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目前，湘江流域污染问题已不容忽视，尤其是重金属污染。重金属废水的排放不仅造成生态环境的破坏，还会严重影响流域居民的健康。治理湘江流域重金属污染要从源头开始，杜绝“边治理边污染”的现象，从根本上缓解重金属污染。重金属废水的治理一直是水处理领域的重要课题，要大力研发新型、有效的重金属污染控制技术，从源头削减重金属的排放量。本课题基于传统的化学沉淀法，结合实际生产过程，提出用高密度泥浆法（the High Density Sludge method，HDS法）处理重金属废水。试验对比分析了传统化学沉淀法与HDS法分别对含Zn2+、Cd2+、Pb2+的单一重金属废水及其混合废水的处理效果，讨论了沉淀剂、高密度泥浆、絮凝剂和助凝剂的投加量对出水剩余离子浓度和浊度的影响，并考察了泥浆投加方式对处理效果的影响。针对不同水力条件和药剂投加次序对出水水质的影响，设计了水力条件正交试验和药剂投加顺序正交试验。本论文深入探究了HDS法的动力学理论并系统阐述了高密度泥浆的作用机理。试验结果表明，在传统处理方法的最佳条件下，对分别含有Zn2+、Cd2+、Pb2+的单一重金属废水，其去除率分别为99.64%、99.93%、99.69%；而在HDS法的最佳实验条件下，去除率分别为99.86%、99.96%%、99.84%。对含有三种重金属离子的混合废水，在传统处理方法的最佳条件下，三种金属离子的去除率分别为99.82%、98.39%、99.96%；而经HDS法处理后，去除率分别为99.91%、99.82%、99.90%。HDS法对各种典型重金属的处理效果整体优于传统处理方法，且药剂投加量较少；且在一定的药剂投加量波动范围内，其出水效果变化不大，具有一定的抗冲击负荷能力。此外，相比于传统处理方法，HDS法沉淀时间更短，所需搅拌强度略大。总的来说，HDS法处理成本较低，简单高效，具有广泛的应用前景和发展空间。