不同水质特征污水厂处理过程中的重金属归趋特性王凯凯

净水技术２０１９，３８（１）：６８－７３ＷａｔｅｒＰｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ王凯凯，庞国瑞，何世鼎，等．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，２０１９，３８（１）：６８－７３．ＷＡＮＧＫ，ＰＡＮＧＧ，ＨＥＳ，ｅｔａｌ．ＦａｔｅｆｅａｔｕｒｅｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆＷＷＴＰｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｆｌｕｅｎｔｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ［Ｊ］．ＷａｔｅｒＰｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，３８（１）：６８－７３．不同水质特征污水厂处理过程中的重金属归趋特性王凯凯，庞国瑞，何世鼎，刘海福，王洪波（山寒逢我麵学，山翁济菌■２Ｓ０１０１）摘要以挤窗市表厂Ｂ厂两座本商歷水替水厂各处＿単淀与慽水Ｓ躯＃：为姻：究对氣刹用薇被消＿＿：对餘水和每释＿爾处趣，利子躁．（ＧＥＡＡＳ＞？＃析雜，搀＿爵个Ｒ水厂＃赴；理单荈屮賴（（Ｈ）、铜（Ｃｕ）、．（爾）和铬（Ｃｒ）四种锻＃：議＊分析水厂中备处理单元对＿＿重金靡的去緒儀表明＊在进水申，Ａ厂和Ｂ厂章獻的會釐最＿ｓ分别为３Ｓ．９７８２神／Ｌ和４３．８５Ｓ９｜ｘｇ／Ｌ，Ｃｔ的貴麵：少舞别为１．４７５１）ｘｉ／：Ｌ和２．２０９６ｉＷ／Ｌ，Ｂ：厂四神■唇養最＿８屬翕于Ａ厂。＃有处應单元均对Ｍ种童金麝＃去除效藥，其中沉砂池和二沉池对囲种童蠢属酸食除效粟栽好ｓ重蠢禀物有银靠一部身霄＿在了每捧中。在黎缩：池中，Ａ厂四种重金緣的嚣量分别：为１．２４７５、１５４．８３１１１４．８９．３３ｆｆｌｇ＾ｌｓｇ，Ｂ厂Ｃｄ、Ｃ：ｕ肩ｉ、Ｃｒ＿禅蠢蠢屬翁．麄分别为１．３３３７、１９７．４１４４３３，０７０ｉ、１２２，１Ｍ７关键词处理攀ａ重錢膚归頻臀性聋除效果含调每水ｒ进水水质中图分类号：Ｘ５２４ＴＵ９９．２文献标识码：Ａ文章编号：１００９－０１７ｔ（２０１９）０１－００６８－０６ＤＯＩ：１０．１５８９０／＞ＣＨＭ．ｊ＿，２０ｒ９，０１，Ｍ：２ＦａｔｅＦｅａｔｕｒｅｏｆＨｅａｖｙＭｅｔａｌｓｉｎＴｒｅａｔｍｅｎｔＰｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆＷＷＴＰｓｗｉｔｈＤｉｆｆｅｒｅｎｔＩｎｆｌｕｅｎｔＷａｔｅｒＱｕａｌｉｔｙＷＡＮＧＫａｉｋａｉ，ＰＡＮＧＧｕｏｒｕｉ，ＨＥＳｈｉｄｉｎｇ，ＬＬＵＨａｉｆｕ，ＷＡＮＧＨｏｎｇｂｏ（ＳｈａｎｄｏｎｇＪｉａｎｚｈｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５０１０１，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｒｅａｔｍｅｎｔｕｎｉｔｓａｎｄｄｅｗａｔｅｒｅｄｓｌｕｄｇｅｆｒｏｍｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔＷＷＴＰｓｉｎＪｉｎａｎＡａｎｄＺｉｂｏＢｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇｍｉｃｒｏｗａｖｅｄｉｇｅｓｔｉｏｎｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｕｓｉｎｇｇｒａｐｈｉｔｅｆｕｒｎａｃｅａｔｏｍｉｃａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ（ＧＦＡＡＳ）ａｓａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｅａｎｓ，ｆｏｕｒｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｓｕｃｈａｓｃａｄｍｉｕｍ（Ｃｄ），ｃｏｐｐｅｒ（Ｃｕ），ｎｉｃｋｅｌ（Ｎｉ）ａｎｄｃｈｒｏｍｉｕｍ（Ｃｒ）ｗｅｒｅｔｒｅａｔｅｄｓｅｐａｒａｔｅｌｙｉｎｅａｃｈｔｒｅａｔｍｅｎｔｕｎｉｔｏｆｔｈｅｔｗｏＷＷＴＰｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ，ｉｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｔｗａｔｅｒ，ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｆｏｕｒｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｏｆｔｈｅｐｌａｎｔＢｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｐｌａｎｔＡ．Ａ－ｍｏｎｇｔｈｅｍ，ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆＮｉｉｎｔｈｅｐｌａｎｔｓＡａｎｄＢｗｅｒｅｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅ３８．９７８２ｊｊｕｇ／Ｌａｎｄ４３．８５８９ｊｊｉｇ／Ｌ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆＣｒｗｅｒｅｔｈｅｌｏｗｅｓｔ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅ１．４７５１ｊｊｉｇ／Ｌａｎｄ２．２０９６｜ｊＬｇ／Ｌ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｌｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｕｎｉｔｓｈａｄｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｅｃｔｓｏｎｆｏｕｒｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ，ａｎｄｆｏｕｒｏｆｔｈｅｍｈａｄｂｅｔｔｅｒｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｅｃｔｓｉｎｇｒｉｔｃｈａｍｂｅｒｓａｎｄｓｅｃｏｎｄａｒｙｓｅｔｔｌｉｎｇｔａｎｋｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，Ａｌａｒｇｅｐａｒｔｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔａｎｔｓａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｉｎｔｈｅｓｌｕｄｇｅ．Ｉｎｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｔａｎｋ，ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｓｕｃｈａｓＣｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，ａｎｄＣｒｉｎＰｌａｎｔＡｗｅｒｅ１．２４７５、１５４．８３８、８６．４０８２、１１４．８９３３ｍｇ／ｋｇ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎＰｌａｎｔＢｗｅｒｅ１．３３３７、１９７．４１４、１３３．０７０１、１２２．１０４７ｍｇ／ｋｇ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔｈｅａｖｙｍｅｔａｌｆａｔｅｆｅａｔｕｒｅｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｃｏｎｔｅｎｔｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｌａｎｔ（ＷＷＴＰ）ｉｎｆｌｕｅｎｔｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ［收稿日期］２０１８－０３－１９［作者简介］王凯凯（１９９１一），女，硕士，研究方向为水处理工程技术研究，Ｅ－ｍａｉｌ：１：３２４６５１９５６＠ｑｑ．ｃｏｍ。［通信作者］王洪波，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｈｏｎｇｂｏ＠ｓｄｊｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。［本文编辑］孙丽华賃金属与人们的０■常生活联系曰益紧密，随＃生活水平的提升，人们越来越重视自身健康与周围环境的虜纛。，近些年来、＿内有关童金雇类污染物在城市ｔ§水处理工艺各处理单５＆中的去除率等方面—６８—净水技术ＷＡＴＥＲＰＵＲＩＦＩＣＡＴＩＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．３８，Ｎｏ．１，２０１９Ｊａｎｕａｒｙ２５ｔｈ，２０１９的研究开始增多，李龙宇等［１］调查研究了焦作市污水厂中重金属季节性变化的情况，结果显示：在沉砂池的进水中，春季污水中的重金属总量为１．４０±０．７１￣３４４．９±１１５．４ｐｇ／Ｌ，而秋季污水中的重金属总量为３．１８±２．１１￣３８７．１±１６０．７ｐｇ／Ｌ，其中含量最高的是锌（Ｚｎ），含量最低的是镉（Ｃｄ），其他重金属的去除率为２５．３％￣９８％，在秋季污水中铬（Ｃｒ）、镍（Ｎｉ）和锰（Ｍｎ）的去除率较低，对其他重金属的去除率为６６．７％￣８３．５％。李龙宇等⑴对污水厂泥相和水相中Ｍｎ、Ｃｉ？、铜（Ｃｕ）和Ｚｎ的形态分布及去除效果进行研究，结果显示：在进水中，四种重金属的溶解态含量顺序为：Ｃｒ＞Ｍｎ＞Ｚｎ＞Ｃｕ。二级处理工艺对Ｍｎ、Ｃｒ、ＣＵ和Ｚｎ的去除率分别为３４．０％、３１．３％、７７．６％和２９．８％，Ｃｕ和＆？主要在沉砂池中被去除，Ｍｎ和Ｚｎ主要在二沉池、氧化沟中被去除。梁郁强等［２］发现重金属＆６＋能被活性污泥吸附，当＆６＋浓度为５０ｍｇ／Ｌ时，吸附率可达９７．２％。谭丽泉等［３］在震荡条件下，探究活性污泥对Ｃｕ２＋、Ｚｎ２＋、Ｃｄ２＋的去除效果，结果表明：重金属离子在吸附过程中，主要是与粒径大于８ｐｍ的活性污泥颗粒结合，其对Ｃｕ２＋的吸附效果最好，其次是Ｚｎ２＋、Ｃｄ２＋。李芬芳等［４］研究发现，活性污泥对Ｚｎ２＋和Ｃｕ２＋都有很强的吸附作用，吸附量在前４ｍｍ最高。谢丹瑜等［５］研究发现，活性污泥中脱氢酶的活性和微生物的生长都能被Ｃｄ２＋、Ｃｕ２＋等抑制。我国在污水处理和污水回用过程中，把重金属列为监测控制的重点项目，在《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ１８９１８—２００２）中，规定部分一类污染物总Ｃｄ、总＆的最高允许排放浓度（日均值）为０．０１、０．１ｍｇ／Ｌ；规定控制项目总Ｎｉ、总Ｃｕ的最高允许排放浓度（日均值）为０．０５、０．５ｍｇ／Ｌ。Ａ厂和Ｂ厂两座污水处理厂的重金属类污染物的进水浓度不同。因此，以Ａ厂和Ｂ厂的各处理单元与脱水污泥作为研究对象，通过广泛参考文献，选定三种最高允许排放量、浓度较高的控制项目Ｃｕ、Ｃｄ、Ｎｉ和一种毒性较大的控制项目＆作为研究对象，试验分别检测了两污水厂进水中Ｃｄ、Ｃｕ、Ｎｉ和＆？四种重金属的浓度，其中Ａ厂进水中四种重金属含量分别为４．７８１４、２．８５７６、３８．９７８２、１．４７５１ｐｇ／Ｌ；Ｂ厂进水中四种重金属含量分别为８．１８４６、５．８９１３、４３．８５８９、２．２０９６ｐｇ／Ｌ。可以看出，Ｂ厂进水中四种重金属的浓度均高于Ａ厂，这是由于Ｂ厂的污水来源，既有生活污水，又有工业废水（约占污水总量的４０％），而Ａ厂只接纳了生活污水。１试验材料和方法１．１仪器与试剂主要仪器和设备：高速离心机（上海安亭科学仪器厂，ＴＤＬ－５－Ａ）；电子天平（奥豪斯仪器〈上海〉有限公司，ＣＰ１１４）；ＴＡＳ－９９０原子吸收分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）；密闭消解仪（美国ＣＥＭ公司，ＭＡＲＳ－Ｘｐｒｅｓｓ）；消解罐０主要试剂：硝酸（优级纯）、盐酸（优级纯）、氢氟酸（分析纯）、高氯酸（优级纯）、过氧化氢（３０％）为优级纯。１．２试验方法１．２．１样品采集Ａ、Ｂ两污水厂水处理工艺均为ＡＡ０处理工艺。为排除干扰，分别在同一天从Ａ、Ｂ两厂采集水样和泥样，并将水样和泥样分别封装在玻璃瓶内，将其放置于０￣４°Ｃ下冷藏保存。采集水样时，根据水力停留时间进行采集，共采３次样，之后将３次取得的样品混合，以消除一天中因浓度波动所带来的干扰。关于水样，分别取自Ａ、Ｂ厂各处理单元的取水口，各取１Ｌ；关于泥样，分别取自Ａ、Ｂ厂的缺氧池、厌氧池、好氧池和污泥浓缩池，经离心之后采集，各采集５００ｇ。１．２．２样品预处理（１）水样预处理将从两厂采集而来的水样分别静置３０ｍｉｎ，然后用量筒量取２５ｍＬ混合均勻之后的水样，并将其放置在消解罐中消解。再分别量取５ｍＬ浓硝酸和１．０ｍＬ过氧化氢，将其加人到消解罐中；最后放人到微波消解仪中，进行水样的消解［６］；消解完成后，将水样ｐＨ值调节至２．５，在调ＰＨ之前，将水样用纤维滤膜（〇．４５ｐｍ）进行过滤。本试验使用３．５ｍ〇ｌ／Ｌ的稀盐酸进行ｐＨ调节，并将处理好的水样放于〇￣４°Ｃ下保存待测。（２）泥样预处理将取得的５００ｇ泥样进行自然风干，之后进行研散并去除较大烁石及动植物残体，将处理后的污泥过２００目筛，称取０．２ｇ过筛污泥，用微波加热封闭容器中的待测样品，消解过筛后的污泥，待消解完毕后取出消解罐，用精密量筒量取２ｍＬ高氯酸逐个加人到消解罐中，然后放人到ＣＯＤ加热仪中，控制—６９—王凯凯，庞国瑞，何世鼎，等．不同水质特征污