重金属废水处理技术 39页

n随着经济的快速发展，废水的大量排放，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。如何有效地治理重金属污染已成为人类共同关注的问题。重金属废水处理的定义为使污水中所含的重金属达到排水或某一水体或再次使用的水质要求，对其进行净化的过程。n重金属废水的来源及危害1、重金属废水的主要来源重金属废水来源于电镀、采矿、化工等部门。主要有矿山排水、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，以及电解、农药、医药、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。n2重金属废水的危害Cu、Zn、Ni过量摄入，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。n过量的Cr3+易积存在肺泡中,引起肺癌,进入血液中引起肝和肾的障碍。Cr6+有很大的刺激和腐蚀性，引起疡、喉炎和肠炎。汞、铅等重金属，即使在体内含量很低，仍会出现中毒性作用。重金属进入人体有食道、呼吸道、皮肤三种途径，进入人体的重金属不再以离子的形式存在，而是与体内有机成分结合成金属络合物或金属螯合物，从而对人体产生危害。n重金属废水处理方法第三类第二类第一类废水中重金属离子通过发生化学反应除去的方法,包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法和高分子重金属捕集剂法等。使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法,包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换和膜分离等。借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法,其中包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等.n（一）化学法1.化学沉淀法化学法2.电解法主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理，是目前国内外处理含重金属废水的主要方法。n1.化学沉淀法原理：通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物，通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除。具体方法：中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法。n弊端：由于受沉淀剂和环境条件的影响，沉淀法往往出水浓度达不到要求，需作进一步处理，产生的沉淀物必须很好地处理与处置，否则会造成二次污染。n2.电解法原理：利用金属的电化学性质，金属离子在电解时能够从相对高浓度的溶液中分离出来，然后加以利用。应用：电解法主要用于电镀废水的处理。n例如：含铬废水的处理以铁板为电极，通以直流电时，在阳极：Fe-2e-→Fe2+CrO42-+3Fe2++8H+→Cr3++3Fe3++4H2O在阴极：2H++2e-→H2CrO42-+3e-+8H+→Cr3++4H2On优点：可以用极少量的药剂甚至不用药剂来处理重金属废水，基本上是一种对环境无污染的“绿色”水处理技术；它还可以与其他多种方法结合，吸收各种方法的优点，使废水处理方法得到优化；另外，电化学方法可以处理的重金属也比较广泛，没有很高的专性要求。弊端：水中重金属离子浓度不能降得很低。n（二）物理法溶剂萃取分离离子交换法膜分离技术吸附法n溶剂萃取分离溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法优点：由于液液接触，可连续操作，分离效果较好。缺点：萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大，使这种方法存在一定局限性，应用受到很大的限制。n离子交换法离子交换处理法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来实现的。离子交换剂有离子交换树脂、沸石等。n离子交换法优点：是一种重要的电镀废水治理方法，处理容量大，出水水质好，可回收重金属资源。缺点：离子交换剂易氧化失效，再生频繁，操作费用高。n膜分离技术利用一种特殊的半透膜，在外界压力的作用下，不改变溶液中化学形态的基础上，将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法。n电渗析膜分离技术隔膜电解但在实际的运行中都遇到了电极极化、结垢和腐蚀等问题。n吸附法利用多孔性固态物质吸附去除水中重金属离子。关键技术是吸附剂的选择，主要有活性炭、硅藻土、二氧化硅、活性氧化铝、天然高分子及离子交换树脂。n活性炭离子交换树脂硅藻土n（三）生物处理法借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法。1.生物吸附主要包括：2.生物絮凝3.植物修复n1、生物吸附藻类生物吸收重金属的主要途径n生物吸附法特点在低浓度下,重金属离子可以被选择性地去除；节能、处理效率高；操作的pH值和温度条件范围宽；易于分离回收重金属；吸附剂易再生回用；能利用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；n弊端：例如吸附容量易受环境因素的影响，微生物对重金属的吸附具有选择性，而重金属废水常含有多种有害重金属，影响微生物的作用，应用上受限制等，所以还需再进行进一步研究。n2.生物絮凝法生物絮凝法特点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。生物絮凝法的开发虽然不到20年，却已经发现有17种以上的微生物具有较好的絮凝功能，如霉菌、细菌、放线菌和酵母菌等，并且大多数微生物可以用来处理重金属。生物絮凝法具有安全无毒、絮凝效率高、絮凝物易于分离等优点，具有广阔的发展前景。n3.植物修复法植物修复法吸收富集机理：是通过利用植物发达的根系对重金属废水的吸收过滤作用，达到对重金属的富集和积累。利用微生物的活性原则和重金属与微生物的亲和作用，把重金属转化为较低毒性的产物。通过收获或移去已积累和富集了重金属的植物的枝条，降低土壤或水体中的重金属浓度，达到治理污染、修复环境的目的。n植物修复法特点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。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法，它是生物技术处理企业废水的一种延伸。生物絮凝法具有安全无毒、絮凝效率高、絮凝物易于分离等优点，具有广阔的发展前景。n在植物修复技术中能利用的植物有藻类植物、草本植物、木本植物等。综上所述，其主要特点：是对重金属具有很强的耐毒性和积累能力，不同种类植物对不同重金属具有不同的吸收富集能力，而且其耐毒性也各不相同。n植物修复法优点1、采用木本植物来处理污染水体，具有净化效果好，处理量大，受气候影响小，不易造成二次污染等优点，越来越受到人们的重视。2、能切断有毒有害物质进入人体和家畜的食物链，避免了二次污染，可以定向栽培，在治污的同时，还可以美化环境，获得一定的经济效益，是一种理想的环境修复方法。n重金属废水处理的几种综合方法1、高压脉冲电凝技术在表面处理行业废水治理中的应用所谓表面处理行业，既是我们平时所熟悉的电镀、涂装等对物件进行表面处理的行业。这些表面处理不仅可以装饰和保护许多工业产品，而且某些特殊的功能性镀层能满足迅猛发展的电子、仪表、车辆、电器等工业和尖端技术的需要。但在其作业中产生的废水，不仅含有大量的CODcr、油、SS、磷酸盐等有机污染物,而且含有氰化物、酸、碱以及六价铬、铜、锌、镍、镉等重金属污染物，毒性很大，危害严重，因此，废水排放前必须治理达标。n（1）、工艺流程n（2）、技术优点工艺路线简短，采用以电化学为技术的主体设备处理混合废水，装置紧凑，占地小，反应迅速，可去除的污染物广泛。减少了传统化学法废水分流、分类处理再综合处理的工艺。工艺特点操作环节少，不用或仅用极少量药剂，与其它方法配合使用，则比较经济。本工艺是一种基本上对环境无污染的“绿色”水处理技术，在国外，电化学技术被称为“环境友好技术”。n2、微电解法处理重金属废水这种微电解法针对的也是电镀废水的处理，与上种方法不同的是，它采用工业铸铁屑为原料，利用微电池腐蚀原理所引起的电化学、化学反应和物理反应的综合作用，来去除水中的重金属。简单来说，可以归纳为：先用电解法将重金属还原，再用水电解产生的OH－与被还原后的重金属离子发生反应，产生沉淀，从而达到去除的目的。另外，还有与生物方法结合的部分，增加了处理效率。n（1）、基本原理当铸铁屑浸沫在电解质溶液(含Cr6+，Cu2+，Ni2+，Zn2+废水)中时，由于不同相之间存在电位差，因而在铸铁表面形成了无数以铁为阳极，碳化铁，硅和其他杂质为阴极的微小腐蚀电池，从而达到消耗污染物即去除的目的。在电解质即阴极去极化剂作用下(含Cr2O72-溶液)，反应会大大加快，又由于铸铁屑疏松多孔、表面积大能使反应迅速完成。在整个反应塔中介质分为三层：氧化－还原主反应层、絮凝层和过滤层。其中氧化–还原主反应层是微电解技术的核心。n氧化-还原反应层铸铁屑与废水中的重金属离子在溶液中形成腐蚀电池，使废水中的重金属离子得到还原，产生了Cr3+、Fe3+、Fe2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+，从而为下一步的沉淀打下基础。化学反应絮凝层随着反应不断地进行水中消耗了大量的H+，使OH－浓度增高，当达到一定浓度使离子浓度积大于金属氢氧化物的溶度积时，产生如下反应：n新生态的Fe(OH)2和Fe(OH)3具有较高表面能和较强的吸附能力，是良好的絮凝剂，能降低胶体的表面能，水中的Cr(OH)3、Zn(OH)2、Cu(OH)2、Ni(OH)2、Fe(OH)2和Fe(OH)3等被吸附、凝聚在一起。过滤层由于铁屑本身是过滤介质，被吸附、凝聚在一起的微絮体通过铁屑层的过滤而除去。n3、生物化学法硫酸盐还原菌（SRB)处理重金属废水该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用,将硫酸盐还原成H2S,废水中的重金属离子可以和所产生的H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除,同时H2SO4的还原作用可将SO42-转化为S2-而使废水的pH值升高,因许多重金属离子氢氧化物的离子积很小进而形成沉淀。n小结总之，在重金属废水处理技术中，生物处理技术具有较好的效果，且没有二次污染，需要的条件不苛刻，经济投入也较小，得到大家的一致认可，在各方面都有着广泛的应用。我们应该充分利用自然界中的微生物与植物的协同净化作用，并辅之以物理或化学方法，寻找净化重金属的有效途径。nThat’sallThankyou！