重金屬廢水治理

一、含重金屬廢水的來源及特性

受重金屬污染的廢水，主要含有汞、鉻、鋅、鎘、鈷、砷、鈦、錳、礬、鉬、鉍、錫等有毒重金屬離子。含重金屬的廢水來源很廣，金屬礦山、有色冶煉、鋼鐵、電鍍、石油化工、制革、照相等行業都有重金屬廢水產生。廢水中重金屬的種類、含量及存在形態隨生產種類而異，變化很大。

重金屬能在土壤中積累，并且無法被微生物降解，而只能轉移其存在位置和改變其物理、化學形態。重金屬是一種“3.png”的污染物，因此重金屬廢水必須進行妥善處理。首先應設法減少廢水產生量，盡量回收有用金屬，廢水處理后再進行循環利用，盡可能不排或少排。對必須排放的廢水要進行凈化處理，使之達到排放標準。對處理生產的污泥和濃縮液，如無回收價值，也應該進行無害化處理，也應該進行無害化處理，以免產生二次污染。重金屬隨廢水排出時，即使濃度很小，也可能對環境造成危害。重金屬廢水具有以下特點：

①天然水體中重金屬濃度隨低，但其毒性長期持續。水體中某些重金屬可在微生物作用下，轉化為毒性更強的金屬有機化合物。

②生物富集濃縮，構成食物鏈，危及人類。生物從環境中攝取重金屬，并在體內或某些器官中富集，其富集倍數可高達成千上萬倍，水生動植物、陸生農作物都有這種現象。然后作為食物進入人體，在人體的某些器官中積蓄起來構成慢性中毒，嚴重危害人體健康。

③重金屬無論用何種處理方法或微生物都不可能降解，只會改變其化合價和化合物種類。

④在天然水體中只要有微量重金屬，即可產生毒性反應。

二、含重金屬廢水的處理方法

重金屬廢水的處理方法很多，可分為兩大類。

一類是使溶解性的重金屬轉變為不溶或者難溶的金屬化合物，從而將其從水中除去。常用的由氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、氧化還原法、鐵氧體法。這些方法可根據水質、水量單獨或組合使用。

另一類是在不改變重金屬化學形態的情況下進行濃縮分離，例如反滲透法、電滲析法、蒸發濃縮法等。

1、氫氧化物沉淀法

向重金屬廢水投加堿性沉淀劑（如石灰乳、碳酸鈉等），使金屬粒子與氫氧根反應生成難溶的金屬氫氧化沉淀，從而予以分離。

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沉淀工藝一般指有一次沉淀和分段沉淀兩種。一次沉淀法是指一次投加堿劑提高pH值，使各種金屬粒子共同沉淀。此法工藝流程簡單，操作方便但沉淀物含有多種金屬，不利于金屬回收。分段法是根據不同金屬氫氧化物，在不同pH值下沉淀的特性，分段投加堿劑，控制不同的pH值，使各種重金屬分別沉淀。此法工藝復雜，pH值控制要求較嚴，但有利于分別回收不同金屬。

2、硫化物沉淀法

向廢水中投加硫化劑，使金屬粒子與硫化物反應，生成難溶的金屬硫化物沉淀。硫化劑可采用硫化鈉、硫化氫或硫化亞鐵等。此法的優點是生辰的金屬硫化物的溶解度比金屬氫氧化物的溶解度小，處理效果比氫氧化物沉淀更好，而且沉渣量少，含水率低，便于回收有用金屬。缺點是硫化劑價格高。此外，如控制不好，硫化劑過量時，處理水會產生硫化氫，造成二次污染或出水參與硫化物使COD增大。

3、還原法

向廢水中投加還原劑，使金屬還原為金屬或低價金屬離子，再投加石灰使其成為金屬氫氧化物沉淀。還原法可用于銅、汞等金屬離子的回收，常用語含鉻廢水的處理。

根據投加還原劑的不同，可分為硫酸亞鐵法、亞硫酸氫鈉法、二氧化硫法、鐵粉或鐵屑法等。

4、離子交換法

離子交換法是利用離子交換劑的交換基因，與廢水中的金屬離子進行交換反應，將金屬置換到交換劑上予以除去。

用離子交換法處理重金屬廢水，金屬粒子，如Cu²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺等，可以采用陽離子交換樹脂；而以陰離子形式存在的金屬離子絡合物或酸根(HgCl₄²⁺、Cr₂O7^2-等)，則需要用陰離子交換樹脂予以除去。為了同時除去水中的陰陽離子，可以將陰離子和陽離子交換器串聯使用。

5、鐵氧體法

鐵氧體是由鐵離子、氧離子以及其他金屬離子所組成的氧化物，是一種具有鐵磁性的半導體。采用鐵氧體法處理重金屬廢水是根據鐵氧體的制造原理，利用鐵氧體反應把廢水中的二價或三價金屬粒子，充填到鐵氧體尖晶石晶格中去，從而得到沉淀分離。

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鐵氧體法具有凈化效果好、投資省、設備簡單、沉渣帶磁性、容易分離且可綜合利用等優點。但需要投加較多的硫酸亞鐵和氫氧化鈉，處理出水含硫酸鈉量較高，沉渣需加溫曝氣，運行費用較高，不適用于大量廢水的處理。

5、電解法

利用鋁（或鐵）作為可溶性陽極，以不銹鋼或鉬、鐵作為陰極，在直流電場下對廢水進行電解。通電后，陽極金屬（鋁或鐵）放電稱為金屬離子溶于廢水中，水解形成氫氧化鋁或氫氧化鐵膠體，同時廢水中的重金屬離子與在陰極產生的OH-結合形成金屬氫氧化物，并吸附在陽極處形成的氫氧化物膠體上，一起沉淀除去。此外，廢水中的金屬離子還可直接在陰極上獲得電子，還原為金屬沉積在陰極上。

電解上浮法是將電解反應、絮凝沉淀以及上浮分離結合起來的一種方法。在電解過程中，廢水中的金屬離子可隨可溶性陽極（鋁或鋁合金）剝離生成膠狀氫氧化物，借助于電解時產生的氫氣和氧氣泡浮升到液面，經刮除予以分離。采用電解上浮法能同時除去多種金屬離子，具有凈化效果好，泥渣量少、占地面積小、噪聲小等優點，但電耗較大。

6、吸附法

利用吸附劑可將廢水中的重金屬離子除去，吸附劑的種類很多，如活性炭、含腐蝕酸鎂、硅鈣石、沸石、經堿處理的鋸末等對重金屬都有不同的吸附效果。

7、膜分離法

膜分離法是利用膜滲透分離重金屬的方法，包括反滲透法、電滲析法、擴散滲析法、液膜法和超濾法。

三、含重金屬廢水的處理實例

重金屬廢水案例

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