城市污水处理过程中重金属的检测方法及处理技术研究

郝金凤

（云南兴滇建筑设计咨询有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

如今我国正处在工业化不断发展的过程中，城市化较之以往也实现了进一步的推进，因此人们对正常的生产、生活提出了更高的要求。与此同时，在城市发展的过程中势必会产生大量的生活污水以及工业生产废水，其中不可避免地会出现诸多重金属污染物。若是没有采取及时有效的处理措施，便会进一步加剧城市污水中各种重金属离子的累积，对人们的生活环境的发展造成严重的负面影响。相对于其他污染物来说，重金属本身具有一定的特殊性，当其排入城市污水中，将会呈现出一定的隐蔽性。除此以外，重金属还具有突出的不可逆转性以及长期性，使城市污水重金属处理面临更大的挑战。结合当前城市发展的实际情况来看，城市污水中的重金属基本来源于烟草、颜料以及油漆等工厂，这些重金属已经严重污染了地下水环境，对人体健康造成了负面影响。目前，虽然我国已经开始了一系列的重金属检测以及处理工作，但是在应用阶段始终存在一定的不足，基于此，有必要对重金属的检测及处理展开更深层次的探究。

1 研究背景

在当前绿色发展的要求下，我国不断加大对环境治理的投入力度，并在实践中积极优化调整相关制度和法律法规等，使其能够充分落实在各项工作当中，真正展现出其规范性和约束性的作用。当前，我国已经明确提出了城市生活污水以及工业废水的排放标准，并大力推广和应用能够与当下时代背景相适应的工艺和手法，以达到良好的污水处理效果，且在多年实践中已经取得了诸多成果，在城市污水重金属污染的处理方面有一定的应用价值，切实提升了对于城市污水不合理排放问题的控制成效。尽管从整体的角度来看，现阶段我国各个城市污水的重金属含量已经低于国家标准，但部分城市依然面临着重金属污染超标的问题，对当地居民正常的生活和城市的正常生产秩序都造成了严重的负面影响[1]。

2 城市污水处理过程中重金属的检测方法

2.1 原子荧光法

原子荧光法是当前在城市污水检测中较为常用的方法，其在实际应用阶段能够有效检测出锑和汞等元素。在进行测定时，工作人员需要针对样品展开相应的预处理工作，再合理使用原子荧光仪（图1），当其在经过酸性硼氢化钾等的还原作用之后便能够生成相应的汞原子或氢化物。

图1 原子荧光仪

氢化物在氨氢火焰中会生成基态原子，通常情况下，汞原子和基态原子会产生一定的原子荧光，而其本身的强度和那些待测元素含量之间成正比关系。由此可见，合理采用原子荧光法能够高效完成样品中重金属实际含量的有效检测工作。

2.2 石墨炉原子吸收分光光度法

石墨炉原子吸收分光光度法在城市污水重金属中的应用需要先对相关样品展开全方位的处理工作，然后将样品投入石墨炉原子化器中，在多重作用下，促使其中的重金属实现向基态原子蒸汽的有效转化。石墨炉原子吸收分光光度法采用空心阴极灯作为光源，在特定区间范围内，空心阴极灯提供的特征谱线在表示吸光度以及元素质量浓度时成正比关系，相关研究人员能够在这一数量关系的基础上完成对多样化重金属原色的高效检测工作。

2.3 电感耦合等离子体发射光谱法

电感耦合等离子体发射光谱法是当前我国在重金属检测中应用比较广泛的方法之一。在实际应用过程中，工作人员需要先对水样进行有效处理，并在电感耦合等离子体发射光谱仪（图2）中注入水样，目标元素会在等离子体中被气化，进而生成相应的特征谱线同时向外进行辐射，其所形成的特征线谱和相关强度的元素的实际浓度之间为正比关系。加强电感耦合等离子体发射光谱法的合理应用，能够高质量地开展对污水中多种重金属元素的检测工作，特别是在锌、铅以及铜的检测中有着较高的应用价值。

图2 电感耦合等离子体发射光谱仪

3 城市污水处理过程中重金属的处理技术

3.1 化学法

化学处理法实质上是在相关化学反应的基础上促使污水中的重金属离子转化成为一种重金属化合物，并且具有不溶于水的特点，接下来再对该化合物采取过滤、分离以及沉淀等相关举措，确保存在于污水中的重金属能够得到高效处理。现阶段主有以下3种化学法。

3.1.1 铁氧化法

工作人员在使用铁氧化法对污水中的重金属进行处理时，应当加入一定量的铁盐，促使污水中的重金属离子和铁盐发生氧化反应生成铁氧体晶粒，然后便可以通过沉淀处理有效去除其中的重金属离子。铁氧化法的合理应用既可以在多样化重金属离子的处理中达到良好的效果，还不会二次污染水体，而且操作方法相对简单。但铁氧化法往往要消耗大量的时间，所以无法满足迅速完成污水处理的要求。

3.1.2 中和沉淀法

工作人员需要结合实际情况将一定量的碱中和剂加入污水当中，中和剂能够使重金属离子在短时间内迅速发生反应，并生成不易溶于水的氢化物和碳酸盐。然后工作人员便需要针对其展开沉淀处理工作，去除污水中的重金属离子。尽管中和沉淀法的操作简单，但由于其在沉淀处理阶段存在含水率高以及沉渣量较大等现象，所以会二次污染水体[2]。

3.1.3 钡盐沉淀法

钡盐沉淀法侧重于对污水中的Cr离子进行处理，主要操作是将一定量的钡盐加入污水当中，进而与Cr离子发生反应，促使其形成可沉淀物铬酸钡。如今在城市污水重金属处理领域中大多会把BaCO3当作钡盐使用，尽管其反应周期较长，但在完成对Cr离子的处理工作之后可以实现回收再利用，所以具有良好的经济效益。

3.2 物理化学法

物理化学法是当前城市污水重金属处理工作中较为常见的一种方法，由多种方式构成，其中应用最为广泛的有3种。

3.2.1 离子交换法

离子交换法是一种借助于离子交换材料上的可交换离子与废水溶液中相同电性的离子进行交换反应，从而除去水中有害离子的处理方法。离子交换法能够有效应对大容量污水的重金属处理工作，完成处理工作之后还可以对污水进行回收利用。除此之外，离子交换法能够有效保护水体，以免造成二次污染。但离子交换反应周期较长，且涉及较大的成本支出，所以在推广应用的过程中依然会面临一定的局限性。

3.2.2 吸附法

吸附法的使用要求工作人员准备好一定量的吸附剂，进而针对存在污水中的重金属进行吸附，当前我国应用最为广泛的重金属吸附剂包括硅藻土、浮石以及活性炭等。吸附法可以对溶液进行调节，使其变为碱性溶液，使重金属离子转化为金属氢氧化物，进一步提高重金属自身吸附性能和效果。

3.2.3 膜分离法

膜分离法（图3）主要是基于外界压力，使污水通过半透膜内部，在水分子透过膜的同时将重金属拦截在膜外，这样便可以达到污水净化的效果。

图3 膜分离法

3.3 生物法

化学法和物理化学法在应用的过程中存在一定的局限性，但生物法能够有针对性地弥补上述两种方法的不足。生物法能够利用各种微生物或植物对重金属元素进行积累、絮凝及吸收，最大限度消除城市污水中的各种重金属元素，同时减少污水处理的成本投入。如今在我国的城市污水重金属污染处理领域，生物法已经成为其中备受关注的热点工艺之一，当前最常使用的方法包括以下两种。

3.3.1 生物絮凝法

生物絮凝法（图4）大多是通过对于微生物和其自身代谢物的应用，使污水中的重金属能够达到絮凝沉淀的效果，然后再针对其展开统一的处理工作。其中所使用的絮凝剂基本上都是微生物，相关调查研究表明，绝大部分的微生物本身都具有絮凝功能，其中应用价值最高的便是细菌和霉菌，它们在絮凝沉淀中的使用并不会涉及较大成本的投入，就可以起到明显的作用，体现出较高的经济效益[3]。

图4 生物絮凝法

3.3.2 生物吸附法

生物吸附法是在相关化学作用的基础上对重金属离子进行生物吸附，能够使重金属离子从城市污水中分离出来，然后进行高效的去除工作。

4 结语

综上所述，加大力度开展对城市污水中重金属污染物的检测工作能够为后续对重金属的高效处理提供依据，对重金属的有效消除具有重要意义，可以在极大程度上推动我国城市污水处理工作的高质量完成。因此，相关技术人员应当注重对检测方法和处理手段的合理应用，为提升重金属污染物的处理成效奠定坚实的基础。