含重金属工业废水处理方法综述 9页

含重金属工业废水处理方法综述摘要：未经处理的工业废水的大量排放导致了重金属的污染加剧，给人们的生存环境和人体健康造成了严重威胁。因此，含重金属的工业废水处理引起了社会的广泛关注。本文阐述了目前主要的含重金属的工业废水处理方法，包括了物理方法、化学方法、生物方法，指出了各处理方法的特点，为含重金属的工业废水处理提供参考。关键词：含重金属；工业废水；离子；处理方法；回收利用Abstract：theuntreatedinindustrialwastewaterdischargeofheavymetalpollutioninincreasing,topeople"slivingenvironmentandhumanhea1thcausedaseriousthreat・Therefore,ofheavymetalsintheindustrialwastewatertreatmentcausedextensiveattentionofthewholesociety・Thispaperexpoundsthepresentmainofheavymetalsinindustrialwastewatertreatmentmethods,includingthephysicalmethod,chemicalmethod,biologicalmethod,andpointsouttheprocessingmethodofcharacteristics,fortheindustrialwastewatertreatmentofheavymetalstoprovidethereference.Keywords：containheavymetals；Industrialnwastewater；Ion；Processingmethods；recycling中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：随着经济的快速发展，工业生产也得到了较快发展，大量含有重金属的工业废水未经处理就排放到环境中，导致了土壤和水源中重金属积累的加剧，重金属的污染也日益严重。由于重金属易通过食物链而生物富集，构成对生物和人体健康的严重威胁。如何有效地处理重金属工业废水已成为社会共同关注的问题。处理重金属工业废水的方法尽管多种多样，但大体可归纳为物理法、化学法和生物法。本文就含重金属工业废水处理方法进行介绍。1含重金属废水处理方法1.1物理法(1)膜分离法膜分离技术使用一种特殊的半透膜，在外界推动力作用下，使溶液中一种溶质和溶剂渗透出来，从而达到分离的目的。根据膜的不同，可以分为电渗析、反渗析、液膜、超滤等。目前反渗透和超滤膜在电镀废水中已广泛应用。液膜分离技术是将萃取和膜过程结合的一种高效分离技术，萃取与反萃取同时进行，是分离和浓缩金属离子的有效方法。其中支撑液膜在处理重金属废水，提取稀有、贵重金属离子，如提取钳、铢、钢等方面具有低耗能、低成本等、效率高等特点，具有广阔的应用前景。将膜技术与其他技术n工艺有机结合起来处理重金属废水将是未来的发展方向。某蓄电池材料有限公司主要从事废旧铅酸蓄电池的回收和铅基合金、电解铅的生产，其废水处理系统采用混凝沉淀/膜处理组合工艺，进一步确保出水水质达标。半年多的实际运行表明：该工艺运行稳定，出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级排放标准，并实现了回用(回用率)70%。(2)吸附法吸附法是利用吸附剂吸附废水中重金属的一种方法，其中吸附法被认为是去除痕量重金属有效的方法。常用的吸附剂有活性炭、沸石、硅藻土、凹凸棒石、二氧化硅、天然高分子及离子交换树脂等。其中天然沸石吸附能力最强，也是最早用于重金属废水处理的矿物材料。纳米FeO是一种有效的脱卤还原的纳米材料。与常规的颗粒铁粉相比，纳米FeO颗粒有粒径小、易分散、比表面积大，表面吸附能力强，反应活性强，还原效率和还原速度远高于普通铁粉的特点。纳米FeO除了可以高效还原有机氯代物以外，其对Cr6+、Pb2+和AS3+等多种重金属同样表现出良好的处理效果。负载型纳米FeO主要是利用负载物(如聚合物、硅胶、沙子和表面活性剂等)在固液表面的吸附作用，能在颗粒表面形成一层分子膜阻碍颗粒间相互接触，同时增大了颗粒之间的距离，使颗粒之间接触不再紧密。与普通纳米FeO相比,负载型纳米FeO不仅对水体中的重金属和有机污染物有更高n的去除效率，而且其重复利用性和稳定性也优于一般纳米FeOoPonder等利用聚合松香负载纳米FeO去除水中的Cr6+和Pb2+,结果表明：负载型纳米FeO的去除率不仅比投加量高3.5倍的普通铁粉高近5倍，而且也略髙于无负载纳米FeO的去除率。凹凸棒石又称坡缕石，是一种2:1(TOT)型层链状海泡石族的含水富镁、铝的硅酸盐黏土矿物，其晶体化学式:Mg5(H20)4[Si4010]2(OH)2,它比表面积大、吸附性能良好、来源广、成本低、储量丰富，但是目前国内应用凹凸棒石吸附处理重金属废水还处在研究阶段，凹凸棒石黏土吸附金属离子的种类有待扩宽。黄德荣等用吸附混凝法，将凹凸棒石黏土和混凝剂连用治理含锌电镀废水，Zn2+的去除率高达99.8%以上。同时，凹凸棒石粘土含有大量的结构軽基，如Si—OH、Mg-OH和Al—OH等。由于其结构中存在着A13+对Si4+及A13+,Fe2+对Mg2+等类质同晶置换现象，故晶体中含有不定量的Na+,Ca2+,Fe3+和A13+等，各种离子替代的综合结果是凹凸棒石常常带少量的永久性的负电荷，因此凹凸棒石具有很强的物理和化学吸附能力。离子交换树脂法是一种应用广泛的方法，树脂中含有的氨基、龛基等活性基团可以与重金属离子进行螯合、交换反应，从而去除废水中重金属离子的方法，同时还可以用于浓缩和回收溶液中痕量的重金属，其优点是树脂具有可逆性，可通过再生重复使用，且交换选择性好，缺点是价格昂贵。因此研究和选择成本低、选择性高、交换容量大、吸附一解吸过程可逆性好的离子交换树脂，对于处理重金属废水有着重要意义。n1.2化学法(1)化学沉淀法化学沉淀法是指向重金属废水中投放药剂，通过化学反应使溶解状态的重金属生成沉淀而去除的方法。包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、顿盐沉淀法等。中和沉淀法应用比较广泛，向重金属废水中投放药剂(如石灰石)使废水中重金属形成沉淀而去除。化学沉淀法处理重金属废水具有工艺简单、去除范围广、经济实用等特点，是目前应用最为广泛的处理重金属废水的方法。(2)电化学法电化学法是应用电解的基本原理，使废水中重金属离子在阳极和阴极上分别发生氧化还原反应，使重金属富集，从而去除废水中重金属，并且可以回收利用。高压脉冲电凝法(HVES)是采用高电压小电流，系运用电化学原理，将电能转为化学能，对废水中有机或无机物进行氧化还原、中和反应。通过凝聚、沉淀、浮除将污染物从水体中分离，从而有效地去除废水中的Cr6+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、5—、油、磷酸盐以及COD、SS与色度。该方法操作方便、反应迅速，可去除的污染物广泛、无二次污染、经济实用，在国外电化学技术被称为“环境友好技术”。李宇庆等采用高压脉冲电凝一FenTon氧化工艺处理制药废水，研究表明在PH值为4左右、极板间距为20MM电流强度为10A、高压脉冲电凝反应时间为45Min、H202投加量为4ML/L、FenTOn氧化时间为60Minn时，对CODCr去除率为为36.5%〜39.2%,废水M(B0D5)/M(CODCr)从0.13提高到0.37,可生化性大大提高，为后续处理达标排放奠定了基础。微电解一生物法是利用废铁屑对电镀废水进行预处理，使大部分的Cr6+在较短时间内转化为Cr3+,同时使废水的PH值上升2〜3,然后将废水加入到生物反应器中通过生物作用将废水中剩余的重金属离子去除，达到净化电镀废水的目的。通过与生物法的结合，提高了此种技术对废水净化的效率。该方法结合了氧化还原、絮凝、吸附作用，协同性强、综合效果好、操作简便，运行费用低。但是，由于电解装置经一段时间的运行后，会大大降低了处理效果，必须开发新型的处理装置以弥补这一缺陷；另外在运行过程中表面沉积物易于使电极产生钝化，降低处理效果，因此，操作条件的优化和各种助剂、催化剂的研制、选用、配比很重要。针对目前微电解法存在的问题以及工程应用的要求，可以将微电解法和化学法、生物法以及其它方法结合起来，充分利用各种方法的优点，研究出新型的工艺，来解决实际应用过程中所存在的问题。电去离子技术(EDI,electrodeionization),是将离子交换树脂填充在电渗析器的淡水室中从而将离子交换与电渗析进行有机结合，在直流电场作用下同时实现离子的深度脱除与浓缩，以及树脂连续电再生的新型复合分离过程。该方法既保留了电渗析连续除盐和离子交换树脂深度除盐n的优点，又克服了电渗析浓差极化所造成的不良影响，且避免了离子交换树脂酸碱再生所造成的环境污染。所以，无论从技术角度还是运行成本来看，EDI都比电渗析或离子交换更高效。但同时处理过程中也不同程度存在膜堆适用性差，过程运行不够稳定，易形成金属氢氧化物沉淀等问题。随着研究的不断深入，上述问题将逐步解决，EDI也将成为一种很有发展潜力的重金属废水处理技术。1.3生物法(1)植物修复法植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的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。该方法实施较简便、成本较低并且对环境扰动少。但是治理效率较低，不能治理重度污染的土壤和水体。Rai和Dwivedi等调查发现水蒐(Ipomeaaquqtica)是一种很好的蓄积植物，该植物最大可以蓄积Cu：62,M0：5,Cr：13,Cd：11,AS：0.05ug/gDWoBareen和Khilji研究表明，长苞香蒲90d后也可以去除底泥中42%Cr,38%Cu和36%Zn。(2)生物絮凝法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。目前已开发出具有絮凝作用的微生物有细菌、霉菌、放线菌、酵母菌和藻类等共17个品种,而对重金属有絮凝作用的只有12个，陈天等从多种微生物n中提取壳聚糖为絮凝剂回收水中Pb2+、Cr3+、Cu2+等重金属离子。在离子浓度是lOOMg/L的200ML废水中加入10Mg壳聚糖，处理后Cr3+、Cu2+浓度都小于0.lMg/L,Pb2+浓度小于1Mg/L,处理效果十分明显。(2)生物吸附法生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子，再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方法。该方法在低浓度下，选择吸附重金属能力强，处理效率高，操作的PH值和温度范围宽，易于分离回收重金属，成本低等特点。同时还可从工业发酵工厂及废水处理厂中排放出大量的微生物菌体，用于重金属的吸附处理。蒋新宇等用毛木耳(Auriculariapolytricha)子实体为生物吸附材料，通过对起始PH值、反应时间、重金属浓度这3个因素对毛木耳子实体吸附Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的研究，结果表明最适起始PH值为5,PH值是影响毛木耳子实体吸附重金属离子的主要因素。其中在10Mg/L重金属浓度下，毛木耳子实体对Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的最大吸附率分别为94.12%、96.22%、99.94%、99.19%,在吸附达到平衡以前，毛木耳子实体对Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+最大平衡吸附量分别为10.09、8.36、23.57和3.64Mg/g,而对Pb2+的吸附量最大。因此毛木耳子实体是很有发展潜力的重金属废水处理技术。2结语n综上所述，含重金属工业废水处理方法较多，各有各的优点和缺陷。但是重金属废水处理比较复杂，且水体中含有多种重金属离子，因此，在处理过程中应该考虑采用多种方法和工艺的综合运用，将处理后的重金属充分回收、废水回用，以达到最好的处理效果，实现经济效益和环境效益相统O参考文献[1]门彬王东升，大中小重金属废水处理方法综述[J]・水工业市场,2011.08[2]林玉瑶，含重金属离子废水处理技术综述[J].环境,2009.S1