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重金属废水处理技术

　随着金属电镀设备，采矿业，化肥工业，制革厂，电池，造纸工业和农药等行业的快速发展，大量含重金属废水被排放到环境中，从而导致一系列环境问题的发生。与有机污染物不同，重金属不可生物降解且倾向于在生物体中积累。目前我国重金属废水主要来自于工业废水，多种重金属离子包括锌、铜、镍、汞、镉和铅。本文针对重金属废水处理的化学处理法、物理处理法和生物处理法进行了分析。

　　1、化学处理法

　　1.1 化学沉淀法

　　化学沉淀法由于操作简单且成本低廉，已成为迄今为止工业中使用最广泛的技术。该技术原理主要为化学物质与重金属离子反应形成不溶性沉淀物，通过沉降或过滤将形成的沉淀物与水分离，从而达到去除重金属的目的。常规的化学沉淀方法包括氢氧化物沉淀和硫化物沉淀。氢氧化物沉淀具有操作简单，成本低且pH易于控制等特点。该方法主要使用石灰石材料作为投加药剂，应用价值高，药剂获取方便且价格低廉，废水处理流程简单，适合化学法进行重金属废水处理中进行应用与推广。硫化物沉淀也是处理有毒重金属离子的有效方法。使用硫化物的主要优点之一是金属硫化物沉淀的溶解度显著低于氢氧化物沉淀。硫化物沉淀非两性物质，可在较宽的pH范围内实现重金属的高效去除，并且还表现出较好的增稠和脱水特性。

　　1.2 电化学法

　　电化学法的主要作用机制为电解，即金属离子发生氧化还原反应后富集到电解材料的阴阳两极，以此快速进行重金属的去除与收集处理。收集到的重金属具有较强的利用价值，回收之后便可再次使用。目前电化学处理法的具体技术包括有微电解生物法、高压脉冲电凝法等，高压脉冲电凝法在全世界很多国家均有应用，该技术除了采用电解原理，还会用到高电压小电流，以此能够对电能进行有效转化，使之成为化学能，实现无机、有机物的氧化还原反应，而后再对水体中含有的磷酸盐、铬、铜、锌等重金属元素作以凝聚、沉淀以及去除处理。该种方法在应用时具有反应时间快、便于操作、废水处理成本低、不会对环境造成二次污染以及技术适用范围广的优点，又被称之为环境友好型废水处理技术。

　　2、物理处理法

　　2.1 离子交换法

　　离子交换法能高效快速地去除废水中的重金属。离子交换树脂，无论是合成树脂还是天然固体树脂，都具有将阳离子与废水中的金属交换的特定能力。最常见的阳离子交换剂是具有磺酸基团的强酸性树脂(-SO3H)和具有羧酸基团的弱酸性树脂(-COOH)。树脂的磺酸基或羧基中的氢离子可用作金属阳离子的可交换离子。当含有重金属的溶液通过阳离子柱时，金属离子将通过以下离子交换过程交换树脂上的氢离子：

　　目前该技术多在电镀厂废水处理中应用，处理废水的容量较大，处理后的水质较好，回收得到的重金属资源较多，电镀废水治理后的水质达标。但是该方法使用时须注意离子交换剂的使用质量，若发生氧化反应，则表明交换剂失效，需要重新制备与购买，由此造成的重金属废水处理成本偏高，此项废水处理技术的经济价值一般。

　　2.2 吸附法

　　吸附处理被认为是重金属废水处理中有效且经济的方法。吸附过程提供了设计和操作的灵活性，并且可以产生高质量的经处理的流出物。另外，因为吸附有时是可逆的，所以吸附剂可以通过合适的解吸过程再生。以往使用效果理想的吸附材料为活性炭，置于废水中能够对多种重金属进行吸附，处理后的废水含有的重金属明显减少。虽然此种材料应用价值高，但是由于活性炭材料的价格高昂，严重制约着活性炭在诸多工厂废水处理中的利用率。随着科学技术的发展进步，科研人员基于成本控制的角度再次研制出了壳聚糖材料，该材料对水体中重金属具有较大的吸附量，不会对环境产生二次污染。还可以采用固体废渣材料，对其进行改造再利用，同样具有较好的吸附能力。

　　2.3 膜分离技术

　　采用不同类型膜材料进行分离显示出对重金属去除的巨大前景。该技术将膜附着于将要进行重金属分离处理的废水之上，通过施加一定的压力，借助于浓缩、分离等手段去除重金属。其中电渗析方法处理废水期间，需要借助于直流电场进行水、重金属离子之间的分离;隔膜电解法则需要事先对于电解装置应用膜进行分隔处理，将阴阳极分开，以此再电解处理废水即可。然而，这两种处理技术应用时存在着腐蚀、固结水垢等问题，因此在应用过程中有一定的局限性。

　　3、生物处理法

　　3.1 植物处理法

　　植物自然生长或培育可去除废水中的重金属。其一为直接作用技术，即针对水中的铁离子、铜离子等重金属可以栽种灯芯草、芦苇等植物进行富集性的吸收处理;可以在水中栽种凤眼莲植物来去除水中的汞离子;对于其它一些水体重金属可以借助香蒲植物进行根部的聚集吸收，所以一些重金属废水可以采用直接种植植物形式进行重金属离子吸收处理。其二为间接作用技术，即将植物作为媒介，间接的达到清除水中重金属离子的目的。例如植物根系具有释氧功能，借助此项功能便可以对栽种植物区域周边的废水好氧情况作以优化处理，以便水体中可以生成好氧微生物群落，待发挥出凝絮作用后便可以实现重金属沉淀在水体之下或去除部分重金属的目的。再比如栽种于水中的很多植物有着较为发达的根系，这些根系能够为水中微生物的良好生长构建一个极佳的栖息环境，进而借助微生物对水中的相关重金属离子进行降解处理。

　　3.2 动物处理法

　　当前该种处理技术为一种新型的处理技术，但是对其进行的研究还处于可行性阶段，初步发现废水中的锌离子、镉离子可以与无脊椎动物发生反应，在此类动物作用下金属离子可以大量富集在动物体内;河蚌等生物在铜离子、锌离子等重金属处理时具备可行性。

　　3.3 微生物处理法

　　微生物处理法最常用的方法为活性污泥法，活性污泥中的微生物材料易获得、价格低廉，可以从稀溶液中进行大量的制备，从而能够对质量较大的重金属废水进行治理;同时天然高分子材料可以通过微生物来获得，进而使用此种分子材料来凝聚重金属，最终使其可以沉淀于废水中。当前很多工厂在排放重金属污水前，会使用生物硫化微生物处理技术对废水提前进行净化，待水中含有的重金属总量明显减少之后，便可以排水。

　　4、结语

　　近年来，科研人员参考先进的科学技术研究出了诸多重金属废水处理技术，在实际应用中取得了理想的应用效果，但由于不同的处理技术有着不同的适用条件以及处理效果，需要重金属废水处理人员能够对处理技术有关的内容进行综合把握，以便在处理污水时可以合理选取适合的处理技术有效净化水体，待水体中的重金属含量符合排放标准之后，再将废水排出去，以此提升重金属废水治理的有效性，确保自然生态环境质量的良好。

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