重金屬廢水處理與循環利用技術淺析

李海涵

（赤峰市環境科學研究院，內蒙古 赤峰 024000）

人類的發展其實就是一個不斷改造自然的過程，隨著社會的發展，采礦、冶煉、造紙、化肥、農藥等行業不斷發展，由于缺乏合理的管控，大量重金屬含量超標的廢水被排放到外界，引起了一系列環境問題[1]。據調查，工業廢水中含有的重金屬，比如鋅、銅、鉛、汞、鎳、鎘等均具有一定毒性或致癌性，而且這些物質會在生物體內積累，無法被降解。為了保護自然環境，保障人類生命健康，加強對于重金屬廢水處理與循環利用技術的研發應用，已是刻不容緩。

1 化學處理法

（1）化學沉淀法。化學沉淀法是指在重金屬廢水中加入化學沉淀劑，令二者發生化學反應形成沉淀后，以過濾、離心等方法分離出沉淀物的過程。現階段，常用的化學沉淀法有以下兩種：①氫氧化物沉淀。這一方法主要用于含鉻廢水的處理，例如，硫酸亞鐵-石灰法，亞鐵離子可將Cr6+還原Cr3+，再往廢水中加入石灰，Cr3+可轉化為難溶性的Cr(OH)3析出；②硫化物沉淀。這一方法可使用的沉淀劑有FeS、CaS、Na2S、H2S等，常用于PH≥7的廢水處理中[2]。化學沉淀法是一種傳統的重金屬廢水處理工藝，工藝成熟，適用范圍廣，且操作方便，成本低，得到廣泛應用，但是不適宜用來處理重金屬離子濃度較低的廢水。

（2）電化學法。電化學法通過電解的方式，使金屬離子發生氧化還原反應，并聚集到電解材料的陰陽兩極。這一方法能夠在較短時間內快速去除廢水中的重金屬，處理成本低，而且回收的重金屬具有較高利用價值，不會造成二次環境污染，是一種環境友好型廢水處理技術。現階段，應用較為廣泛的電化學法有微電解生物法、高壓脈沖電凝法，以高壓脈沖電凝法為例，則以方法聯用了電解原理及高壓小電流，可實現電能到化學能間的高效轉化，使得廢水中的無機物、有機物發生氧化還原反應，使水體中的磷酸鹽、重金屬元素凝聚、沉淀，從而去除，處理效率高，操作簡便。

2 物理處理法

（1）吸附法。物理吸附法利用了吸附質與吸附劑分子之間的范德華力，也被稱為范德華吸附。在傳統的物理吸附法中，常采用活性炭、沸石、天然粘土等吸附劑，這些物質吸附效果好，但是吸附容量有限，且成本較高，實用性較差。基于上述原因，科學工作者從尋找新型廉價吸附材料，以及對傳統吸附劑進行改造的角度，研發出了高分子吸劑（木質素類、殼聚糖類)、納米復合吸附材料、礦物吸附劑、碳基吸附劑等新型吸附劑[3]。研發過程中，科學工作者將目光聚焦與工農業副產品中，將粉煤灰、石灰泥、爐渣秸稈等作為低成本吸附劑合成原料。以農業廢棄物為例，秸稈、稻殼、果皮中富含生物質纖維素，這些纖維素中含有的官能團諸如羥基、羧基、氨基、醇等可吸附廢水中的重金屬離子，從而達到重金屬廢水處理的目標。

（2）離子交換法。離子交換法是指將離子交換劑加入重金屬廢水中，發生離子交換，使重金屬離子形成新化合物經絡合或沉淀而被去除的方法。在這一方法中，可使用沸石、腐殖酸物質、離子交換樹脂、離子交換纖維等離子交換劑，其中，離子交換樹脂由于自身的高選擇性及靜電作用，處理效率高，常用于電子垃圾重金屬廢水的處理。目前，離子交換法常用于電鍍廠廢水治理中，廢水處理容量大，經水體經處理水質顯著改善，重金屬回收效率高，不過，這一方法操作相對復雜，運行費用高，不適用于大規模的水處理。

（3）膜分離技術。膜分離法是一種讓重金屬廢水經壓力驅動下流經半透膜的工藝，經處理，重金屬被截留，廢水中重金屬含量顯著降低，且重金屬經濃縮純化后可再次利用。現階段，有關于膜分離技術的研究正在逐步深入，李福勤等人在有色金屬礦山重金屬廢水處理中，應用殼聚糖-超濾技術，試驗結果表明，在最佳反應條件下，Pb2+去除率高達96.6，Cd2+去除率高達96.26%；Figoli等人在As5+廢水處理中采用商業納米過濾膜NF90、N30F，發現當pH=8，廢水的膜通量會隨著溫度及壓力的升高而升高，而逐步增大pH值，同時降低操作溫度和As濃度時，As的去除率會不斷提升。整體而言，這項技術具有選擇性高、截留率高、能耗低的優點，可循環利用，且不會產生廢渣，發展前景廣闊，但是從目前看來，其工藝過于復雜，適用范圍窄，仍需進一步改進。

3 生物處理法

（1）微生物處理法。現階段，重金屬廢水治理過程中常采用活性污泥法這一微生物處理法，這種方法具有材料易獲得、價格低廉的優勢，能夠實現大容量重金屬廢水治理，治理效率高，且成本低。如若工廠排放廢水重金屬超標，就可以采用生物硫化微生物處理技術，進行廢水治理，待其中重金屬含量達標后，再將其排放到外界。

（2）植物處理法。在重金屬廢水處理中，采用的植物處理法分為以下兩種：①直接作用技術。通過在水體中種植植物，吸收處理其中的重金屬，比如說燈芯草、蘆葦等可以吸收鐵離子、銅離子，鳳眼蓮可以去除汞離子；②間接作用技術。以植物為媒介間接清除廢水中的重金屬離子，比如說，借助植物根系的釋氧功能，能夠處理植物所處水體生成好氧微生物群落，產生凝絮作用，使得重金屬形成沉淀后被分離出來，再比如說，借助水生植物發達的根系，為水體中的微生物創造良好生長繁殖條件，借助微生物來降解處理其中的重金屬。

（3）動物處理法。動物處理法是一種新型重金屬廢水處理方法，尚處于研究階段，經科學工作者研究發現，廢水中的鋅離子、鎘離子可以與無脊椎動物發生反應，大量富集與動物體內，從而被清除；河蚌等生物可有效清除廢水中的銅離子、鋅離子，改善水質，使其達到廢水排放標準[5]。

4 結語

隨著工業化建設進程的推進，工業廢水排放總量不斷增長，造成了極其嚴重的環境污染，嚴重危害到人類的生命。工業廢水中含有不少重金屬，而這些物質嚴重危害人類安全，比如說鋅，過量攝入會引發皮膚過敏、貧血等不良反應；銅，過量攝入會引發痙攣、抽搐等不良反應，有一定致死性；鎳，為致癌物質，過量攝入會損害腎、肺功能。為了實現人與自然的和諧相處，實現人類的可持續發展，應該重視對于重金屬廢水的治理工作，合理利用重金屬廢水處理技術，降低水體重金屬含量，再將之排出，實現水資源的循環利用。