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重金屬廢水處理技術

　隨著金屬電鍍設備，采礦業，化肥工業，制革廠，電池，造紙工業和農藥等行業的快速發展，大量含重金屬廢水被排放到環境中，從而導致一系列環境問題的發生。與有機污染物不同，重金屬不可生物降解且傾向于在生物體中積累。目前我國重金屬廢水主要來自于工業廢水，多種重金屬離子包括鋅、銅、鎳、汞、鎘和鉛。本文針對重金屬廢水處理的化學處理法、物理處理法和生物處理法進行了分析。

　　1、化學處理法

　　1.1 化學沉淀法

　　化學沉淀法由于操作簡單且成本低廉，已成為迄今為止工業中使用最廣泛的技術。該技術原理主要為化學物質與重金屬離子反應形成不溶性沉淀物，通過沉降或過濾將形成的沉淀物與水分離，從而達到去除重金屬的目的。常規的化學沉淀方法包括氫氧化物沉淀和硫化物沉淀。氫氧化物沉淀具有操作簡單，成本低且pH易于控制等特點。該方法主要使用石灰石材料作為投加藥劑，應用價值高，藥劑獲取方便且價格低廉，廢水處理流程簡單，適合化學法進行重金屬廢水處理中進行應用與推廣。硫化物沉淀也是處理有毒重金屬離子的有效方法。使用硫化物的主要優點之一是金屬硫化物沉淀的溶解度顯著低于氫氧化物沉淀。硫化物沉淀非兩性物質，可在較寬的pH范圍內實現重金屬的高效去除，并且還表現出較好的增稠和脫水特性。

　　1.2 電化學法

　　電化學法的主要作用機制為電解，即金屬離子發生氧化還原反應后富集到電解材料的陰陽兩極，以此快速進行重金屬的去除與收集處理。收集到的重金屬具有較強的利用價值，回收之后便可再次使用。目前電化學處理法的具體技術包括有微電解生物法、高壓脈沖電凝法等，高壓脈沖電凝法在全世界很多國家均有應用，該技術除了采用電解原理，還會用到高電壓小電流，以此能夠對電能進行有效轉化，使之成為化學能，實現無機、有機物的氧化還原反應，而后再對水體中含有的磷酸鹽、鉻、銅、鋅等重金屬元素作以凝聚、沉淀以及去除處理。該種方法在應用時具有反應時間快、便于操作、廢水處理成本低、不會對環境造成二次污染以及技術適用范圍廣的優點，又被稱之為環境友好型廢水處理技術。

　　2、物理處理法

　　2.1 離子交換法

　　離子交換法能高效快速地去除廢水中的重金屬。離子交換樹脂，無論是合成樹脂還是天然固體樹脂，都具有將陽離子與廢水中的金屬交換的特定能力。最常見的陽離子交換劑是具有磺酸基團的強酸性樹脂(-SO3H)和具有羧酸基團的弱酸性樹脂(-COOH)。樹脂的磺酸基或羧基中的氫離子可用作金屬陽離子的可交換離子。當含有重金屬的溶液通過陽離子柱時，金屬離子將通過以下離子交換過程交換樹脂上的氫離子：

　　目前該技術多在電鍍廠廢水處理中應用，處理廢水的容量較大，處理后的水質較好，回收得到的重金屬資源較多，電鍍廢水治理后的水質達標。但是該方法使用時須注意離子交換劑的使用質量，若發生氧化反應，則表明交換劑失效，需要重新制備與購買，由此造成的重金屬廢水處理成本偏高，此項廢水處理技術的經濟價值一般。

　　2.2 吸附法

　　吸附處理被認為是重金屬廢水處理中有效且經濟的方法。吸附過程提供了設計和操作的靈活性，并且可以產生高質量的經處理的流出物。另外，因為吸附有時是可逆的，所以吸附劑可以通過合適的解吸過程再生。以往使用效果理想的吸附材料為活性炭，置于廢水中能夠對多種重金屬進行吸附，處理后的廢水含有的重金屬明顯減少。雖然此種材料應用價值高，但是由于活性炭材料的價格高昂，嚴重制約著活性炭在諸多工廠廢水處理中的利用率。隨著科學技術的發展進步，科研人員基于成本控制的角度再次研制出了殼聚糖材料，該材料對水體中重金屬具有較大的吸附量，不會對環境產生二次污染。還可以采用固體廢渣材料，對其進行改造再利用，同樣具有較好的吸附能力。

　　2.3 膜分離技術

　　采用不同類型膜材料進行分離顯示出對重金屬去除的巨大前景。該技術將膜附著于將要進行重金屬分離處理的廢水之上，通過施加一定的壓力，借助于濃縮、分離等手段去除重金屬。其中電滲析方法處理廢水期間，需要借助于直流電場進行水、重金屬離子之間的分離;隔膜電解法則需要事先對于電解裝置應用膜進行分隔處理，將陰陽極分開，以此再電解處理廢水即可。然而，這兩種處理技術應用時存在著腐蝕、固結水垢等問題，因此在應用過程中有一定的局限性。

　　3、生物處理法

　　3.1 植物處理法

　　植物自然生長或培育可去除廢水中的重金屬。其一為直接作用技術，即針對水中的鐵離子、銅離子等重金屬可以栽種燈芯草、蘆葦等植物進行富集性的吸收處理;可以在水中栽種鳳眼蓮植物來去除水中的汞離子;對于其它一些水體重金屬可以借助香蒲植物進行根部的聚集吸收，所以一些重金屬廢水可以采用直接種植植物形式進行重金屬離子吸收處理。其二為間接作用技術，即將植物作為媒介，間接的達到清除水中重金屬離子的目的。例如植物根系具有釋氧功能，借助此項功能便可以對栽種植物區域周邊的廢水好氧情況作以優化處理，以便水體中可以生成好氧微生物群落，待發揮出凝絮作用后便可以實現重金屬沉淀在水體之下或去除部分重金屬的目的。再比如栽種于水中的很多植物有著較為發達的根系，這些根系能夠為水中微生物的良好生長構建一個極佳的棲息環境，進而借助微生物對水中的相關重金屬離子進行降解處理。

　　3.2 動物處理法

　　當前該種處理技術為一種新型的處理技術，但是對其進行的研究還處于可行性階段，初步發現廢水中的鋅離子、鎘離子可以與無脊椎動物發生反應，在此類動物作用下金屬離子可以大量富集在動物體內;河蚌等生物在銅離子、鋅離子等重金屬處理時具備可行性。

　　3.3 微生物處理法

　　微生物處理法最常用的方法為活性污泥法，活性污泥中的微生物材料易獲得、價格低廉，可以從稀溶液中進行大量的制備，從而能夠對質量較大的重金屬廢水進行治理;同時天然高分子材料可以通過微生物來獲得，進而使用此種分子材料來凝聚重金屬，最終使其可以沉淀于廢水中。當前很多工廠在排放重金屬污水前，會使用生物硫化微生物處理技術對廢水提前進行凈化，待水中含有的重金屬總量明顯減少之后，便可以排水。

　　4、結語

　　近年來，科研人員參考先進的科學技術研究出了諸多重金屬廢水處理技術，在實際應用中取得了理想的應用效果，但由于不同的處理技術有著不同的適用條件以及處理效果，需要重金屬廢水處理人員能夠對處理技術有關的內容進行綜合把握，以便在處理污水時可以合理選取適合的處理技術有效凈化水體，待水體中的重金屬含量符合排放標準之后，再將廢水排出去，以此提升重金屬廢水治理的有效性，確保自然生態環境質量的良好。

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