氧化溝處理工藝對污水中重金屬離子的脫除效果研究

桂劍釗

(安慶師范大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 安徽 安慶 246133)

氧化溝處理工藝對污水中重金屬離子的脫除效果研究

桂劍釗

(安慶師范大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 安徽 安慶 246133)

以池州市某生活污水處理廠的氧化溝藝為例，采集該處理廠的進水出水及各工段水樣，對其鐵、錳、鋅等重金屬離子的質(zhì)量濃度進行了監(jiān)測、分析，分析結(jié)果表明，氧化溝工藝對污水中鐵、錳、鋅等重金屬離子具有較好的脫除效果，各種重金屬離子去除率均在85%以上。在不同溫度下，重金屬離子去除率隨著溫度上升呈升高趨勢。

氧化溝工藝；重金屬離子；污水

一、前言

本文以池州市某污水處理廠進水出水及各工段水樣的檢測結(jié)果為例，研究了污水處理廠氧化溝工藝對污水中重金屬含量的影響，以便于進一步研究污水中重金屬元素的處理方法。

二、研究方法

(一)儀器。原子吸收分光光度計(上海精科儀電)

污水采樣器

高壓消解爐(北京維欣儀奧)

(二)污水處理工藝概況。池州市污水處理廠的工程設(shè)計處理能力為每日處理污水8.00萬立方，其日平均處理污水量約為4.01 萬立方米。該廠主體工藝流程為奧貝爾氧化溝處理工藝，該氧化溝主要功能是通過微生物的新陳代謝作用，將有機物、氨氮及一定含量重金屬降解或去除，其設(shè)計流量為1667 M2/h，有效水深4.2 M，污泥齡16.1 d,剩余污泥 5650 KgSS/KgBOD5,充氧量 315 KgO2/h,有效容積10560 M3，污泥濃度MLSS 4.3 g/L，停留時間 12.7 h，污泥回流比R 50～100%。該廠還配有二沉池，其主要功能是通過生物絮凝分離氧化溝處理后的混合液，確保污水廠出水達到排放標(biāo)準(zhǔn)，同時底泥回流值至污泥泵池，其設(shè)計流量 1141.6 M3/h。

(三)監(jiān)測方法。鐵、錳的測定：火焰原子吸收光譜法GB/T 11912-89，鋅的測定：原子吸收光譜法 GB/T7475-1987，水樣的預(yù)處理：取100ml水樣放入200ml燒杯中，加入5ml硝酸加熱消解至10ml左右，加入5ml硝酸、2ml高氯酸繼續(xù)消解至1ml左右，冷卻后過濾殘渣。

三、檢測結(jié)果與討論

在不同溫度下，我們對該廠的進水出水水樣中的重金屬離子濃度進行了監(jiān)測分析。氧化溝污水處理系統(tǒng)對重金屬離子處理效果如表1所示：

表1 不同溫度下污水處理裝置對重金屬離子處理效果

我們可以看到，重金屬離子的脫除效率均達到了85%以上。并且重金屬離子去除率隨著溫度上升呈升高趨勢，在重金屬濃度尚未達到產(chǎn)生生物毒性的程度時，氧化溝工藝對重金屬離子的脫除效率會隨著溫度的升高而增大[1]。

污水處理各工段對重金屬離子處理效果進行了監(jiān)測，其監(jiān)測結(jié)果如表2 所示：

表2 污水處理各工段對重金屬離子處理效果

實驗結(jié)果表明污水處理廠中氧化溝處理工藝對污水中重金屬元素具有一定的去除作用，其中二沉池去除效率遠高于初沉池，能夠達到百分之八十一，由此可知生物去除單元應(yīng)為主要部分[2]，活性污泥當(dāng)中的主要成分是各類真菌、細(xì)菌等各類微生物，惰性無機物多所同組成的泥狀絮凝物[3]。從數(shù)據(jù)中我們可以看到在曝氣池中重金屬含量有所上升，其原因可能是因為活性污泥的濃縮作用，我們也可以知道，活性污泥在發(fā)生濃縮作用之后，其重金屬離子含量尚沒有達到對微生物產(chǎn)生抑制作用，生物尚無毒性反應(yīng)[4]。因為氧化溝處理工藝對重金屬離子的確產(chǎn)生了一定去除作用，其主要去除機理應(yīng)為吸附作用，所以我們可以對污水處理廠氧化溝工藝去除重金屬離子的機理有如下幾類：

(一)重金屬鹽發(fā)生沉淀作用，沉淀即一種物質(zhì)其密度大于其另一種物質(zhì)的密度而且不溶于其中，以此發(fā)生沉淀現(xiàn)象。沉淀可分為兩種：晶體沉淀和無定形沉淀。

(二)在重金屬離子的化學(xué)性質(zhì)不變的前提下，通過物理化學(xué)方法使重金屬離子發(fā)生吸附、濃縮與分離。吸附一般可分為三個類型[5]：物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換吸附。

物理吸附就是指吸附質(zhì)和吸附劑通過分子間作用力為主的吸附。

化學(xué)吸附，指吸附劑與吸附質(zhì)之間發(fā)生了化學(xué)作用，破壞與生成化學(xué)鍵的過程引起的吸附。物理吸附和化學(xué)吸附并不是兩個獨立的類型，通常是相伴發(fā)生。在我們常見的污水處理技術(shù)中，絕大部分的吸附作用通常是幾種不同的吸附綜合作用結(jié)果。

離子交換吸附是指吸附劑中自由離子與待吸附處理溶液中的離子發(fā)生自由交換的吸附現(xiàn)象，這種吸附是一種可逆反應(yīng)，能夠迅速達到可逆平衡。[6]

(三)通過生物化學(xué)方法使污水中重金屬離子在生物體內(nèi)發(fā)生生物積累，因而發(fā)生的重金屬離子拖除現(xiàn)象，我們稱之為生物吸附法。同物理化學(xué)吸附方法比較，生物吸附單元是活性污泥法中脫除重金屬離子所占比最高的一個環(huán)節(jié)[7]。

四、結(jié)論

城市污水處理過程中，氧化溝處理法對某些重金屬離子去除具有一定能力，其脫除效率均能達到85%以上，在一定的溫度范圍內(nèi)，氧化溝工藝對重金屬離子的脫除效率隨著溫度的升高呈上升趨勢。重金屬離子的去除效率取決于操作過程中條件的變化，影響活性污泥去除重金屬的影響因素也十分眾多，其中包括物理化學(xué)條件變化、運行條件變化等。

[1]王杰.彭永瑧.楊雄等,溫度對活性污泥沉降性能與微生物種群結(jié)構(gòu)的影響[J].中國環(huán)境科學(xué).2016.36(1):109-116

[2]張啟亮. 活性污泥法對重金屬離子的吸附特性研究[J]. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué), 2012.32(2):41-43

[3]康德軍.污水生物除理工藝對重金屬離子的去除特性分析[J].福州大學(xué)學(xué)報.2014.2(3):11

[4]近藤近一.石川達雄.安部郁夫. 吸附科學(xué)[M]. 北京化學(xué)工業(yè)出版社, 2005.8:231-232

[5]南京大學(xué)《無機及分析化學(xué)》編寫組.無極及分析化學(xué)[M].高等教育出版社2006.4:344

[6]戴樹桂 環(huán)境化學(xué)[M]. 高等教育出版社, 2006, 10:213

[7]謝冰. 活性污泥工藝對重金屬的去除及微生物抵抗機制[J]. 上海環(huán)境科學(xué), 2003, 22(4):1-11.