淺談重金屬廢水處理方法與應(yīng)用實(shí)例

張寧 余阿梅

（1中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院 重慶 400016 2重慶市江津區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)分中心 重慶 402260）

目前，在環(huán)保和健康領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的重金屬主要有鉛、汞、鎘、鉻和類金屬砷5類重金屬，此外，鎳、鈷、鋅、銅等重金屬所產(chǎn)生的環(huán)保與健康問題也逐漸得到重視。含重金屬的廢水來源很廣，礦山開采、有色金屬、電鍍、石油化工等行業(yè)都會(huì)產(chǎn)生重金屬廢水。

1 幾種常用的重金屬廢水處理方法

重金屬廢水處理方法可分為兩大類，一類是使廢水中重金屬轉(zhuǎn)化為沉淀物，常用的有氫氧化物沉淀法、鐵氧體沉淀法、硫化物沉淀法及氧化還原法等[1]，這些方法可根據(jù)水質(zhì)、水量情況單獨(dú)或組合使用。另一類是在維持重金屬形態(tài)的情況下進(jìn)行分離，主要有離子交換法、半透膜分離法等。目前，采用第一類方法的較多，且技術(shù)較成熟。

1.1 氫氧化物沉淀法

是指向含重金屬廢水中投加堿性沉淀劑，如石灰乳、氫氧化鈉等，使重金屬離子與氫氧根反應(yīng)生成沉淀的方法。常用的沉淀劑主要有石灰、碳酸鈉、電石渣、氫氧化鈉等[2]。目前，沉淀工藝分一次沉淀和分段沉淀兩種，一次沉淀是指一次投加堿劑提高pH值，使各種重金屬共同沉淀，此法工藝簡(jiǎn)單，但不利于重金屬的回收，分段沉淀是指通過控制pH值，使各種金屬分別沉淀，此法工藝復(fù)雜，pH值控制要求嚴(yán)格，同時(shí)有利于重金屬的回收。

1.2 硫化物沉淀法

是指通過加入硫化物使金屬離子和硫化物反應(yīng)生成難溶金屬硫化物沉淀的方法。常用的硫化劑有硫化亞鐵、硫化氫、硫化鈉等[3]。此方法的優(yōu)點(diǎn)是生成的金屬硫化物溶解度很小，相比氫氧化物沉淀法其處理效果更好，產(chǎn)生沉渣較少，沉渣含水率低。缺點(diǎn)是硫化劑價(jià)格較高，且若控制不好，硫化劑過量時(shí)，會(huì)產(chǎn)生硫化氫，并且使水中COD變大。

1.3 鐵氧體沉淀法

鐵氧體是一種具有磁性的半導(dǎo)體，采用鐵氧體法處理重金屬廢水是根據(jù)鐵氧體制造原理，把廢水中的金屬離子充填到鐵氧體尖晶石晶格中去，從而得到沉淀分離的方法[4]。鐵氧體沉淀法處理重金屬廢水具有投資小，設(shè)備簡(jiǎn)單，處理效果好且沉渣帶磁性易分離等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是需投加的硫酸亞鐵和氫氧化鈉量較多，出水含較多的硫酸鈉，沉淀需進(jìn)行加溫曝氣處理，處理費(fèi)用較高。目前，鐵氧體沉淀法多用于電鍍廢水的治理。

1.4 還原法

該法主要是利用重金屬的多種價(jià)態(tài)，在廢水中加入還原劑使重金屬離子向更易生成沉淀或毒性較小的價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)換然后再沉淀去除的方法[1]。常用的還原劑有鐵屑、硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、硼氫化鈉等[5]。還原法可用于銅、汞、鉻等金屬廢水的處理，最常用于含鉻廢水的處理。還原法處理含鉻廢水，不論水量大小和鉻濃度高低都能進(jìn)行，操作管理較為方便，應(yīng)用較廣，但產(chǎn)生沉渣體積較大，低濃度投藥量大，產(chǎn)生鉻渣為危廢需進(jìn)一步處理。

1.5 膜分離法

膜分離技術(shù)是利用一種特殊的半透膜，在壓力作用下使溶液中的溶質(zhì)或溶劑滲透出來從而達(dá)到分離的方法。膜分離技術(shù)可分為擴(kuò)散滲析、電滲析、反滲析、液膜、納濾等[6]。膜分離技術(shù)目前在實(shí)驗(yàn)室中得到較好的效果，處理效率可達(dá)99%以上，但在運(yùn)行中都遇到了電極極化、結(jié)垢和腐蝕等問題。

1.6 離子交換法

離子交換法是利用離子交換劑同重金屬離子進(jìn)行交換，達(dá)到去除水中重金屬離子的方法。離子交換法是一種重要的電鍍廢水治理方法[7]。離子交換法處理重金屬廢水具有處理水量大，出水水質(zhì)較好同時(shí)可回收重金屬資源等優(yōu)點(diǎn)，但離子交換劑易氧化失效，再生頻繁，操作費(fèi)用較高。

2 沉淀法處理重金屬廢水實(shí)例

2.1 鐵氧法處理電鍍廢水

重慶某電鍍廠，廢水產(chǎn)生量約15m3/d，其電鍍廢水采用鐵氧體法，取得了較好的處理效果，其處理流程如圖2-1。

圖2 -1鐵氧體法處理電鍍廢水流程

鐵氧體法處理效果見表2-1。

表2 -1鐵氧體法處理重金屬廢水效果實(shí)例

鐵氧體法處理該廠電鍍廢水，所需設(shè)備簡(jiǎn)單，一次性投資小，處理量大；凈化效果好，最高去除率可達(dá)99.9%，處理后的廢水完全符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 鐵粉置換-石灰石中和法處理銅礦廢水

重慶某銅礦產(chǎn)生的礦坑和廢石堆場(chǎng)廢水，水量約2850m3/d，該廢水采用鐵粉置換-石灰石中和法處理，取得了較好的效果，其處理流程如圖2-2。

圖2 -1某銅礦廢水處理流程

鐵粉置換-石灰石中和法處理效果見表2-2。

表2 -2鐵粉置換-石灰石中和法處理效果實(shí)例

鐵粉置換-石灰石中和法處理該礦山廢水，其銅置換率在90%~96%之間，最終處理效率大于99.9%，海綿銅品位大于60%，效果良好。經(jīng)處理后，廢水各污染物均能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 重金屬廢水處理研究展望

近年來膜分離、離子交換、生物法絮凝及生物吸附等處理重金屬廢水的技術(shù)正在逐步被關(guān)注，這些方法相比沉淀法具有安全、無毒、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，相關(guān)技術(shù)已在實(shí)驗(yàn)室得到論證，部分已得到實(shí)際運(yùn)用，因此利用上述新興方法處理重金屬廢水具有很好的發(fā)展前景。此外，組合工藝也是提高重金屬處理效率的一種可行方法，如何利用各種方法的特點(diǎn)，有效的組合各種重金屬處理工藝，提高重金屬的治理效率也是重金屬廢水處理重點(diǎn)研究方向之一。

[1]胡海洋.重金屬廢水治理技術(shù)概況及發(fā)展方向[J].中國資源綜合利用，2008，26(2):22-25.

[2]魯棟梁，夏璐.重金屬廢水處理方法與進(jìn)展[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2008，12(37):31-34.

[3]王紹文，姜風(fēng)有.重金屬廢水治理技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1993.

[4]丁明，曾桓興.鐵氧體工藝處理含重金屬污水研究現(xiàn)狀及展望[J].環(huán)境科學(xué)，1992，13(2).

[5]彭榮華，羅娟.用還原-絮凝沉淀法處理電鍍廢水的研究[J].材料保護(hù)，2008，41(4):70-72.

[6]吳開芬，李書申.聚醚砜超濾膜的研究[J].環(huán)境化學(xué)，1993，12(6)：449-455.

[7]付丹.離子交換技術(shù)與鍍鎳廢水處理[J].電鍍與環(huán)保，2006，26(3):36-37.