重金屬廢水處理與循環(huán)利用技術(shù)淺析

李海涵

（赤峰市環(huán)境科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

人類的發(fā)展其實就是一個不斷改造自然的過程，隨著社會的發(fā)展，采礦、冶煉、造紙、化肥、農(nóng)藥等行業(yè)不斷發(fā)展，由于缺乏合理的管控，大量重金屬含量超標(biāo)的廢水被排放到外界，引起了一系列環(huán)境問題[1]。據(jù)調(diào)查，工業(yè)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(zhì)會在生物體內(nèi)積累，無法被降解。為了保護(hù)自然環(huán)境，保障人類生命健康，加強(qiáng)對于重金屬廢水處理與循環(huán)利用技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，已是刻不容緩。

1 化學(xué)處理法

（1）化學(xué)沉淀法?；瘜W(xué)沉淀法是指在重金屬廢水中加入化學(xué)沉淀劑，令二者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成沉淀后，以過濾、離心等方法分離出沉淀物的過程。現(xiàn)階段，常用的化學(xué)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(zhuǎn)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]?；瘜W(xué)沉淀法是一種傳統(tǒng)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(yīng)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(xué)法。電化學(xué)法通過電解的方式，使金屬離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，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(nèi)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(huán)境污染，是一種環(huán)境友好型廢水處理技術(shù)?，F(xiàn)階段，應(yīng)用較為廣泛的電化學(xué)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(lián)用了電解原理及高壓小電流，可實現(xiàn)電能到化學(xué)能間的高效轉(zhuǎn)化，使得廢水中的無機(jī)物、有機(jī)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，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(zhì)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(tǒng)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(zhì)吸附效果好，但是吸附容量有限，且成本較高，實用性較差?；谏鲜鲈?，科學(xué)工作者從尋找新型廉價吸附材料，以及對傳統(tǒng)吸附劑進(jìn)行改造的角度，研發(fā)出了高分子吸劑（木質(zhì)素類、殼聚糖類)、納米復(fù)合吸附材料、礦物吸附劑、碳基吸附劑等新型吸附劑[3]。研發(fā)過程中，科學(xué)工作者將目光聚焦與工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)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(nóng)業(yè)廢棄物為例，秸稈、稻殼、果皮中富含生物質(zhì)纖維素，這些纖維素中含有的官能團(tuán)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(dá)到重金屬廢水處理的目標(biāo)。

（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(fā)生離子交換，使重金屬離子形成新化合物經(jīng)絡(luò)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(zhì)、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(jīng)水體經(jīng)處理水質(zhì)顯著改善，重金屬回收效率高，不過，這一方法操作相對復(fù)雜，運行費用高，不適用于大規(guī)模的水處理。

（3）膜分離技術(shù)。膜分離法是一種讓重金屬廢水經(jīng)壓力驅(qū)動下流經(jīng)半透膜的工藝，經(jīng)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(jīng)濃縮純化后可再次利用。現(xiàn)階段，有關(guān)于膜分離技術(shù)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(yīng)用殼聚糖-超濾技術(shù)，試驗結(jié)果表明，在最佳反應(yīng)條件下，Pb2+去除率高達(dá)96.6，Cd2+去除率高達(dá)96.26%；Figoli等人在As5+廢水處理中采用商業(yè)納米過濾膜NF90、N30F，發(fā)現(xiàn)當(dāng)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(shù)具有選擇性高、截留率高、能耗低的優(yōu)點，可循環(huán)利用，且不會產(chǎn)生廢渣，發(fā)展前景廣闊，但是從目前看來，其工藝過于復(fù)雜，適用范圍窄，仍需進(jìn)一步改進(jìn)。

3 生物處理法

（1）微生物處理法?，F(xiàn)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(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)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(biāo)，就可以采用生物硫化微生物處理技術(shù)，進(jìn)行廢水治理，待其中重金屬含量達(dá)標(biāo)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(shù)。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?shù)瓤梢晕砧F離子、銅離子，鳳眼蓮可以去除汞離子；②間接作用技術(shù)。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(chǎn)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(fā)達(dá)的根系，為水體中的微生物創(chuàng)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(jīng)科學(xué)工作者研究發(fā)現(xiàn)，廢水中的鋅離子、鎘離子可以與無脊椎動物發(fā)生反應(yīng)，大量富集與動物體內(nèi)，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(zhì)，使其達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)[5]。

4 結(jié)語

隨著工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)，工業(yè)廢水排放總量不斷增長，造成了極其嚴(yán)重的環(huán)境污染，嚴(yán)重危害到人類的生命。工業(yè)廢水中含有不少重金屬，而這些物質(zhì)嚴(yán)重危害人類安全，比如說鋅，過量攝入會引發(fā)皮膚過敏、貧血等不良反應(yīng)；銅，過量攝入會引發(fā)痙攣、抽搐等不良反應(yīng)，有一定致死性；鎳，為致癌物質(zhì)，過量攝入會損害腎、肺功能。為了實現(xiàn)人與自然的和諧相處，實現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)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(shù)，降低水體重金屬含量，再將之排出，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。