含重金属离子废水处理浅析

含重金属离子废水处理浅析

涂国清

广东新大禹环境科技股份有限公司

摘要：本文主要简述了重金属离子废水的主要来源与危害，并探析了重金属离子有机废水的处理方法

关键词：重金属；废水处理；研究进展

引言：

社会和经济的快速发展，人类活动造成的水环境污染越来越严重，其中工业生产排放的大量含重金属离子有机废水是造成水体环境污染的主要污染源之一。工业排放废水中重金属离子浓度、有机污染物、COD等各项指标远超出了国家排放标准。重金属离子和有机污染物难以降解或破坏，并在环境中存在很长时间，若将含有重金属离子有机废水排放到自然水系，不仅严重危害着水生生物和人体健康，也会造成重大的经济损失。从国内外对含重金属离子有机废水处理现状来看，含重金属离子有机废水某些特点加大其处理难度，如污染面积较大、来源广泛、排放地点比较分散、污染物浓度不稳定。因此，研究新方法治理含重金属离子有机废水刻不容缓。

一、含重金属离子废水的主要来源与危害

重金属离子的来源十分广泛，大多数人往往都知道其主要来源于冶金等重工业行业，却忽视了其在造纸业以及首饰加工甚至服装生产环节中所出现的概率，降低了对于轻工业含重金属离子废水的控制效果。结合重金属离子的处理现状来看，其对环境产生的污染主要存在于以下几个方面：

1.重金属污染物不会自行分解重金属污染物与其他污染物不同，其在自然界当中并不会自然消失，只能够从一种形态转变成为另一种形态。换句话说，重金属污染物即使被收集起来，如果得不到有效处理，依然具有安全隐患。

2.生物体获取的重金属会随着食物链富集人类处于食物链的顶端，而重金属具有随着食物链富集的特点，也就是说，人类是重金属污染的最终受害者也是最大受害者。

3.重金属进入人体内会引起慢性中毒重金属进入人体后并不会立刻引起不良反应，其大多数情况下会引起慢性中毒，这种中毒根据离子类型各不相同，但是危害性均不可忽视。

二、含重金属离子有机废水的处理方法

1.生物处理方法

1.1生物吸附处理法

生物吸附处理法是利用生物体中具有的特殊化学成分进行重金属废水中的金属离子的吸附，之后通过固液分离的方法将废水溶液中的金属离子进行去除。生物吸附剂主要有藻类和真菌以及细菌等等。大部分的生物吸附剂在处于低浓度的状态下可以有极强的选择吸附能力，对重金属废水的处理效率高，并且对温度和PH值的要求低，并且成本较低，但是重金属对微生物的活性有着抑制的效果，因此不适用于高金属含量的废水处理。

1.2植物修复处理法

植物修复处理法主要是利用各种植物对重金属废水中含有的重金属离子进行吸收和沉淀，将被污染过的土壤重金属离子含量进行降低，达到修复环境的目的。目前已经发现的可以在植物修复处理法中得到有效应用的植物种类有很多，例如藻类植物、草本植物以及木本植物等，应用过程主要分为三部分。

第一部分是利用修复植物对重金属废水进行吸收，将其中的有毒重金属进行沉淀；第二部分是利用修复植物对重金属的毒性进行降低，从而使重金属在地下与空气中的扩散得到减少；第三部分是利用积累植物实现对土壤中污染重金属的提取，将其输送至植物的根部上可以切除的部位，或者输送至植物的枝条部分。植物修复处理法实施起来较为简单，且不需要过高的成本，对于自然环境的影响也较小，不仅如此，在治理重金属污染问题的同时还可以得到一定的经济效益，但是该方法对重金属废水的处理周期较长，因此只适用于治理后期的长期维护阶段。

2.物理处理方法

2.1膜分离处理法

膜分离方法简单来说就是在外界的压力下，利用一种半透膜进行溶剂和溶质的分离或者浓缩，并且这个过程中，溶质的化学形态不会发生改变。膜分离法中又包含很多种，例如反渗透、超滤、纳滤、电渗析以及微滤等等，在采用膜分离法进行重金属废水的处理之前，必须要预处理重金属废水，预处理方法有氧化、吸附等等。预处理过程的目的是将重金属废水中的离子转化为微粒，预处理之后再通过滤膜进行重金属离子的清除。利用膜分离方法处理之后的重金属废水将会实现废水的零排放，使生产成本降低的同时减少对环境造成的污染。膜分离法的优点在于节能、高效以及无二次污染，缺点在于膜分离的膜组件难以设计且成本过高，需要大量的投资等等，正是因为这些缺点，膜分离法在重金属废水的处理过程中无法得到普及应用。

2.2吸附处理法

吸附处理法就是利用有吸附作用的化学物质将重金属废水中的重金属离子进行吸附，吸附剂中存在多种活性基团，例如羧基以及羟基等等，这些基团都可以与吸附剂吸附上的重金属离子形成离子键以及共价键，从而实现吸附重金属离子的目的，将重金属废水的污染因子进行处理，同时形成可以将多种重金属离子整合的笼形分子，将重金属废水中的重金属离子进行吸附去除。而影响吸附处理法效果的因素有很多，例如温度以及环境中的酸碱度等等，也就是说，吸附处理法进行的重金属废水处理有着较强的不确定性，同时目前可以利用的吸附剂的价格较高，因此吸附处理法还无法得到广泛应用。

2.3离子交换

离子交换法是指通过阴阳离子的选择性交换进行污水处理的方法，其应用范围十分广泛，几乎可以对所有的无机有害离子进行处理，处理后的废水还可以作为镀液补充水以及清洗水，所以回收利用的综合效率也相对较高。其劣势是一次性投资较大，不但需要一定的占地面积，而且对于废水的浓度也具有一定的要求，如果浓度过高的话会严重影响处理效果。

3.化学处理方法

3.1电化学处理法

电化学处理法应用的是与电解相同的基本原理，使重金属废水中的重金属离子在阴阳两极上分别进行氧化还原反应，使重金属废水中的重金属离子可以在阴极得到还原，使重金属可以沉淀在电极的表面或者在反应器的底部得到沉淀，将水中的重金属离子有效去除，同时可以将沉淀的重金属进行回收。电化学处理法并不会大量降低重金属离子的浓度，在使用的过程中会消耗大量的能量，因此，电化学处理法适用于重金属离子浓度高且具有高回收价值的电镀重金属废水中。

3.2化学沉淀处理法

化学沉淀处理法的技术原理是在重金属废水中进行药剂的投放，重金属废水与药剂发生化学反应，之后使重金属离子得到沉淀从而分离出来。而化学沉淀处理法又分为中和沉淀处理法、钡盐沉淀处理法、硫化物沉淀处理法以及铁氧体沉淀处理法等等。重金属废水化学沉淀处理法的优势在于处理工艺较为简单，重金属离子的去除范围较广且经济方面较为实用，因此，化学沉淀处理法是目前在重金属废水处理技术中应用最为广泛的一种方式。但是化学沉淀处理法同样具有一些问题，例如重金属废水的处理效果会受到沉淀剂的影响，因此要求极其精准的对沉淀剂的用量进行控制。

3.3氧化还原处理法

氧化还原处理法是通过在重金属废水中加入氧化剂与还原剂，使其发生氧化还原反应，从而使重金属废水中的重金属离子生成沉淀，或者是其转化为更小的价态，最终达到沉淀去除的目的，氧化还原处理法一般适用于重金属废水的预处理阶段。例如日本公司发明的铁粉氧化还原处理法在去除含铬废水的过程中，不仅仅能将铬离子进行还原，同时可以将重金属离子进行固化，使重金属离子以金属的形式得到析出，实现重金属回收的目标，目前氧化还原处理法已经在电镀厂的工艺废水的治理中得到了充分应用，但是氧化还原处理法需要较大的占地面积并且会产生大量的废渣，因此更多的利用途径仍需要进行探索。

参考文献：

[1]生物吸附法处理重金属离子废水研究进展[J].段杨慧.中国锰业.2016（05）

[2]钢渣去除废水中重金属离子的研究综述[J].杨丽韫，陈军，袁鹏，白皓，李宏.钢铁.2017（08）