氧化沟处理工艺对污水中重金属离子的脱除效果研究

桂剑钊

(安庆师范大学资源环境学院 安徽 安庆 246133)

氧化沟处理工艺对污水中重金属离子的脱除效果研究

桂剑钊

(安庆师范大学资源环境学院 安徽 安庆 246133)

以池州市某生活污水处理厂的氧化沟艺为例，采集该处理厂的进水出水及各工段水样，对其铁、锰、锌等重金属离子的质量浓度进行了监测、分析，分析结果表明，氧化沟工艺对污水中铁、锰、锌等重金属离子具有较好的脱除效果，各种重金属离子去除率均在85%以上。在不同温度下，重金属离子去除率随着温度上升呈升高趋势。

氧化沟工艺；重金属离子；污水

一、前言

本文以池州市某污水处理厂进水出水及各工段水样的检测结果为例，研究了污水处理厂氧化沟工艺对污水中重金属含量的影响，以便于进一步研究污水中重金属元素的处理方法。

二、研究方法

(一)仪器。原子吸收分光光度计(上海精科仪电)

污水采样器

高压消解炉(北京维欣仪奥)

(二)污水处理工艺概况。池州市污水处理厂的工程设计处理能力为每日处理污水8.00万立方，其日平均处理污水量约为4.01 万立方米。该厂主体工艺流程为奥贝尔氧化沟处理工艺，该氧化沟主要功能是通过微生物的新陈代谢作用，将有机物、氨氮及一定含量重金属降解或去除，其设计流量为1667 M2/h，有效水深4.2 M，污泥龄16.1 d,剩余污泥 5650 KgSS/KgBOD5,充氧量 315 KgO2/h,有效容积10560 M3，污泥浓度MLSS 4.3 g/L，停留时间 12.7 h，污泥回流比R 50～100%。该厂还配有二沉池，其主要功能是通过生物絮凝分离氧化沟处理后的混合液，确保污水厂出水达到排放标准，同时底泥回流值至污泥泵池，其设计流量 1141.6 M3/h。

(三)监测方法。铁、锰的测定：火焰原子吸收光谱法GB/T 11912-89，锌的测定：原子吸收光谱法 GB/T7475-1987，水样的预处理：取100ml水样放入200ml烧杯中，加入5ml硝酸加热消解至10ml左右，加入5ml硝酸、2ml高氯酸继续消解至1ml左右，冷却后过滤残渣。

三、检测结果与讨论

在不同温度下，我们对该厂的进水出水水样中的重金属离子浓度进行了监测分析。氧化沟污水处理系统对重金属离子处理效果如表1所示：

表1 不同温度下污水处理装置对重金属离子处理效果

我们可以看到，重金属离子的脱除效率均达到了85%以上。并且重金属离子去除率随着温度上升呈升高趋势，在重金属浓度尚未达到产生生物毒性的程度时，氧化沟工艺对重金属离子的脱除效率会随着温度的升高而增大[1]。

污水处理各工段对重金属离子处理效果进行了监测，其监测结果如表2 所示：

表2 污水处理各工段对重金属离子处理效果

实验结果表明污水处理厂中氧化沟处理工艺对污水中重金属元素具有一定的去除作用，其中二沉池去除效率远高于初沉池，能够达到百分之八十一，由此可知生物去除单元应为主要部分[2]，活性污泥当中的主要成分是各类真菌、细菌等各类微生物，惰性无机物多所同组成的泥状絮凝物[3]。从数据中我们可以看到在曝气池中重金属含量有所上升，其原因可能是因为活性污泥的浓缩作用，我们也可以知道，活性污泥在发生浓缩作用之后，其重金属离子含量尚没有达到对微生物产生抑制作用，生物尚无毒性反应[4]。因为氧化沟处理工艺对重金属离子的确产生了一定去除作用，其主要去除机理应为吸附作用，所以我们可以对污水处理厂氧化沟工艺去除重金属离子的机理有如下几类：

(一)重金属盐发生沉淀作用，沉淀即一种物质其密度大于其另一种物质的密度而且不溶于其中，以此发生沉淀现象。沉淀可分为两种：晶体沉淀和无定形沉淀。

(二)在重金属离子的化学性质不变的前提下，通过物理化学方法使重金属离子发生吸附、浓缩与分离。吸附一般可分为三个类型[5]：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。

物理吸附就是指吸附质和吸附剂通过分子间作用力为主的吸附。

化学吸附，指吸附剂与吸附质之间发生了化学作用，破坏与生成化学键的过程引起的吸附。物理吸附和化学吸附并不是两个独立的类型，通常是相伴发生。在我们常见的污水处理技术中，绝大部分的吸附作用通常是几种不同的吸附综合作用结果。

离子交换吸附是指吸附剂中自由离子与待吸附处理溶液中的离子发生自由交换的吸附现象，这种吸附是一种可逆反应，能够迅速达到可逆平衡。[6]

(三)通过生物化学方法使污水中重金属离子在生物体内发生生物积累，因而发生的重金属离子拖除现象，我们称之为生物吸附法。同物理化学吸附方法比较，生物吸附单元是活性污泥法中脱除重金属离子所占比最高的一个环节[7]。

四、结论

城市污水处理过程中，氧化沟处理法对某些重金属离子去除具有一定能力，其脱除效率均能达到85%以上，在一定的温度范围内，氧化沟工艺对重金属离子的脱除效率随着温度的升高呈上升趋势。重金属离子的去除效率取决于操作过程中条件的变化，影响活性污泥去除重金属的影响因素也十分众多，其中包括物理化学条件变化、运行条件变化等。

[1]王杰.彭永瑧.杨雄等,温度对活性污泥沉降性能与微生物种群结构的影响[J].中国环境科学.2016.36(1):109-116

[2]张启亮. 活性污泥法对重金属离子的吸附特性研究[J]. 山东农业大学, 2012.32(2):41-43

[3]康德军.污水生物除理工艺对重金属离子的去除特性分析[J].福州大学学报.2014.2(3):11

[4]近藤近一.石川达雄.安部郁夫. 吸附科学[M]. 北京化学工业出版社, 2005.8:231-232

[5]南京大学《无机及分析化学》编写组.无极及分析化学[M].高等教育出版社2006.4:344

[6]戴树桂 环境化学[M]. 高等教育出版社, 2006, 10:213

[7]谢冰. 活性污泥工艺对重金属的去除及微生物抵抗机制[J]. 上海环境科学, 2003, 22(4):1-11.