浅析重金属在氧化沟式污水处理工艺中的迁移转化

路光超

（广州市番禺环境科学研究所有限公司 广东广州 511400）

1 引言

重金属一般是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重元素。重元素进入人体内后，和蛋白质以及酶发生强烈的化学作用，使他们失去活性或在人体器官内慢慢积累，造成慢性中毒，长期饮用含有重金属的水会危及人民的生命健康。随着工业经济迅速发展，各类水体中重金属污染日趋加剧，由于雨污分流体制的不完善，一些含重金属的工业污水常常混入生活污水进入传统污水处理厂。污水处理过程中，大部分重金属会经历各种形态的转变，故对重金属在污水处理工艺中的转变迁移研究可以揭示其规律，对进一步的分析和研究有着重要意义。

2 氧化沟处理工艺

氧化沟工艺是在传统活性污泥法基础上的一种改进，不同于传统的封闭式沟渠，采用敞开式，故在水流形态上有所改进，是一种首尾相连的循环曝气沟渠。活性污泥是由大量的微生物构成的絮状结构，其具有较大的比表面积和负电荷性，可以通过电荷的吸附作用吸附重金属。在吸附过程中不同的重金属离子和污泥形成不同粒径的结合体，通过两个阶段进行去除：（1）沉淀阶段；（2）絮凝吸附阶段，微生物菌絮团的吸附作用使大部分重金属离子从污水中转移到污泥中，达到重金属的去除效果。

3 重金属离子迁移转化研究

3.1 重金属存在形态

研究重金属的迁移转化规律必然要研究其在水中的存在形态，一般来讲，重金属在水中的存在形态主要有两种：溶解态和颗粒态。溶解态又可以分为不安态和络合态两种。不安态是游离性的、具有电活性或是其他简单的无极络合状态；其他形态就是络合态。颗粒态的情况较为复杂，一般是通过多级连续的提取方法后被分为7种形态。

3.2 重金属的去除机理研究

针对污水中重金属存在的两种形态有不同的去除机理：其中溶解态的重金属主要是通过生物处理方式和二沉池除去，其机理是重金属的颗粒态吸附和共沉淀等物理作用；而微生物处理单元的去除机理是：

3.2.1 同化吸收：利用微生物对金属的可溶态同化作用吸收去除。

3.2.2 生物吸附：利用生物多聚性和污泥颗粒的吸附作用沉淀去除。

3.2.3 截留作用：在微生物处理过程中，由于混合污泥和微生物的截留作用除去一定粒径的颗粒态重金属。

在生物处理单元的三种方式中，起主要作用的是生物吸附。

3.3 重金属去除研究

为了研究重金属去除率，首先需要购买或是制备单元素标准溶液，然后利用去除后的溶液进行对比。一般利用紫外分光光度计或是原子光谱法进行测定。选取某污水处理厂实际污水经过细格栅、沉砂池、氧化沟、二沉池得到结果如下：

3.3.1 Cu：在泥相中Cu的分布有着明显的规律，当含Cu的污水依次经过细格栅、沉砂池、氧化沟和二沉池后，Cu的平均浓度依次升高。而水样中溶解态Cu的平均浓度则随着相应的处理过程依次降低。由此可以得到，污水中的Cu随污水处理过程会逐渐从水相迁移到泥相中，最终导致出水侧的Cu含量降低，污泥中的Cu含量升高。分析认为，进水处的Cu主要以颗粒态存在，经过氧化沟和沉淀池后溶解态的Cu增加。大部分Cu都从水相迁移到了泥相中，在氧化沟高浓度的活性污泥处理下，几乎全部颗粒态的Cu都被吸附。但由于重金属存在吸附-解析的可逆过程，在一定的条件下，被吸附在污泥中的Cu可以再一次解析到水中，故出水侧的Cu大部分是溶解态。总的来说，Cu还是被大量吸附在活性污泥中而被去除。

3.3.2 Zn：经处理后泥相中Zn的含量有明显的分布规律，细格栅中Zn的含量最低，二沉池中Zn的含量最高，并随处理过程Zn的含量逐渐增加。污水处理过程中，溶解态的Zn含量依次降低，泥相中Zn的含量依次升高，说明在处理过程中，水相中的Zn会逐渐迁移到泥相中。依据和Cu同样的解释，Zn也存在上述现象。

3.3.3 Cr:水相中Cr的含量同样也会随着处理过程依次降低，但是不同于其他重金属离子。Cr在氧化沟中的含量已经降到最低，在进一步通过二沉池时其含量不会有明显的下降。而同样氧化沟泥相中Cr的含量达到最大值，通过二沉池时并没有明显变化。分析可能是由于水相中颗粒态的Cr在经过氧化沟时已经大部分转变为溶解态被吸附，但进入二沉池后有可能进一步发生溶解态的解析，导致泥相中的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。

其他重金属离子例如Mn、Hg等也都有上述的现象，随污水处理进程，原本在水相中的重金属会由于物理和生物吸附的作用迁移到泥相中，但由于吸附-解析的存在，在二沉池中有可能会发生解析的现象，导致重金属的浓度略有回升的现象。但总的来说，利用氧化沟去除重金属离子有明显效果。

4 结语

污水处理中，重金属离子随处理进程会逐渐从水相迁移到泥相中，尤其是氧化沟活性污泥中的含量最高，这也是污水处理过程中活性污泥量主要存在于氧化沟中的必然结果。重金属从水相中的溶解态逐渐转移为泥相中的颗粒态，但由于吸附-解析的作用，会有少量的颗粒态重新解析入水相中。不同重金属在通过氧化沟工艺时去除率有所不同，但总体都呈下降趋势。

[1]罗丽,康得军,王晓昌.城市污水处理中典型重金属例子去除与迁移规律研究[J].安全与环境学报,2010,10（1）.

[2]罗丽.城市污水处理过程中重金属的迁移与去除规律研究[D].西安：西安建筑科技大学,2010,5.