本文關(guān)鍵詞：化學(xué)生物絮凝工藝去除城市污水中重金屬的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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作為解決水質(zhì)惡化問題的途徑之一， 　　　　 強(qiáng)化一級(jí) 工藝逐漸成為國內(nèi)外污水處理研究的熱點(diǎn)�；瘜W(xué)生 物絮凝強(qiáng)化一級(jí)工藝是一種化學(xué)和生物作用集成的 污水處理新工藝， 它既有高效的對(duì) Ｓ，　膠體狀 ＳＴ 、 Ｐ

氣提裝置提升至反應(yīng)池， 并在第一廊道的前端完成 泥水混合。與化學(xué)生物絮凝工藝不同的是， 化學(xué)絮 凝工藝采用管道混合器快速混合， 化學(xué)絮凝反應(yīng)池 各格內(nèi)

分別設(shè)置機(jī)械攪拌裝置， 同時(shí)污泥不回流。

Ｃ Ｄ的去除效果， Ｏ 又可以實(shí)現(xiàn)對(duì)部分溶解性有機(jī)物

的 去除［。 ’ 與單純的化學(xué)絮凝強(qiáng)化一級(jí)處理工藝 〕
或生物絮凝強(qiáng)化一級(jí)處理工藝相比， 該工藝具有加 藥量小、 剩余污泥少的特點(diǎn)。但是其對(duì)污水中重金 屬元素的去除效果， 以及在重金屬去除方面與化學(xué) 強(qiáng)化一級(jí)處理的效果相對(duì)比， 在國內(nèi)研究得還較少。 筆者以實(shí)際城市污水為處理對(duì)象， 　　　　 采用平行對(duì) 比試驗(yàn)裝置， 考察了化學(xué)生物絮凝強(qiáng)化一級(jí)處理工
藝和化學(xué)絮凝強(qiáng)化一級(jí)處理工藝對(duì)重金屬的去除效 生化 涍 果。目前的絮凝工藝主要是通過物化和（ 攆疈 吸；用攆疈作，鉲 ｘＰ 壗 或） 作用， 使污水中、 ％ 一 ０ ５ ０ ８％以上的重金屬濃縮在污 泥中而去除。重金屬在水中的化學(xué)形態(tài)與污泥對(duì)重 金屬的吸附和釋放有密切的關(guān)系， 因此可通過比較 污泥中重金屬元素的存在形態(tài)和含量確定兩工藝對(duì)

１２ 藥劑與投放點(diǎn) ． 液體無機(jī)絮凝劑Ｐ Ｆ （　 。 ０８ Ｆｚ　 　　　　 Ａ Ｃ�。� ．％，ｅ ３ Ａ ０ 為１ ｌ ０ 為１８ 分別投加在化學(xué)生物絮凝工藝的混合池 ．％）
和化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)工藝的管道混合器前端， 有機(jī)高分 子絮凝劑聚丙烯酞胺（Ａ 分別投加在化學(xué)生物 Ｐ Ｍ） 絮凝工藝中第三個(gè)廊道的首段和化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)工藝
的第三格。

１３ 儀器、 ． 試劑及檢測方法 ① 主要儀器及試劑 　　　　

儀器：Ｄ一 ５型能量色散 Ｘ?zé)晒夥治鰞x 　　　　 ９ Ｅ
（Ｄ Ｒ ）原子吸收光譜儀（ Ａ ） ＥＸ Ｆ、 Ａ Ｓ　 。 試劑：Ｈ ０ 、Ｈ ，　 ０ ０ ，　 ，　 １ 　　　　１， Ｆ Ｃ ３０ Ｈ Ｈ Ｉ Ｍ Ｃ 、 Ｃ Ｈ Ｃ ９ｚ

Ｎ ｚ　 ＨＩ Ｈ０ Ｈ? Ｃ， 均為分析純； ％的Ｈ０； 灰； ， ３ ０ ｚ　 ２ 石 Ｃ ｕ Ｎ， ，ｎＰ， 的 儲(chǔ)備液。 ｉ ｎＭ ， Ｃ 標(biāo)準(zhǔn) Ｚ ｂｒ
② 檢測方法 　　　　 同時(shí)提取化學(xué)生物絮凝反應(yīng)池和化學(xué)絮凝反應(yīng) 　　　　 池出水， １ 靜沉 周后取沉淀物在 １５℃下恒溫烘干， ０

重金屬元素的去除效果， 進(jìn)一步揭示化學(xué)生物絮凝 工藝的反應(yīng)實(shí)質(zhì)。

１中 試流程與方法
１１ 工藝流程 ． 試驗(yàn)流程見圖 １ 　　　　 ａ
化學(xué) 生物 絮凝反應(yīng)池 沉淀池

出水

再研磨過 １０目 ０ 尼龍篩備用。 絮凝產(chǎn)物所含金屬元素的定性分析： 　　　　 分別取兩 種污泥樣品， Ｅ Ｘ Ｆ確定主要金屬元素的成 利用 Ｄ Ｒ 分及其相對(duì)含量， 較兩種絮凝工藝的去除效果。 比
由于絮凝產(chǎn)物中包括鋅、 鎳 、 　　　　 鉻、 銅等國家嚴(yán)格 控制的重金屬元素， 加之重金屬的不同形態(tài)會(huì)表現(xiàn) 出不同的生物毒性和環(huán)境行為， 因而需對(duì)樣品進(jìn)行

進(jìn)水

剩余污泥

出水 化學(xué) 絮凝反應(yīng)池

剩余污泥

圖 １ 平行對(duì)比中試系統(tǒng) 　　　　　　　　　　　　　　　　 Ｆ ．　 ｃｅ ａｃ　 ｒ ｏ ｉｔｃ ｅ　 ｓ ｔ 　　　�。瑁� ｔ ｄ ｇ ｍ　ｐｏｓ ｌｔｔ�。� ｉ １　 ｇ �。� ｉ ｉ ａ ｆ　 － ａ ｅ ｙ ｍ ａ ｌ ｓ ｓ

試驗(yàn)用水取 上海安亭污水處理廠（ 　　　　 自 設(shè)計(jì)采用 化學(xué)生物絮凝工藝） 的曝氣沉砂池出水�；瘜W(xué)生物 絮凝工藝的快速混合池采用穿孔管曝氣攪拌快速混

定量分析以確定其種類、 含量和存在形態(tài)。采用原 子吸收法測定絮凝產(chǎn)物中的金屬元素： 首先采用 Ｔｓｅ五步連續(xù)提取法將污泥中的重金屬按交換 ｅｉ ｓｒ 態(tài)、 碳酸鹽結(jié)合態(tài)、 鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、 有機(jī)物結(jié)合 態(tài)、 殘?jiān)鼞B(tài) ５ 種形態(tài)分別進(jìn)行萃取， 然后測定每種形

２ 結(jié)果與分析

態(tài)金 的量 。 重屬含川
化學(xué)絮凝工藝主要是通過絮凝劑的電性中和、 　　　　 吸附架橋、 網(wǎng)捕等作用去除重金屬元素； 而在生物處

合， 最大停留時(shí)間為６ ｓ ０， 有效容積為００ 耐， ．３ 有效
水深為０３ ｍ 化學(xué)生物絮凝反應(yīng)池的有效容積為 ．３　 ；

１ ｍ， ． ３ ２　 最大停留時(shí)間為３ ｍｎ有效水深為０５ ５　 ， ｉ ．５
ｍ 采用微孔管曝氣， ， 各廊道可獨(dú) 自 調(diào)節(jié)曝氣量來控

制不同的Ｇ值， 以達(dá)到最佳的絮凝效果； 絮凝反應(yīng) 池與沉淀池采用穿孔配水墻連接， 沉淀池的設(shè)計(jì)水
力停留時(shí)間為 １５　有效水深為 １　 回流污泥由 ．ｈ ， ｍ；

理系統(tǒng)中則以吸附和降解作用為主。Ｌｓｒ　Ｎ ｅｅＪ ． ｔ ．　 的研究表明， 通過沉淀、 吸附去除的重金屬比例 ＜ １％， ０ 而經(jīng)有機(jī)結(jié)合和

謝和未定義的非代謝過程進(jìn)行重金屬的積累�；瘜W(xué) 生物處理將上述兩種工藝結(jié)合起來以達(dá)到去除污水 中重金屬元素的目的。

由圖２３ 　　　　 ， 可以看出， 兩種工藝的絮凝產(chǎn)物中均
含有大量的鐵、 鈣、 磷、 鋁、 硫、 鉀等元素， 此外還包括 一定量對(duì)環(huán)境和人類健康有嚴(yán)重危害的重金屬元 素， 如銅、 鋅、 鎳等。由表 １ 鉻、 錳、 可知， 在減少處理 水中的鋁元素方面， 化學(xué)生物絮凝的吸附性能比化 學(xué)絮凝提高較多， 其絮凝產(chǎn)物中鋁的含量比化學(xué)絮 凝劑的提高了１６ 在重金屬元素去除方面， ０％； 絮凝 產(chǎn)物中的鉻、 錳含量提高了 １％ 一 ５ 對(duì)鎳元素 ０ １％， 的吸附量也有一定的提高。這主要是由于在化學(xué)絮 凝工藝的基礎(chǔ)上引人了生物處理工藝。生物處理工 藝主要通過活性污泥去除重金屬， 它包括兩個(gè)階段： 第一階段是沉淀， 屬重力作用； 第二階段是污泥上菌 膠團(tuán)的吸附。這樣通過兩種工藝的結(jié)合， 既降低了 污水中鋁的含量， 緩解了當(dāng)前由于水處理劑的大量 使用而導(dǎo)致的水體中鋁元素超標(biāo)問題， 也加強(qiáng)了對(duì) 污水中重金屬元素的控制。但銅和鋅的含量在化學(xué) 絮凝產(chǎn)物中較高。 隨著研究的深人 ， 　　　　 人們逐漸認(rèn)識(shí)到重金屬元素 對(duì)環(huán)境 的危害大小更大程度上取決 于其存在形

對(duì)絮凝產(chǎn)物的熒光分析結(jié)果見圖２３ 　　　　 ，和表 ｔ ｏ

乙

產(chǎn) 、

產(chǎn)， 產(chǎn) ￣

－ 二

乙

汽石

己

仲；

乙
， 書

產(chǎn) 、

產(chǎn) 、

巴
． 從

己

產(chǎn)， 產(chǎn) ．

、 從
， ．口

己
‘

產(chǎn)、 產(chǎn) ． 嗚

卜二

己
￣

尸； ．

６

０

八之
、 、 ‘

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Ｃ 二
，叫 ．

０

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、， 　　　　　　　　　　 ， 、 ，

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圖２ 化學(xué)生物絮凝產(chǎn)物的熒光分析圖 　　　　　　

Ｆ ．　 Ｄ Ｒ ａａ ｔａｌｅ　ｌ ｇ ｆｍ�。� ｉ ｌ ｉ ２　 Ｘ Ｆ　 ｌｉ ｌ　 ｏｓ ｄｅ　 ｃ ｍｃ － ｇ 　Ｅ ｎ ｙｃ ｉ ｆ　 ｒ ｈ ａ ｎ ｕ ｏ

ｂｌｉｌ　 ｕ ｔｎ　 ｅ 　　　　　　　　　　 ｉｏｃ ｆｃ ｌｉ ｐ ｃ ｓ ｏｇａｌ ｃａｏ ｒ ｓ ｏ ｏ

態(tài)［］ 根據(jù)Ａ Ｔｓｅ的連續(xù)提取形態(tài)分類法將 ３。 ， ４ ．�。� ｅ ｒ ｓ
絮凝產(chǎn)物中的重金屬元素分為５ 交換態(tài)、 類： 碳酸鹽 結(jié)合態(tài)、 鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、 有機(jī)物結(jié)合態(tài)、 殘?jiān)鼞B(tài)。 其中以前 ３ 種形態(tài)存在的重金屬的化學(xué)穩(wěn)定性較 差， 容易被置換而游離出來， 因此是處理時(shí)的主要控 制對(duì)象。采用原子吸收法對(duì)按照 Ｔｓｅ法提取的 ｅｉ ｓｒ 重金屬進(jìn)行分析， 結(jié)果見表 ２ ０
表 ２ 原子吸收檢驗(yàn)結(jié)果 　　　　　　　　　　　　　　　　

８ ８ ８ ８ ８ ８ ８ ８ ８
６ １
， － ｅＪ 亡 ｎ

８ ．１ １

８

， 士

】 ｎ

ｖ 口

ｔ 、

《Ｊ 況

Ｏ、

圖 ３ 化學(xué)絮凝產(chǎn)物熒光分析圖 　　　　

Ｆ ．　　　 ｉ ３ ＥＤＸＲＦ ａａ ｔａ ｌｅ　ｓ ｄｅ　 ｃｅ ｉ ｌ ｇ ｎｌｉ ｌ　 ｏ ｌ ｇ ｆ ｍ　 ｍｃ ｙｃ ｉ ｆ　 ｒ ｈ ａ ｎ ｕ ｏ

表 ， 絮凝產(chǎn)物熒光分析結(jié)果

Ｔｂ２�。� ｒｕｓ ｔ ｉａｓｐｏ ｍｔ 　　　　　　 ｌ 師ａｍｃ�。� ｔｎ　ｈｄ ａ．　 ｓ ｅ ｔ �。� ｔ　 ｓ ｏ ｂ ｒｉ ｅ ｏ

Ｔｂ１　Ｄ Ｒ ａａ ｔａｒ ｕ ｏ ｓ ｄｅ ａ．　 Ｘ Ｆ　 ｌｉ ｌ　 ｌ ｆ　 ｇ �。� ｎ ｙｃ ｅ ｔ　ｌ ｓ ｕ
元素
ｌ Ａ Ｓ ｉ
Ｐ

含量

卜 樣 重金屬形態(tài) 泥品
化學(xué)生 物絮凝
污泥 　　

鉻
０． ４ ６

錳
６ ８
１． ３２

銅
１０ ．７ ３０ ．２

ｍ ? ｇＩ 　　　　　　　 ｇ ｋ一 鋅 鎳
３． ７ ８ ５９ ７． １． ０５ ２． ２２

化學(xué)生物絮凝產(chǎn)物
５１ ．６
７． ６ ０ ５０ ．７

化學(xué)絮凝產(chǎn)物
２５ ． １ ．４ １９ ３０ ．７
３２ ．７ ２． １ ６ １ ７ ０． ７

可交換態(tài) 鐵、 錳氧化物 可交換態(tài) 鐵、 錳氧化物

睞 鹽 合 ０．１ 酸結(jié)態(tài) ２
０． ５ ２

５ ４ ３ ５ ７ １ １ ． ３４ １ ８ ５ ７ ２． ６． ８７ ８． ４
７ ． ２ １ ２ ． ２６ １１ ．５

８． ４５ ２ ２

６ ４
１． ７９

Ｓ
Ｋ Ｃ ａ Ｔ ｉ

２５ ．７ ２３ ．２
１．１ ２７ ２． ９ ５ ０． ３ ６

化學(xué)絮 凝污泥

碌 鹽 合 ０． ３ 酸結(jié)態(tài) ９

５７ ．

５ ３ ６ ３ ８ ２ １ ． Ｂ　 １ ８５ ８ ９ ４ ． ５ ． ３ ６ ９ ．　 ５ ． ６

３１ ．４ ０５ ．８
０． ２ ６

由表 ２ 　　　　 化學(xué)生物絮凝工藝對(duì)非穩(wěn)態(tài)錳元 可知，

Ｃ ｒ
Ｍｎ Ｆ ｅ Ｎｉ

素的吸附量比化學(xué)絮凝工藝有較大提高。據(jù)報(bào)道，

０６ ．８ ４ ．４ ９２ １０ ．６
３． ７ ４

４ ．９ ８９
０． ４ ９

錳元素主 附在粒徑＜ Ｖ 顆粒上「１ 要吸 ８　 ａ ， ｍ的 ５， ， 而回 ６
流污泥中 有將近１３ ／ 的顆粒粒徑 ＜ ｝ ， ８　 這對(duì)于錳 Ｌ ｍ 元素的去除有很大的促進(jìn)作用。此外， 對(duì)非穩(wěn)態(tài)銅 元素的吸附量也有一定的提高。ｕｋ ｈｓ的 Ｄｃ和Ｇｏ ｈ

Ｃ ｕ
Ｚ ｎ

３４ ．９
８０ ．７

７４ ．３

（ 　　　　　　　　　 下轉(zhuǎn)第 １ ８頁）

研究表明， 銅元素主要是被膠體狀顆粒物所吸附， 化 學(xué)絮凝劑所產(chǎn)膠體物質(zhì)的物理和化學(xué)特性決定了銅 元素的去除效果， 但活性污泥也可通過吸附作用去

除部分銅〔。對(duì)鉻、 ７ ］ 鎳的吸附量則保持相對(duì)穩(wěn)定，
這是由于生物顆粒對(duì)重金屬表現(xiàn)出不同的親和程 度， 活性污泥對(duì)重金屬的去除存在這樣的順序：ｕ Ｃ

＞　 Ｚ ＞　 Ｃ［， 此對(duì)于主要吸附在細(xì)菌外 Ｃ ＞　 Ｎ＞　１因 ｄ　 ｎ�。椤� ８ ｒ　
層聚合物上的鉻和囊狀聚合物及細(xì)胞壁上的鎳來 說，， 活性污泥對(duì)其去除效果極為有限， 所以化學(xué)絮凝
是決定這兩種金屬去除效果的主要因素。化學(xué)絮凝

劑對(duì)鋅的吸附性能較強(qiáng)， 這主要是因?yàn)槲覈鞘形?水中鋅元素的含量較高， 是主要的有害金屬之一。 但高濃度鋅元素的加人會(huì)影響微生物對(duì)重金屬元素 的吸附性能， 降低了其生物活性， 導(dǎo)致對(duì)鋅的去除效 果下降。同時(shí)， 污泥回流也降低了化學(xué)絮凝劑的濃 度， 減弱了電性中和的作用， 因此化學(xué)生物絮凝產(chǎn)物 中的鋅含量較化學(xué)絮凝產(chǎn)物的低。
３ 結(jié)論

① 化學(xué)生物絮凝工藝對(duì)鉻、 　　　　 錳和銅的去除效 果優(yōu)于單一的化學(xué)絮凝工藝， 同時(shí)可大幅降低出水
中鋁元素的含量。

② 化學(xué)生物絮凝處理工藝去除重金屬的效果 　　　　 由于受污泥中微生物活性的影響而不穩(wěn)定。在處理 高濃度重金屬污水時(shí)， 微生物的活性亦會(huì)受到抑制， 導(dǎo)致去除效果降低， 因此該工藝不適宜高濃度重金
屬污水的處理。



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