重金屬污水污染及其處理方法簡介

【資料簡介】

1．前言

近年來，中國水環(huán)境污染問題突出，以工業(yè)廢水和城市污水為主的重金屬污染具有長期性和不可逆的特點。為使污水中所含的重金屬達(dá)到排水某一水體或循環(huán)使用的水質(zhì)要求，必須對其進(jìn)行凈化。目前，重金屬廢水處理的方法大致可分為三大類：（1）化學(xué)處理法；（2）物理處理法；（3）生物處理法。因此本文綜述了重金屬廢水的污染現(xiàn)狀及其防范技術(shù)概況，并且討論了重金屬污染防治技術(shù)的未來發(fā)展前景。

2．重金屬廢水的來源及其危害

重金屬一般是指密度大于4.5 g/cm3的金屬，主要包括汞、鎘、鉛、鉻、釩、錳、銅、鋅及鎳等有毒重金屬元素。重金屬是地殼的重要構(gòu)成元素，廣泛地分布于自然界中，并在自然環(huán)境中遷移、轉(zhuǎn)化、循環(huán)。水體中的重金屬主要來自兩部分：自然源和人為源。通過自然循環(huán)進(jìn)入水體中的重金屬濃度一般較低，不會影響人體健康，人為源是造成水體重金屬污染的主要原因。由于一些人為因素，大量的重金屬向環(huán)境中排放并不斷累積，使其遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了環(huán)境的本底含量，從而造成了嚴(yán)重的重金屬污染。采礦、冶金、石油化工、電子生產(chǎn)、制革等工業(yè)生產(chǎn)過程中均會產(chǎn)生含重金屬離子的廢水和廢渣，其中冶金和采礦是最重要的重金屬污染源。水體流經(jīng)被重金屬污染的土壤及含重金屬的大氣沉降物排入水中，也能使水中重金屬含量急劇升高，進(jìn)一步加劇水體重金屬污染。

重金屬在水中不斷的遷移轉(zhuǎn)化，形態(tài)也可能發(fā)生變化，并有可能被水中膠體物質(zhì)等吸附，濃度隨著pH和水溫的變化不斷變化。但是重金屬不能被生物降解，因此水中重金屬的總量不會減少。進(jìn)入水中的重金屬部分被水生生物所攝取，并在食物鏈中放大，而且有可能轉(zhuǎn)化成毒性更大的形態(tài)，最后富集在人體內(nèi)；直接飲用含重金屬的水或者食用含重金屬的水澆灌的農(nóng)作物也會使重金屬進(jìn)入人體內(nèi)。重金屬能夠使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的改變，蛋白質(zhì)的功能也隨之喪失，從而影響人體的正常代謝活動，導(dǎo)致各種疾病的發(fā)生和機(jī)體紊亂。世界八大公害事件中的水俁病和骨痛病都是由于重金屬中毒引起的。其中，水俁病是工廠排放廢水中汞所引起的，汞被水生生物食用后在體內(nèi)轉(zhuǎn)化成甲基汞，甲基汞的毒性是汞毒性的100倍，而且甲基汞更容易溶于脂肪，主要侵犯中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

3．重金屬廢水常見的處理方法

處理含重金屬廢水的傳統(tǒng)方法有：化學(xué)沉淀法、離子交換法、膜分離法、吸附法、生物法等。

3.1化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法是向廢水中加入與作用機(jī)理相適應(yīng)的反應(yīng)劑，使水中溶解狀態(tài)的重金屬離子轉(zhuǎn)化成不溶于水的金屬化合物，再將其從水中分離出去的方法。該方法技術(shù)成熟、操作簡單、處理成本低等優(yōu)點，但容易造成二次污染，其最主要的影響因素是pH。難溶鹽沉淀法又包括硫化物沉淀法、碳酸鹽沉淀法、鋇鹽沉淀法，其主要優(yōu)點是處理后的廢水pH大約是7~9，不用再進(jìn)行中和處理，而且還可以回收廢水中的重金屬，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。鐵氧體法主要是在含有重金屬離子廢水中加入鐵鹽或亞鐵鹽，形成鐵氧體，通過吸附、包裹和夾帶作用使重金屬離子形成復(fù)合鐵氧體沉淀析出。該方法處理條件溫和、處理量大、處理效果明顯、能回收磁性材料，在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。

3.2離子交換法

離子交換法是利用離子交換劑中的可交換基因與廢水中的重金屬離子交換能力的不同來分離的方法。常用的離子交換劑有陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、螯合樹脂、腐殖酸樹脂等。離子交換法可對廢水中的重金屬離子選擇性的分離，通過再生回收再生液，可實現(xiàn)重金屬離子的回收，還具有交換容量大、吸附-再生可逆性好等優(yōu)點，但適用范圍有限，且容易造成二次污染。

3.3膜分離法

膜分離法是利用一種特殊的半透膜，在外界壓力作用下，不改變?nèi)芤旱幕瘜W(xué)形態(tài)使溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離和濃縮的方法。根據(jù)膜的不同可以分為擴(kuò)散滲析、電滲析、反滲透、液膜、納濾、超濾等。膜分離技術(shù)具有能耗低、無相變、操作簡單、無二次污染、分離產(chǎn)物易回收等優(yōu)點，目前已在國內(nèi)外重金屬廢水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。

3.4吸附法

吸附法是利用多孔性吸附劑表面的各種活性基團(tuán)與廢水的重金屬離子形成離子鍵或共價鍵將重金屬離子吸附于吸附劑表面，從而達(dá)到吸附金屬離子的目的。活性炭是傳統(tǒng)常用的吸附劑，具有巨大的比表面積，對重金屬的吸附能力強(qiáng)、去除率高。

3.5生物法

生物法就是利用微生物或植物的絮凝、吸附、積累及富集等作用將重金屬離子從水中分離出來或降低其毒性，從而達(dá)到重金屬廢水治理的目的。根據(jù)生物去除重金屬離子的機(jī)理不同可分為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學(xué)法以及植物修復(fù)法。

4.結(jié)語

綜上所述，隨著政府與公眾對重金屬廢水污染的重視，如何進(jìn)行有效的污染物控制并回收有毒有害的金屬成分，減少對環(huán)境的危害已成為目前亟待解決的問題。從技術(shù)角度出發(fā)，今后的發(fā)展趨勢將集中在新興技術(shù)的開發(fā)與多種技術(shù)的集成與交叉方面，并且生物技術(shù)將成為主導(dǎo)方法，相信生物法在今后的重金屬廢水污染治理領(lǐng)域會有更大的發(fā)展。