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近年来,我国饮用水源的突发重金属污染事件不断发生,常规处理工艺对重金属的去除效果不佳,难以应对突发重金属污染情况。饮用水水质标准对重金属指标要求严格,但重金属污染种类众多,处理过程复杂成本高,水厂的快速应急处理技术亟待发展和完善。
本研究课题采用高锰酸钾预氧化、粉末活性炭吸附与常规工艺组合,评价了多种重金属离子去除效果。试验选取聚合氯化铝、硫酸亚铁、氯化铁、氯化铝和硫酸铝等五种混凝剂,采用常规工艺以及组合工艺,分别对镉(Ⅱ)、锌(Ⅱ)、铜(Ⅱ)和铅(Ⅱ)等重金属离子污染处理研究,并通过动态试验装置进行验证,同时考察了粉末活性炭吸附四种金属离子的过程特性。
试验结果表明,组合工艺显著提高了除重金属突发污染的效能。在静态试验中镉(Ⅱ)、锌(Ⅱ)、铜(Ⅱ)、铅(Ⅱ)离子的去除率分别提高了16.04、43.85、18.99和10.22个百分点;动态试验去除重金属污染的效果更佳,沉后水铅(Ⅱ)、铜(Ⅱ)和锌(Ⅱ)等含量分别为未检出、0.0125mg/L和0.3845mg/L,去除率达到100%、99.34%和83.98%,满足国家《饮用水安全卫生标准》(GB5749-2006);在试验条件下,沉后出水镉(Ⅱ)含量为0.0879mg/L,去除率也达到91.03%,可通过加大活性炭投量或强化混凝等方法,进一步提高镉(Ⅱ)离子去除效果。又因为除镉试验中原水镉含量超标200倍以上,所以组合工艺对现实中的大部分镉污染情况仍有较好处理效果。在我国现行水处理工艺基础上,该组合工艺应对饮用水源重金属突发污染事件更为高效易行。
试验还表明,粉末活性炭对不同金属离子的吸附性能也有所不同,在相同的吸附时间下活性炭对四种金属离子的吸附率由大到小的大致顺序为:铅(Ⅱ)、镉(Ⅱ)、铜(Ⅱ)和锌(Ⅱ),但镉(Ⅱ)与铜(Ⅱ)的吸附率大小相比较有交替。试验中活性炭对金属离子吸附量一般随时间逐渐增大,但吸附梯度逐渐放缓。