談重金屬廢水處理的現狀與發展趨勢
摘 要： 隨著技術的進步,重金屬廢水的處理工藝取得了很大的進步,從傳統的沉淀法、化學法、吸附法到現代的微生物處理技術、反滲透技術等。傳統的治理含重金屬的廢水的方法,只是把重金屬從廢水中轉移到了其它得介質中,沒有從根本上杜絕重金屬的污染問題。本文主要介紹重金屬廢水處理現狀與發展趨勢的有關內容。
關鍵詞：重金屬;廢水;處理;工藝;發展;技術;
重金屬廢水來源于電鍍、采礦、化工等部門。主要來自礦山排水、廢石場淋浸水、選礦廠尾礦排水、有色金屬冶煉廠除塵排水、有色金屬加工廠酸洗水、電鍍廠鍍件洗滌水、鋼鐵廠酸洗排水，以及電解、農藥、醫藥、油漆、顏料等工業的廢水。廢水中重金屬離子的種類、含量及其存在形態隨不同生產種類而異，差異很大。
1.重金屬廢水的危害及排放標準
Cu,Zn,Ni都是人體所必需的微量元素。Cu,Zn參與人體糖代謝過程。Cu對紅血球的形成十分重要，Zn有助于人體生長發育和骨骼成長，有助于避免動脈硬化和皮膚病。Ni與人體催化激素調節有關，避免人體生長緩慢，而且Ni有助于造血功能。但是Cu,Zn,Ni過量攝人，會對人體產生重大危害。Cu過量會刺激消化系統，長期過量促使肝硬化.Zn的毒性較弱，但Zn的有機化合物如檸檬酸鋅、酒石酸鋅等毒性卻較強. Zn過量時，會引起發育不良，新陳代謝失調、腹瀉等。Ni過量初期發生頭暈、頭痛，有時惡心嘔吐，長期過量則發高燒，呼吸困難等，甚至中樞神經障礙，一時精神錯亂。若Ni在水中與撥基化合物結合形成撥基鎳則毒性很強。
Cr3+在人體中屬于微量元素，參與葡萄糖和脂類代謝。但過量的Cr3+易積存在肺泡中，引起肺癌，進人血液中引起肝和腎的障礙。 Cr6+有很大的刺激和腐蝕性，引起演瘍、喉炎和腸炎。流行病學研究表明:Cr6+化合物是常見的致癌物質，吸人到血液中奪取部分OZ，使血紅蛋白變成高鐵血紅蛋白，紅細胞攜氣機能障礙，發生內息。Hermann研究了Cr6+的毒性，討論了Cr6+濃度對紅細胞攜氣機能的影響，與Cr3+相比，Cr6+毒性遠遠大于Cr3+。 Cu,Zn,Ni的硫酸鹽、硝酸鹽及氛化物易溶于水，性質穩定。
重金屬酸洗廢水影響魚類和水生物生長，妨礙漁業生產。據資料報道，江蘇某廠每年向附近水庫排放酸洗電鍍廢水47000余噸，造成魚產量從15萬斤降至2萬斤左右。昆明市每天排放鉻醉40多噸，濱池水體常死魚，珍貴魚種金線魚、桂花魚及海菜花已趨絕跡。
重金屬廢水排人土壤，植物體內重金屬逐步積累，造成植物根部受抑制，葉片退綠發黃。植物生長發育受阻甚至死亡，造成農業、林業減產l。1974年北京某廠排放的電鍍廢水污染農田，造成3000畝小麥死亡。
2.重金屬廢水處理現狀
目前，重金屬廢水處理最主要的方法是化學法和物理化學法。
(一)化學法
1.中和沉淀法。投加堿中和劑，使廢水中重金屬離子形成溶解度較小的氫氧化物戴碳酸鹽沉淀而去除。堿石灰等中和劑，價格低廉，可去除汞以外的重金屬離子，工藝簡單，處理成本低。但沉渣量大，含水率高，易形成二次污染。
2.硫化物沉淀法。廢水中的重金屬離子與S2一結合生成溶解度很小的鹽。硫化物沉淀中沉淀劑會在水中部分殘留，殘留沉淀劑也是一種污染物，會產生惡臭等，而且遇到酸性環境產生有害氣體，將會形成二次污染。
3.鐵氧體沉淀法。FeS04可使各種重金屬離子形成鐵氧體晶體而沉淀析出。該方法能一次脫除多種重金屬離子，設備簡單，操作方便，但不能單獨回收重金屬。
4.氧化還原法。當廢水中有Cr6+在酸性條件下加入還原劑，沉淀反應前將Cr6+還原為Cr，然后再沉淀的方法稱為氧化還原法。該方法常用還原劑為水合脅，產生污泥量少，工藝成熟，流程簡單，效果好，但處理成本高。
5.氣浮法。氣浮法處理電鍍廢水時，須先將重金屬離子析出，加入表面活性物質，使重金屬析出物疏水化，然后粘附于上升氣泡表面，上浮去除。該方法處理重金屬殘留低，操作速度快，占地少，廢水處理量大。生成的渣泥體積小，重金屬含量高，運轉費低。
6.生化法。利用生物菌種和廢水污染物發生生化作用而消除重金屬。使用生物菌種進行含鉻廢水生化處理是將菌種、生活廢水和含C r6'廢水在厭氧條件下混合，最終形成Cr(OH)3沉淀。該方法所需設備簡單，投資少，廢水處理量大，凈化效益高。
(二)物理化學法
1.離子交換法。它是重金屬離子與離子交換樹脂發生離子交換的過程。樹脂上的陰離子主要與廢水的C r6+或-HCrO一交換，從而達到凈化Cr廢水的目的。
2.吸附法。它是吸附劑活性表面對重金屬離子的吸引。吸附劑最常見的是活性炭。活性炭可以同時吸附多種重金屬離子，吸附容量大，對C r 6+陽離子也有較強的還原作用，但其使用周期短，操作費用高。
3.反滲透法和電滲析法。反滲透法作為一種新的膜分離技術，已大規模用于鍍Zn,Ni,Cr漂洗水及混合重金屬廢水處理。電滲析法處理重金屬廢水時，陽離子膜只允許陽離子通過，陰離子膜只允許陰離子通過，在電流作用下，電鍍廢水得到濃縮和淡化。該方法技術可靠，操作費用低，占地面積小，不產生廢渣。
3.重金屬廢水處理新工藝
3.1 微生物處理技術生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉淀的一種除污方法。具有無機絮凝劑和合成有機絮凝法無法比擬的優點,處理廢水安全方便無毒、不產生二次污染,但當前也存在著生產成本較高、活體絮凝劑保存困難等難題,大部分生物絮凝劑還處于探索研究階段。
3.2 反滲透技術反滲透是滲透作用的逆過程。在實際應用中主要有微濾膜、納濾膜、超濾膜、電生物膜等。且有去除率高,選擇性強;在常溫下操作無相態變化;能耗低、污染小;自動化程度高,可作為重金屬廢水終端處理,可使廢水中的重金屬離子完全去除,處理后的水質優良,并可循環再利用等優點。反滲透法由于其本身對生產工藝要求很高,所以其在應用推廣中受到了限制。
3.3 MEUF去除廢水中的金屬離子膠團強化超濾(MEUF)是一種表面活性劑和超濾相結合的技術,用于處理低濃度的金屬離子。MEUF 技術中還有待解決的問題:①MEUF 在表面活性劑濃度高于CMC以上時才能去除污染物,表面活性劑用量較大;②MEUF 的滲透液中含有一定濃度(低于CMC)的表面活性劑單體,造成浪費。如何從濃縮液中回收有價值的金屬和有機物也是MEUF技術的重要研究方向。
3.4 植物修復法植物修復法是指利用植物通過吸收、沉淀和富集
等作用降低被污染土壤或地表水的重金屬含量,以達到治理污染、修復環境的目的。植物修復法與其他的方法相比具有技術和經濟上的雙重優勢,實施較簡便、成本較低[8]和對環境擾動少。缺點是治理效率較低,不能治理重污染土壤。由于一種植物只吸收一種或兩種重金屬,難以全面清除土壤中的所有污染物。另外施加有機螯合劑雖能增強對重金屬的富集能力,卻可能會造成有毒元素地下的滲漏,形成潛在的污染風險[,且增加了運行成本。
3.5 化學品替代法目前有此使用重金屬化學品企業,利用替代法解決重金屬污染,效果較好。舉例吉林省汪清東光電子有限公司化成箔腐蝕工序從傳通的鉻酸法生產鋁箔改為希硫酸法生產鋁箔,徹底解決了重金屬六價鉻的污染問題。
4.重金屬廢水處理技術的發展趨勢
鑒于重金屬廢水濃度稀，成分復雜，處理達標要求又非常嚴格，傳統的廢水處理技術均有優缺點。主要表現在處理劑使用量大、價格昂貴、反應較慢、不易控制、效果不理想、水質差、殘渣不穩定、回收貴金屬難。合后社會重金屬廢水處理發展趨勢:一是應對環境無影響、無毒無害藥劑的開發和利用;二是物理處理新技術、生物處理新技術和計算機輔助應用技術的開發和應用;三是功效好、成本低的水處理技術和藥劑的開發;四是加強對各種水處理技術綜合應用等研究具有重要意義。
結束語
目前,對重金屬廢水的處理工藝還處存在技術、運行成本、產生二次污染等問題,在實際應用時應根據重金屬的種類、技術、工程成本、等方面綜合考慮,選擇最優的技術方案。根據實際情況將兩種或多種工藝組合,達到最優的效果。目前我們應該致力于新工藝的開發與傳統工藝的改造,努力開發出既降低成本、不產生二次污染又能夠達標排放,使重金屬得到有效回收利用,同時注重考慮替代重金屬化學品的工藝,從源頭上杜絕重金屬污染,這是我們今后應該努力與探討的方向。
參考文獻
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