我國是一個水資源極度短缺的國家,其水資源已經不可避免地影響到國家的生存和穩定。我國當前廢水排放量的60%左右均是由冶煉企業排放的重金屬廢水,一方面廢水中含有的重金屬沒有完全去除,造就資源的浪費,另一方面重金屬由于是一種永久性的污染物,持久性污染、危害性大、已經嚴重威脅到居民的正常生活安全和質量。因此,對重金屬廢水的處理已經成為當前世界環保領域的重大課題。

　　重金屬廢水來源廣、水量大，主要來自有色金屬行業的酸洗廢水和除塵廢水、電鍍廠洗滌廢水、鋼廠酸洗廢水及電解、農藥、醫藥行業排水、礦山坑道排水、廢石場淋濾水、選礦場尾礦排水等各種工業廢水。

　　1 重金屬廢水處理技術

　　目前，處理重金屬廢水的方法主要有三種：化學法、物理化學法及生物法，其中工業上應用最多的是化學法和物理法。在選擇重金屬廢水處理技術時，應根據重金屬廢水的來源、濃度及存在形態，采用不同的處理方法。

　　1.1 化學沉淀法

　　在處理重金屬廢水的技術中，化學沉淀法應用的最為廣泛。其原理是向廢水中投加藥劑，使藥劑與重金屬離子發生化學反應，生成不溶于水的重金屬沉淀物，通過沉淀或過濾作用時沉淀物從水中去除。

　　沉淀法包括中和沉淀法、絮凝沉淀法、硫化物沉淀法等 。沉淀法的優點是去除范圍廣、效率高、經濟、簡便。沉淀法處理含低濃度重金屬廢水時效果不理想。由于受沉淀劑和環境條件的影響，沉淀法處理后的出水水質一般都達不到排放標準，處理后出水需作進一步處理。另外，產生的沉淀物需要很好地處置，否則沉淀物再溶出會造成二次污染。中和沉淀法應用最為廣泛，中和沉淀法常用的沉淀劑有石灰、氫氧化鈉等。一般，金屬以氫氧化物的形式從廢水中沉淀出來。中和沉淀法在應用當中需要注意以下問題：(1) 中和沉淀后，若廢水pH偏高，需要調節pH 后才能排放;(2)當廢水中存在Zn、Pb 等兩性金屬時，若廢水pH 偏高，金屬有再溶解的可能，因此需要嚴格控制廢水pH 值，實行分段沉淀。

　　硫化物沉淀法是以硫化鈉做沉淀劑，是重金屬以硫化物沉淀的形式析出。一般來說，重金屬硫化物的溶解度比其氫氧化物的溶解度低，處理后的廢水一般不用中和。但硫化物本身有毒，若殘留在水中，容易產生二次污染。同時硫化物處理費用較高，限制了其應用。

　　采用氫氧化物沉淀和硫化物沉淀兩步沉淀法處理礦山酸性廢水，礦山酸性廢水經氫氧化物沉淀除鐵、硫化沉銅、硫化沉鉛、硫化沉鋅等過程，可以提高回收CuS、PbS 和ZnS 等的品位，為廢水中銅、鉛、鋅等有價金屬的資源化提供更多的途徑。重金屬捕集劑是近年來日受重視的水處理藥劑，其分子結構中含有對重金屬離子具有螯合作用的官能團，能與重金屬離子發生螯合作用，并通過絮凝沉淀作用使被螯合的重金屬離子細顆粒從水中脫除。螯合劑能與絕大部分重金屬離子發生強力的螯合反應，對重金屬離子有良好的去除效果。通過重金屬捕集劑處理后，出水的大多數重金屬離子的濃度都能達到國家排放標準。

　　1.2 氧化還原法:氧化還原法一般作為重金屬廢水的預處理方法。向重金屬廢水中加入氧化劑或還原劑，通過氧化還原反應使重金屬離子轉變為毒性較小或容易生成沉淀的價態，然后沉淀去除。常用的還原劑有鐵屑、硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、等，常用的氧化劑有雙氧水、液氯、空氣、臭氧等。當廢水中含有Cr6+時，在酸性條件下加入鐵屑、硫酸亞鐵等還原劑，將六價鉻還原為三價鉻，然后再將三價鉻沉淀去除。鐵屑是常用的還原劑，鐵屑可來源于機械加工的廢鐵屑或還原鐵粉的廢渣，來源廣，具有以廢治廢、效率高、操作簡單、投資少、應用廣泛等優點。采用鐵屑固定床反應器去除工業廢水中的鉛，在pH=6.0~7.0，HRT=5 h，采用連續曝氣，曝氣量為0.2 L/min時，鐵屑固定床處理含鉛廢水運行穩定，去除率高，出水可以達到國家排放標準。羅發生等鐵炭微電解催化還原法處理某銅冶煉廠廢水，在初始pH 為3、投加量為5 g/100mL 廢水、鐵炭質量比為1︰1、停留時間30 min 時， Cu2+、Pb2+、Zn2+的去除率分別達到95.6%、91.8%、70.9%。

1.3 離子交換法:離子交換法是利用重金屬離子與離子交換樹脂發生交換反應，使廢水中重金屬濃度降低的方法。離子交換樹脂是一種含有離子交換基團的高分子材料。離子交換樹脂不溶于酸、堿及有機溶劑。離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂和螯合樹脂等。有些離子交換樹脂對不同離子的親合力不同，可以實現對不同重金屬離子的選擇分離。離子交換樹脂交換吸附飽和后需進行再生。再生是利用再生液中的離子將離子交換樹脂上的離子交換下來，使離子交換樹脂恢復其交換能力。離子交換法具有處理容量大，處理水質好，可以回用等優點，在重金屬廢水處理中，離子交換樹脂主要用于回收有價的貴金屬和稀有金屬。

　　1.4 吸附法:吸附法是利用吸附劑活性表面吸附重金屬離子的一種方法。吸附劑種類很多，活性炭是最常見的吸附劑，活性炭用于吸附能力強，去除率高等特點，但是活性炭價格偏貴，在應用中受到限制。研究發現，一些天然物質或工農業廢棄物具有吸附重金屬離子的性能，研究者利用沸石、膨潤土、蒙脫石、硅藻土、粉煤灰、粘土、赤泥、木質素、殼聚糖、生物質制成了多種新型吸附劑。天然吸附劑材料來源廣，制備制造、價格低廉，但吸附劑吸附飽和后再生困難，難以回收重金屬資源，吸附劑在使用后可不用再生，直接處理掉，大大降低了廢水的處理費用。研究者分別選用氯化銨、氯化鈉、鹽酸、氫氧化鈉改性斜發沸石，研究了幾種改性劑的改性效果、吸附時間、吸附穩定等因素對去除鋅冶煉廢水中的Zn2+、Cd2+、Fe2+、Pb2+、Cu2+等重金屬離子的影響，結果表明：采用15%NaCl 活化改性沸石、400℃煅燒、吸附時間為80 min 時，效果最佳，各離子的去除率分別為Zn2+ 98152%、Cd2+82.31% 、Fe2+98.87%、Pb2+99.30%、Cu2+100%。莫曉余等]用微波改性膨潤土處理冶煉廢水中的重金屬，研究發現，當改性膨潤土投加量為25 g/L時廢水中錳、鋅、鎘、鉛的去除率分別為71.9%、89.7%、78.5%和93.1%。當采用微波改性膨潤土與PAM 混凝聯用時，對廢水中錳、鋅、鎘和鉛的去除率分別為98.9%、99.6%、99.7%和98.3%，出水中鋅、鎘、鉛的排放濃度可達到國家排放水質標準。

　　1.5 膜分離技術:膜分離技術是以壓力為推動力，依靠膜的選擇性進行分離、純化與濃縮的技術總稱。根據膜截留物質直徑大小的不同和膜本身的性能差異，常見的膜分離技術主要有以下幾種：微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析等。膜技術作為一門新型的分離技術，具有無相變化、能耗低、占地少、操作方便、運行及維修費用低、系統運行穩定和出水水質好且穩定等優點。膜分離技術應用到重金屬廢水的處理中，不僅使滲透液達到排放標準或回用生產， 而且能回收有價資源。納濾(NF)膜由于其特殊的孔徑范圍和荷電性，對二價、多價離子及分子量200以上的有機物有較高的脫除性能，已在水處理、生物制藥等領域獲得廣泛應用。王少明等采用納濾膜法濃縮較高濃度含Ni2+離子溶液，對于Ni2+濃度為3 900 mg/L，pH 為3 的NiSO4溶液，在操作壓力1.4 MPa 條件下，經截留液全循環工藝運行，納濾淡化出水Ni2+的截留率均保持在99.6%以上，濃縮液中Ni2+質量濃度最高可能達到23 510 mg·L-1，濃縮倍數超過6。

　　采用DK2540 型納濾膜脫除礦山酸性廢水中的重金屬離子，重金屬離子截留率都可以達到97%以上，透過液中的重金屬離子基本達標排放。采用納濾膜和反滲透膜組合工藝處理電解錳工藝產生的含錳廢水，含錳廢水濃度為500 mg/L 時，納濾膜對錳離子的截留率在98%以上，在操作壓力為2.0 MPa 時，濃縮倍數為8.2 倍;納濾產生的透過水用反滲透膜做深入處理，反滲透膜對錳離子的截留率在97%以上，反滲透透過水中錳離子濃度在0.5mg/L 以下，可以達到排放標準。

　　1.6 生物法:生物法是利用微生物或植物體的生理特性來處理重金屬廢水，包括生物絮凝法、生物吸附法和植物修復法。生物法處理重金屬廢水成本低、不造成二次污染，但微生物需要培養和馴化，周期較長，多數研究還處于實驗室或中試階段，工業化應用還有待進一步研究驗證。生物絮凝法是利用微生物本身或微生物新陳代謝產生的代謝物，絮凝沉淀廢水中重金屬的方法。生物絮凝劑一般由蛋白質、黏多糖、纖維素和核糖等高分子物質構成。生物吸附是經過一系列生物化學作用使重金屬離子被微生物細胞吸附的過程，這些作用包括吸附、離子交換、絡合、鰲合等。植物修復法是利用重金屬積累或超積累水生植物，將水體中的重金屬提取出來，富到植物體內，然后通過收割植物將重金屬從水體去除的方法。苗雨等采用自制的鐵基生物絮凝劑去除廢水中的氟和鉛，絮凝劑的主要成分為微生物的生物體，在絮凝劑投加量為7.5%(體積分數)，pH 為6，反應20 min 時，絮凝劑對F 和Pb2+去除率分別為69.75%和99.89%，出水F 和Pb2+濃度均低于《鉛、鋅工業污染物排放標準》(GB25466—2010)規定的限值。尹華等研究了解脂假絲酵母菌(Candidalipolytica 1977)、產朊假絲酵母(Candida utilis 1225)和活性污泥對電鍍廢水中鉻的吸附與還原性能。當pH=3.2～6.0，總鉻濃度為30.2 mg/L時，解脂假絲酵母菌對總鉻的去除率達85.0%;解脂假絲酵母菌與產朊假絲酵母混合處理電鍍廢水，對總鉻的去除率達91.1%。

　　植物修復的植物包括藻類、草本植物和木本植物等。趙克儉研究了蘆葦、千屈菜、黃花鶯尾3種水生植物對城市重金屬污染水體的修復作用，污水中Cr、Cu、Zn 和Fe 的濃度分別為11.39、0.045、7.72、20.35 mg/L，發現植物蘆葦對重金屬污染的水體有明顯的修復效果，能夠有效的去除水體中的重金屬離子;在植物修復重金屬污水的過程中，植物細胞壁的結構會發生變化，其表面的基團參與了重金屬離子的吸收和轉運，并且其基團的數量與重金屬的修復效能密切相關。

如果想了解更多各類工業、市政污水處理、廢氣治理、土壤修復等處理技術，歡迎撥打富生源環保全國免費服務熱線400-8383-883資詢!