【污師寶典】重金屬污水處理工藝大集錦
在環(huán)境與人類健康領(lǐng)域，重金屬主要指汞(Hg)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、砷(As)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鈷(Co)、鎳(Ni)等重金屬。他們以不同的形態(tài)存在于環(huán)境之中，并在環(huán)境中遷移、積累。采礦、冶金、化工等行業(yè)是水體中主要的人為污染源。重金屬在食物鏈中的過量富集會對自然環(huán)境和人體健康造成很大的危害。有效處理水體中過量的重金屬，能夠有效降低食物鏈中各種動植物體內(nèi)重金屬的含量，從而減輕對人類的危害。為此，人們通過實踐，提出了一些治理重金屬廢水的方法。
1化學(xué)沉淀法
氫氧化物沉淀法
往重金屬廢水中加入堿性溶液，利用OH-與重金屬離子反應(yīng)生成難溶的金屬氫氧化物沉淀，通過過濾予以分離。氫氧化物沉淀法包括分步沉淀法和一次沉淀法兩種。分步沉淀法是分段加入石灰乳，利用不同的金屬氫氧化物在不同的pH值下沉淀析出的特性，依次回收各種金屬氫氧化物。一次沉淀法則是一次性投加石灰乳，使溶液達到額定的pH值，從而使廢水中的各種重金屬離子同時以氫氧化物沉淀的形式析出。
硫化物沉淀法
將重金屬廢水pH值調(diào)節(jié)為一定堿性后，再通過向重金屬廢水中投加硫化鈉或硫化鉀等硫化物，或者直接通入硫化氫氣體，使重金屬離子同硫離子反應(yīng)生成難溶的金屬硫化物沉淀，然后被過濾分離。由于金屬硫化物的溶度積比相應(yīng)的金屬氫氧化物的溶度積小得多，因此，硫化物沉淀法比氫氧化物沉淀法具有更多的優(yōu)點，比如沉渣量少，容易脫水，沉渣金屬品位高，有利于金屬的回收。可是硫化物沉淀法也有不足之處，比方說硫化物結(jié)晶比較細小，難以沉降，因而應(yīng)用也不是很廣。
還原沉淀法
這種方法的原理是，用還原劑將重金屬廢水中的重金屬離子還原為金屬單質(zhì)或者價態(tài)較低的金屬離子，先將金屬過濾收集，然后再往處理液中加入石灰乳，使得還原態(tài)的重金屬離子以氫氧化物的形式沉淀收集。銅和汞等的回收可以利用這種方法，該法也常用于含鉻廢水的處理。較常使用的還原劑有硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、鐵粉等。
絮凝浮選沉淀法
通過添加絮凝劑使得重金屬廢水中的小膠體顆粒穩(wěn)定性變差，聚集形成大顆粒膠體物質(zhì)，最終通過重力作用沉淀下來。為增大膠體顆粒的尺寸，采用浮選的辦法，用于將不穩(wěn)定的膠體粒子變?yōu)楣滔嘈跄�。這一浮選過程一般包括兩個重要的步驟，一是調(diào)節(jié)pH值，二是加入含鐵或鋁鹽的絮凝劑，以克服離子間靜電排斥導(dǎo)致的穩(wěn)定作用。
鋇鹽沉淀法
鋇鹽沉淀法是利用置換反應(yīng)原理，用碳酸鋇，氯化鋇等鋇鹽與廢水中的重金屬離子反應(yīng)，形成溶解度小的鋇鹽使其沉淀下來，再利用石膏過濾，將殘余的鋇離子去除。這種方法主要用于去除六價鉻離子，通過石膏回收后，廢水可回用，還可以回收鉻酸。
鐵氧體法
鐵氧體法是日本電氣公司(NEC)研究出的一種從廢水中去除重金屬離子的新方法。做法是：在含重金屬離子的廢水中加入鐵鹽，利用共沉法從廢水中制取鐵氧體粉末。
鐵氧體法可一次去除廢水中多種重金屬離子，鐵氧體沉淀不再溶解。鐵氧體法處理重金屬廢水效果好，投資省，設(shè)備簡單，沉渣量少，且化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定。在自然條件下，一般不易造成二次污染。
鐵氧體法捕集金屬離子的機理是通過晶格取代的方式而非一般的化學(xué)反應(yīng)，因此有可能突破溶度積常數(shù)的限制而同時對多種重金屬離子產(chǎn)生作用，特別適用于處理工業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的含多種重金屬離子的廢水。
2物理處理法
物理吸附法
活性炭是最早使用的吸附劑，也是目前使用最廣泛的吸附劑。之所以能夠進行物理吸附，是因為活性炭具有高的比表面積以及高度發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)。后來在此基礎(chǔ)上又出現(xiàn)了活性炭纖維等衍生物，去除效率高，但價格比較昂貴。能夠用于物理吸附的材料還有各種礦物質(zhì)以及分子篩等。
樹脂吸附法
環(huán)保是樹脂吸附法的一個重要的特點，這種方法能夠分離、純化、回收重金屬，效果顯著。主要是由于樹脂中含有各種活性基團，比較典型的有羥基、羧基、氨基等，能夠與重金屬離子進行螯合，因而這些功能性樹脂材料能有效的吸附重金屬離子。根據(jù)活性基團的種類不同，分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。
膜分離法
膜分離技術(shù)是利用一種特殊的半透膜，在外界壓力的作用下，不改變?nèi)芤褐谢瘜W(xué)形態(tài)的基礎(chǔ)上，將溶劑和溶質(zhì)進行分離或濃縮的方法，包括電滲析和隔膜電解。電滲析是在直流電場作用下，利用陰陽離子交換膜對溶液陰陽離子選擇透過性使水溶液中重金屬離子與水分離的一種物理化學(xué)過程。隔膜電解是以膜隔開電解裝置的陽極和陰極而進行電解的方法，實際上是把電滲析與電解組合起來的一種方法。上述方法在運行中都遇到了電極極化、結(jié)垢和腐蝕等問題。
離子交換法
用離子交換樹脂把廢水中的重金屬離子交換出來，從而除去重金屬離子。不過，離子交換樹脂價格昂貴，其再生費用也比較高，所以，在廢水處理中使用很少。但對于少量有回收價值的有毒金屬來說是個不錯的方法。
離子交換技術(shù)在治理重金屬工業(yè)廢水的同時可實現(xiàn)金屬的回收利用，具有較高的經(jīng)濟合理性，對增加可利用資源和改善環(huán)境質(zhì)量具有十分重要的意義。但要擴大該技術(shù)在廢水處理方面的應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)提高樹脂的強度和耐用性，使之連續(xù)使用較長時間。加強交換設(shè)備和樹脂的規(guī)范化工作，為該技術(shù)的普及應(yīng)用創(chuàng)造條件。
3電化學(xué)處理技術(shù)
電解法
電解法的主要原理，是對重金屬廢水進行電解時，重金屬離子在陰極得到電子被還原，這些重金屬要么沉淀在電極表面，要么沉淀到反應(yīng)槽底部，從而起到降低廢水中重金屬含量的效果。
電解法是利用金屬的電化學(xué)性質(zhì)，金屬離子在電解時能夠從相對高濃度的溶液中分離出來，然后加以利用。電解法主要用于電鍍廢水的處理，這種方法的缺點是水中的重金屬離子濃度不能降的很低。所以，電解法不適于處理較低濃度的含重金屬離子的廢水。
電沉積法
這種方法的原理是，在傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀方法中，加入電壓，通過改變?nèi)芤旱碾妱�，促進重金屬離子更好地沉淀。電沉積在酸性和堿性廢液中都適用。
4生物處理法
生物吸附法
近些年來，很多研究者將各種生物(如植物、細菌、真菌、藻類以及酵母)經(jīng)處理加工成生物吸附劑，用于處理含重金屬廢水。生物體具有特定的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及成分特征，而生物吸附法的主要原理，就是利用生物體的這些特性來吸附溶于水中的重金屬離子。生物吸附法具有幾個特點：①生物吸附劑可以降解，一般不會發(fā)生二次污染;②來源廣泛，容易獲取并且價格便宜;③生物吸附劑容易解析，能夠有效地回收重金屬。
生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物，進行絮凝沉淀的一種除污方法。微生物絮凝劑是由微生物自身構(gòu)成的，具有高效絮凝作用的天然高分子物，它的主要成分是糖蛋白、粘多糖、纖維素和核酸等。由于多數(shù)微生物具有一定線性結(jié)構(gòu)，有的表面具有較高電荷或較強的親水性，能與顆粒通過各種作用相結(jié)合，起到很好的絮凝效果。目前開發(fā)出具有絮凝作用的微生物有細菌、霉菌、放線菌、酵母菌和藻類等共17種。其中對重金屬有絮凝作用的有12種。用微生物絮凝法處理廢水安全方便無毒、不產(chǎn)生二次污染、絮凝效果好，且微生物生長快、易于實現(xiàn)工業(yè)化等特點。此外，微生物可以通過遺傳工程、馴化或構(gòu)造出具有特殊功能的菌株。因此微生物絮凝法具有廣闊的發(fā)展前景。
植物修復(fù)法
植物修復(fù)法是指利用高等植物通過吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金屬含量， 以達到治理污染、修復(fù)環(huán)境的目的。植物修復(fù)法是利用生態(tài)工程治理環(huán)境的一種有效方法，它是生物技術(shù)處理企業(yè)廢水的一種延伸。
