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为了揭示重金属离子在污水处理过程中的迁移与去除规律,本研究以西安市第三污水处理厂中细格栅、沉砂池、氧化沟和二沉池的出水为研究对象,进行了各处理单元出水的定期采样,将通过0.45μm滤膜的滤液作为水相,将污水中的悬浮物风干、研磨、过筛后作为泥相。同步分析了水相和泥相中Cu、Zn、Mn和Cr这4种重金属离子的含量、金属离子的形态比例分布以及重金属的去除情况。结果表明：城市污水主要重金属污染物为Cr,对于其它重金属的污染情况不严重,Cr污染主要来源于工业废水的排放。在污水处理过程中,金属离子有逐渐从水相迁移到泥相的趋势,其中,Cu、Zn、Mn和Cr在氧化沟活性污泥中浓度增大比较明显,这是整个污水厂的污泥主要集中在氧化沟的必然结果。出水中4种重金属的含量均能达到污水再生利用的水质标准。用滤膜过滤法对污水中重金属离子按溶解态和颗粒态进行分类,结果显示4种重金属在进水中溶解态的大小顺序为：Cr>Mn>Zn>Cu,除Cr外,其余3种重金属元素主要以颗粒态形式存在；在出水中,4种元素除了Cu以外,都以溶解态为主,其中以Cr的溶解态比例最高。在污水处理过程中重金属的形态随着处理过程发生改变,重金属离子沿细格栅、沉砂池到氧化沟的过程中有从溶解态转化为颗粒态的趋势,但在二沉池中又存在某些颗粒态重金属转化为溶解态,从而残存在水中的现象。二级处理工艺能很好地去除水中的Cu,去除率为77.7%；而对Mn、Cr和Zn的去除率相对偏低,分别为34.0%、31.5%和30.2%。细格栅、沉砂池、氧化沟和二沉池对4种重金属离子都有一定的去除能力。不同构筑物对重金属离子去除的贡献率不相同,Cu主要通过沉砂池去除；Mn主要通过氧化沟和二沉池去除；沉砂池对于Cr去除的贡献率较大；Zn主要通过沉砂池和二沉池去除。Cu、Zn和Cr的去除主要是物理作用,Mn的去除是物理和生化作用的综合。重金属在二沉池中颗粒态比例的影响其去除率,溶解态金属比颗粒态金属较难去除,颗粒态金属的溶出可能是Zn、Mn、Cr的去除率低于Cu的主要原因。