作，而后将检测得到的水样、污泥提取液数据进行汇总，就可以得到重金属在污水处理过程中的归趋特性。

3 污水处理过程中各种工艺对重金属的去除效果

经过一系列的污水、污泥样品采集、微波消解预处理、石墨炉原子吸收光度法重金属检测，最终我们可以得到重金属在污水处理过程中的浓度分布曲线（如图1），这一曲线就代表了重金属在污水处理流程中每经过一个处理环节而显现出的变化，从曲线的变化幅度可以看出重金属在某些污水处理环节中去除率的提高和下降，从而得到重金属的归趋特性[2]。

图1是某污水处理厂中重金属在各个处理环节处表现出的浓度分布，我们可以看到进入污水处理厂进行处理的水体中包含镉（Cd）、铜（Cu）、铬（Cr）、镍（Ni）四种重金属离子。从两侧坐标浓度上来看，镍（Ni）离子的浓度最高，镉（Cd）、铜（Cu）、铬（Cr）三种重金属离子的浓度远低于前者;从图中重金属离子含量的变化曲线可以看出，镍（Ni）离子在沉砂池处的下降幅度最大，在二沉池处下降幅度也很大，但略小于在沉砂池处的下降幅度，镉（Cd）离子与镍（Ni）离子的浓度下降曲线比较相似，铬（Cr）离子在二沉池处下降幅度略大于沉砂池处的下降幅度，铜（Cu）离子在两处的下降幅度相近，但从总体上来看，污水处理厂的处理工艺都使得重金属污染物的浓度得到大幅度下降。

综合图1我们可以发现：9月重金属污染物浓度整体上升，而12月次之、6月最少，我们可以合理预测这与夏季降水量较大、稀释作用较强有关，也与冬季是工业生产淡季、污水排放量缩减有一定的关系;从曲线整体下降幅度来看，温度随季节的变化带来的水温变化对微生物活性有着不可忽视的影响[3]。

4 结束语

综上所述，污水处理厂的进水水体中重金属含量最高，出水水体中重金属含量最低，去除重金属效率最高的污水处理环节为沉砂池、二沉池，除此外我们也能够知道，当地降雨量、温度对于水体中重金属含量和去除率也有着不可忽视的作用，降雨量大的季节中，水体中重金属含量得到稀释而下降，温度适宜活性污泥进行反应的情况下对重金属的去除效果更佳。

参考文献

[1]庞国瑞.污水处理过程中重金属的归趋特性研究[D].山东建筑大学，2017.

[2]李龙宇，毛宇翔，李永，马迎霞，王西岳，宋党育.重金属在氧化沟式污水处理工艺中的迁移转化[J].安全与环境学报，2014，14（04）：217-223.

[3]赵清华.城市污水处理过程中重金属分布特性及形态研究[D].青岛：山东大学，2008.

[4]王凯凯，庞国瑞，何世鼎，刘海福，王洪波.不同水质特征污水厂处理过程中的重金属归趋特性[J].净水技术，2019（01）：68-73.

收稿日期：2019-06-17

作者简介：姜雅雯（1987-），女，漢族，大学本科，工程师，研究方向为生态环境工程。