重金屬廢水處理技術(shù)

　隨著金屬電鍍?cè)O(shè)備，采礦業(yè)，化肥工業(yè)，制革廠，電池，造紙工業(yè)和農(nóng)藥等行業(yè)的快速發(fā)展，大量含重金屬廢水被排放到環(huán)境中，從而導(dǎo)致一系列環(huán)境問題的發(fā)生。與有機(jī)污染物不同，重金屬不可生物降解且傾向于在生物體中積累。目前我國重金屬廢水主要來自于工業(yè)廢水，多種重金屬離子包括鋅、銅、鎳、汞、鎘和鉛。本文針對(duì)重金屬廢水處理的化學(xué)處理法、物理處理法和生物處理法進(jìn)行了分析。

　　1、化學(xué)處理法

　　1.1 化學(xué)沉淀法

　　化學(xué)沉淀法由于操作簡單且成本低廉，已成為迄今為止工業(yè)中使用最廣泛的技術(shù)。該技術(shù)原理主要為化學(xué)物質(zhì)與重金屬離子反應(yīng)形成不溶性沉淀物，通過沉降或過濾將形成的沉淀物與水分離，從而達(dá)到去除重金屬的目的。常規(guī)的化學(xué)沉淀方法包括氫氧化物沉淀和硫化物沉淀。氫氧化物沉淀具有操作簡單，成本低且pH易于控制等特點(diǎn)。該方法主要使用石灰石材料作為投加藥劑，應(yīng)用價(jià)值高，藥劑獲取方便且價(jià)格低廉，廢水處理流程簡單，適合化學(xué)法進(jìn)行重金屬廢水處理中進(jìn)行應(yīng)用與推廣。硫化物沉淀也是處理有毒重金屬離子的有效方法。使用硫化物的主要優(yōu)點(diǎn)之一是金屬硫化物沉淀的溶解度顯著低于氫氧化物沉淀。硫化物沉淀非兩性物質(zhì)，可在較寬的pH范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)重金屬的高效去除，并且還表現(xiàn)出較好的增稠和脫水特性。

　　1.2 電化學(xué)法

　　電化學(xué)法的主要作用機(jī)制為電解，即金屬離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)后富集到電解材料的陰陽兩極，以此快速進(jìn)行重金屬的去除與收集處理。收集到的重金屬具有較強(qiáng)的利用價(jià)值，回收之后便可再次使用。目前電化學(xué)處理法的具體技術(shù)包括有微電解生物法、高壓脈沖電凝法等，高壓脈沖電凝法在全世界很多國家均有應(yīng)用，該技術(shù)除了采用電解原理，還會(huì)用到高電壓小電流，以此能夠?qū)﹄娔苓M(jìn)行有效轉(zhuǎn)化，使之成為化學(xué)能，實(shí)現(xiàn)無機(jī)、有機(jī)物的氧化還原反應(yīng)，而后再對(duì)水體中含有的磷酸鹽、鉻、銅、鋅等重金屬元素作以凝聚、沉淀以及去除處理。該種方法在應(yīng)用時(shí)具有反應(yīng)時(shí)間快、便于操作、廢水處理成本低、不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染以及技術(shù)適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，又被稱之為環(huán)境友好型廢水處理技術(shù)。

　　2、物理處理法

　　2.1 離子交換法

　　離子交換法能高效快速地去除廢水中的重金屬。離子交換樹脂，無論是合成樹脂還是天然固體樹脂，都具有將陽離子與廢水中的金屬交換的特定能力。最常見的陽離子交換劑是具有磺酸基團(tuán)的強(qiáng)酸性樹脂(-SO3H)和具有羧酸基團(tuán)的弱酸性樹脂(-COOH)。樹脂的磺酸基或羧基中的氫離子可用作金屬陽離子的可交換離子。當(dāng)含有重金屬的溶液通過陽離子柱時(shí)，金屬離子將通過以下離子交換過程交換樹脂上的氫離子：

　　目前該技術(shù)多在電鍍廠廢水處理中應(yīng)用，處理廢水的容量較大，處理后的水質(zhì)較好，回收得到的重金屬資源較多，電鍍廢水治理后的水質(zhì)達(dá)標(biāo)。但是該方法使用時(shí)須注意離子交換劑的使用質(zhì)量，若發(fā)生氧化反應(yīng)，則表明交換劑失效，需要重新制備與購買，由此造成的重金屬廢水處理成本偏高，此項(xiàng)廢水處理技術(shù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值一般。

　　2.2 吸附法

　　吸附處理被認(rèn)為是重金屬廢水處理中有效且經(jīng)濟(jì)的方法。吸附過程提供了設(shè)計(jì)和操作的靈活性，并且可以產(chǎn)生高質(zhì)量的經(jīng)處理的流出物。另外，因?yàn)槲接袝r(shí)是可逆的，所以吸附劑可以通過合適的解吸過程再生。以往使用效果理想的吸附材料為活性炭，置于廢水中能夠?qū)Χ喾N重金屬進(jìn)行吸附，處理后的廢水含有的重金屬明顯減少。雖然此種材料應(yīng)用價(jià)值高，但是由于活性炭材料的價(jià)格高昂，嚴(yán)重制約著活性炭在諸多工廠廢水處理中的利用率。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，科研人員基于成本控制的角度再次研制出了殼聚糖材料，該材料對(duì)水體中重金屬具有較大的吸附量，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。還可以采用固體廢渣材料，對(duì)其進(jìn)行改造再利用，同樣具有較好的吸附能力。

　　2.3 膜分離技術(shù)

　　采用不同類型膜材料進(jìn)行分離顯示出對(duì)重金屬去除的巨大前景。該技術(shù)將膜附著于將要進(jìn)行重金屬分離處理的廢水之上，通過施加一定的壓力，借助于濃縮、分離等手段去除重金屬。其中電滲析方法處理廢水期間，需要借助于直流電場進(jìn)行水、重金屬離子之間的分離;隔膜電解法則需要事先對(duì)于電解裝置應(yīng)用膜進(jìn)行分隔處理，將陰陽極分開，以此再電解處理廢水即可。然而，這兩種處理技術(shù)應(yīng)用時(shí)存在著腐蝕、固結(jié)水垢等問題，因此在應(yīng)用過程中有一定的局限性。

　　3、生物處理法

　　3.1 植物處理法

　　植物自然生長或培育可去除廢水中的重金屬。其一為直接作用技術(shù)，即針對(duì)水中的鐵離子、銅離子等重金屬可以栽種燈芯草、蘆葦?shù)戎参镞M(jìn)行富集性的吸收處理;可以在水中栽種鳳眼蓮植物來去除水中的汞離子;對(duì)于其它一些水體重金屬可以借助香蒲植物進(jìn)行根部的聚集吸收，所以一些重金屬廢水可以采用直接種植植物形式進(jìn)行重金屬離子吸收處理。其二為間接作用技術(shù)，即將植物作為媒介，間接的達(dá)到清除水中重金屬離子的目的。例如植物根系具有釋氧功能，借助此項(xiàng)功能便可以對(duì)栽種植物區(qū)域周邊的廢水好氧情況作以優(yōu)化處理，以便水體中可以生成好氧微生物群落，待發(fā)揮出凝絮作用后便可以實(shí)現(xiàn)重金屬沉淀在水體之下或去除部分重金屬的目的。再比如栽種于水中的很多植物有著較為發(fā)達(dá)的根系，這些根系能夠?yàn)樗形⑸锏牧己蒙L構(gòu)建一個(gè)極佳的棲息環(huán)境，進(jìn)而借助微生物對(duì)水中的相關(guān)重金屬離子進(jìn)行降解處理。

　　3.2 動(dòng)物處理法

　　當(dāng)前該種處理技術(shù)為一種新型的處理技術(shù)，但是對(duì)其進(jìn)行的研究還處于可行性階段，初步發(fā)現(xiàn)廢水中的鋅離子、鎘離子可以與無脊椎動(dòng)物發(fā)生反應(yīng)，在此類動(dòng)物作用下金屬離子可以大量富集在動(dòng)物體內(nèi);河蚌等生物在銅離子、鋅離子等重金屬處理時(shí)具備可行性。

　　3.3 微生物處理法

　　微生物處理法最常用的方法為活性污泥法，活性污泥中的微生物材料易獲得、價(jià)格低廉，可以從稀溶液中進(jìn)行大量的制備，從而能夠?qū)|(zhì)量較大的重金屬廢水進(jìn)行治理;同時(shí)天然高分子材料可以通過微生物來獲得，進(jìn)而使用此種分子材料來凝聚重金屬，最終使其可以沉淀于廢水中。當(dāng)前很多工廠在排放重金屬污水前，會(huì)使用生物硫化微生物處理技術(shù)對(duì)廢水提前進(jìn)行凈化，待水中含有的重金屬總量明顯減少之后，便可以排水。

　　4、結(jié)語

　　近年來，科研人員參考先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)研究出了諸多重金屬廢水處理技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了理想的應(yīng)用效果，但由于不同的處理技術(shù)有著不同的適用條件以及處理效果，需要重金屬廢水處理人員能夠?qū)μ幚砑夹g(shù)有關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行綜合把握，以便在處理污水時(shí)可以合理選取適合的處理技術(shù)有效凈化水體，待水體中的重金屬含量符合排放標(biāo)準(zhǔn)之后，再將廢水排出去，以此提升重金屬廢水治理的有效性，確保自然生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的良好。