谈重金属废水处理的现状与发展趋势
摘 要： 随着技术的进步,重金属废水的处理工艺取得了很大的进步,从传统的沉淀法、化学法、吸附法到现代的微生物处理技术、反渗透技术等。传统的治理含重金属的废水的方法,只是把重金属从废水中转移到了其它得介质中,没有从根本上杜绝重金属的污染问题。本文主要介绍重金属废水处理现状与发展趋势的有关内容。
关键词：重金属;废水;处理;工艺;发展;技术;
重金属废水来源于电镀、采矿、化工等部门。主要来自矿山排水、废石场淋浸水、选矿厂尾矿排水、有色金属冶炼厂除尘排水、有色金属加工厂酸洗水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁厂酸洗排水，以及电解、农药、医药、油漆、颜料等工业的废水。废水中重金属离子的种类、含量及其存在形态随不同生产种类而异，差异很大。
1.重金属废水的危害及排放标准
Cu,Zn,Ni都是人体所必需的微量元素。Cu,Zn参与人体糖代谢过程。Cu对红血球的形成十分重要，Zn有助于人体生长发育和骨骼成长，有助于避免动脉硬化和皮肤病。Ni与人体催化激素调节有关，避免人体生长缓慢，而且Ni有助于造血功能。但是Cu,Zn,Ni过量摄人，会对人体产生重大危害。Cu过量会刺激消化系统，长期过量促使肝硬化.Zn的毒性较弱，但Zn的有机化合物如柠檬酸锌、酒石酸锌等毒性却较强. Zn过量时，会引起发育不良，新陈代谢失调、腹泻等。Ni过量初期发生头晕、头痛，有时恶心呕吐，长期过量则发高烧，呼吸困难等，甚至中枢神经障碍，一时精神错乱。若Ni在水中与拨基化合物结合形成拨基镍则毒性很强。
Cr3+在人体中属于微量元素，参与葡萄糖和脂类代谢。但过量的Cr3+易积存在肺泡中，引起肺癌，进人血液中引起肝和肾的障碍。 Cr6+有很大的刺激和腐蚀性，引起演疡、喉炎和肠炎。流行病学研究表明:Cr6+化合物是常见的致癌物质，吸人到血液中夺取部分OZ，使血红蛋白变成高铁血红蛋白，红细胞携气机能障碍，发生内息。Hermann研究了Cr6+的毒性，讨论了Cr6+浓度对红细胞携气机能的影响，与Cr3+相比，Cr6+毒性远远大于Cr3+。 Cu,Zn,Ni的硫酸盐、硝酸盐及氛化物易溶于水，性质稳定。
重金属酸洗废水影响鱼类和水生物生长，妨碍渔业生产。据资料报道，江苏某厂每年向附近水库排放酸洗电镀废水47000余吨，造成鱼产量从15万斤降至2万斤左右。昆明市每天排放铬醉40多吨，滨池水体常死鱼，珍贵鱼种金线鱼、桂花鱼及海菜花已趋绝迹。
重金属废水排人土壤，植物体内重金属逐步积累，造成植物根部受抑制，叶片退绿发黄。植物生长发育受阻甚至死亡，造成农业、林业减产l。1974年北京某厂排放的电镀废水污染农田，造成3000亩小麦死亡。
2.重金属废水处理现状
目前，重金属废水处理最主要的方法是化学法和物理化学法。
(一)化学法
1.中和沉淀法。投加碱中和剂，使废水中重金属离子形成溶解度较小的氢氧化物戴碳酸盐沉淀而去除。碱石灰等中和剂，价格低廉，可去除汞以外的重金属离子，工艺简单，处理成本低。但沉渣量大，含水率高，易形成二次污染。
2.硫化物沉淀法。废水中的重金属离子与S2一结合生成溶解度很小的盐。硫化物沉淀中沉淀剂会在水中部分残留，残留沉淀剂也是一种污染物，会产生恶臭等，而且遇到酸性环境产生有害气体，将会形成二次污染。
3.铁氧体沉淀法。FeS04可使各种重金属离子形成铁氧体晶体而沉淀析出。该方法能一次脱除多种重金属离子，设备简单，操作方便，但不能单独回收重金属。
4.氧化还原法。当废水中有Cr6+在酸性条件下加入还原剂，沉淀反应前将Cr6+还原为Cr，然后再沉淀的方法称为氧化还原法。该方法常用还原剂为水合胁，产生污泥量少，工艺成熟，流程简单，效果好，但处理成本高。
5.气浮法。气浮法处理电镀废水时，须先将重金属离子析出，加入表面活性物质，使重金属析出物疏水化，然后粘附于上升气泡表面，上浮去除。该方法处理重金属残留低，操作速度快，占地少，废水处理量大。生成的渣泥体积小，重金属含量高，运转费低。
6.生化法。利用生物菌种和废水污染物发生生化作用而消除重金属。使用生物菌种进行含铬废水生化处理是将菌种、生活废水和含C r6'废水在厌氧条件下混合，最终形成Cr(OH)3沉淀。该方法所需设备简单，投资少，废水处理量大，净化效益高。
(二)物理化学法
1.离子交换法。它是重金属离子与离子交换树脂发生离子交换的过程。树脂上的阴离子主要与废水的C r6+或-HCrO一交换，从而达到净化Cr废水的目的。
2.吸附法。它是吸附剂活性表面对重金属离子的吸引。吸附剂最常见的是活性炭。活性炭可以同时吸附多种重金属离子，吸附容量大，对C r 6+阳离子也有较强的还原作用，但其使用周期短，操作费用高。
3.反渗透法和电渗析法。反渗透法作为一种新的膜分离技术，已大规模用于镀Zn,Ni,Cr漂洗水及混合重金属废水处理。电渗析法处理重金属废水时，阳离子膜只允许阳离子通过，阴离子膜只允许阴离子通过，在电流作用下，电镀废水得到浓缩和淡化。该方法技术可靠，操作费用低，占地面积小，不产生废渣。
3.重金属废水处理新工艺
3.1 微生物处理技术生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。具有无机絮凝剂和合成有机絮凝法无法比拟的优点,处理废水安全方便无毒、不产生二次污染,但当前也存在着生产成本较高、活体絮凝剂保存困难等难题,大部分生物絮凝剂还处于探索研究阶段。
3.2 反渗透技术反渗透是渗透作用的逆过程。在实际应用中主要有微滤膜、纳滤膜、超滤膜、电生物膜等。且有去除率高,选择性强;在常温下操作无相态变化;能耗低、污染小;自动化程度高,可作为重金属废水终端处理,可使废水中的重金属离子完全去除,处理后的水质优良,并可循环再利用等优点。反渗透法由于其本身对生产工艺要求很高,所以其在应用推广中受到了限制。
3.3 MEUF去除废水中的金属离子胶团强化超滤(MEUF)是一种表面活性剂和超滤相结合的技术,用于处理低浓度的金属离子。MEUF 技术中还有待解决的问题:①MEUF 在表面活性剂浓度高于CMC以上时才能去除污染物,表面活性剂用量较大;②MEUF 的渗透液中含有一定浓度(低于CMC)的表面活性剂单体,造成浪费。如何从浓缩液中回收有价值的金属和有机物也是MEUF技术的重要研究方向。
3.4 植物修复法植物修复法是指利用植物通过吸收、沉淀和富集
等作用降低被污染土壤或地表水的重金属含量,以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法与其他的方法相比具有技术和经济上的双重优势,实施较简便、成本较低[8]和对环境扰动少。缺点是治理效率较低,不能治理重污染土壤。由于一种植物只吸收一种或两种重金属,难以全面清除土壤中的所有污染物。另外施加有机螯合剂虽能增强对重金属的富集能力,却可能会造成有毒元素地下的渗漏,形成潜在的污染风险[,且增加了运行成本。
3.5 化学品替代法目前有此使用重金属化学品企业,利用替代法解决重金属污染,效果较好。举例吉林省汪清东光电子有限公司化成箔腐蚀工序从传通的铬酸法生产铝箔改为希硫酸法生产铝箔,彻底解决了重金属六价铬的污染问题。
4.重金属废水处理技术的发展趋势
鉴于重金属废水浓度稀，成分复杂，处理达标要求又非常严格，传统的废水处理技术均有优缺点。主要表现在处理剂使用量大、价格昂贵、反应较慢、不易控制、效果不理想、水质差、残渣不稳定、回收贵金属难。合后社会重金属废水处理发展趋势:一是应对环境无影响、无毒无害药剂的开发和利用;二是物理处理新技术、生物处理新技术和计算机辅助应用技术的开发和应用;三是功效好、成本低的水处理技术和药剂的开发;四是加强对各种水处理技术综合应用等研究具有重要意义。
结束语
目前,对重金属废水的处理工艺还处存在技术、运行成本、产生二次污染等问题,在实际应用时应根据重金属的种类、技术、工程成本、等方面综合考虑,选择最优的技术方案。根据实际情况将两种或多种工艺组合,达到最优的效果。目前我们应该致力于新工艺的开发与传统工艺的改造,努力开发出既降低成本、不产生二次污染又能够达标排放,使重金属得到有效回收利用,同时注重考虑替代重金属化学品的工艺,从源头上杜绝重金属污染,这是我们今后应该努力与探讨的方向。
参考文献
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