重金属废水处置技术工艺.docx

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重金属废水处置技术工艺

重金属废水处置技术工艺

重金属废水常见于电镀、电子工业和冶金工业，尤其是电镀、电子工业废水，它的成份超级复杂，除含氰（CN-）废水和酸碱废水外，依照重金属废水中所含重金属元素进行分类，一样能够分为含铬（Cr）废水、含镍（Ni）废水、含镉（Cd）废水、含铜（Cu）废水、含锌（Zn）废水、含金（Au）废水、含银（Ag）废水等。

关于重金属废水，由于其对自然环境危害大，因此国内外普遍十分重视此类废水的处置，研究出多种治理技术。

通过对其治理，采取将有毒化为无毒、将有害转化为无害，而且回收其中的珍贵金属，将净化后的废水循环利用等方法，排除和减少重金属的排放量。

随着电镀、电子工业的快速进展和环保要求的日趋提高，目前，此类行业已慢慢采纳清洁生产工艺、总量操纵和循环经济整合时期，资源回收利用和闭路循环是重金属废水处置进展的主流方向。

一、处置特点和大体原那么　

废水中的重金属是各类经常使用方式不能分解破坏的，而只能转移它们的存在位置和转变它们的物理和化学形态。

例如，经化学沉淀处置后，废水中的重金属从溶解的离子状态转变成难溶性化合物而沉淀下来，从水中转移到污泥中；经离子互换处置后，废水中的金属离子转移到离子互换树脂上；经再生后又从离子互换树脂上转移到再生废液中。

总之，重金属废水经处置后形成两种产物，一是大体上脱除重金属的处置水，一是重金属的浓缩产物。

重金属浓度低于排放标准的处置水能够排放；若是符合生产工艺用水要求，最好回用。

浓缩产物中的重金属多数有利用价值，应尽可能回收利用；没有回收价值的，要加以无害化处置。

重金属废水的治理，必需采纳综合方法。

第一，最全然的是改革生产工艺，不用或少用毒性大的重金属；第二是在利用重金属的生产进程中采纳合理的工艺流程和完善的生产设备，实行科学的生产治理和运行操作，减少重金属的耗用量和随废水的流失量；在此基础上对数量少、浓度低的废水进行有效的处置。

重金属废水应当在产生地址当场处置，不同其他废水混合，以避免使处置复杂化。

更不该当不经处置直接排入城市下水道，同城市污水混合进入污水处置厂。

若是用含有重金属的污泥和废水作为肥料和浇灌农田，会使土壤受污染，造成重金属在农作物中积蓄。

在农作物中富集系数最高的重金属是镉、镍和锌，而在水生生物中富集系数最高的重金属是汞、锌等。

二、重金属废水的经常使用途理技术

1化学沉淀

化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变成不溶于水的重金属化合物的方式，包括中和沉法和硫化物沉淀法等。

中和沉淀法

在含重金属的废水中加入碱进行中和反映，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。

中和沉淀法操作简单，是经常使用的处置废水方式。

实践证明在操作中需要注意以下几点：

（1）中和沉淀后，废水中假设pH值高，需要中和处置后才可排放；

（2）废水中常常有多种重金属共存，当废水中含有Zn、Pb、Sn、Al等两性金属时，pH值偏高，可能有再溶解偏向，因此要严格操纵pH值，实行分段沉淀；

（3）废水中有些阴离子如：

卤素、氰根、腐植质等有可能与重金属形成络合物，因此要在中和之前需通过预处置；

（4）有些颗粒小，不易沉淀，那么需加入絮凝剂辅助沉淀生成。

硫化物沉淀法

加入硫化物沉淀剂使废水中重金属离子生成硫化物沉淀后从废水中去除的方式。

与中和沉淀法相较，硫化物沉淀法的优势是：

重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，反映时最正确pH值在7—9之间，处置后的废水不用中和。

硫化物沉淀法的缺点是：

硫化物沉淀物颗粒小，易形成胶体；硫化物沉淀剂本身在水中残留，遇酸生成硫化氢气体，产生二次污染。

为了避免二次污染问题，英国学者研究出了改良的硫化物沉淀法，即在需处置的废水中有选择性的加入硫化物离子和另一重金属离子（该重金属的硫化物离子平稳浓度比需要除去的重金属污染物质的硫化物的平稳浓度高）。

由于加进去的重金属的硫化物比废水中的重金属的硫化物更易溶解，如此废水中原有的重金属离子就比添加进去的重金属离子先分离出来，同时能够有效地幸免硫化氢的生成和硫化物离子残留的问题。

2氧化还原处置

化学还原法

电镀废水中的Cr要紧以Cr6+离子形态存在，因此向废水中投加还原剂将Cr6+还原成微毒的Cr3+后，投加石灰或NaOH产生Cr（OH）3沉淀分离去除。

化学还原法治理电镀废水是最先应用的治理技术之一，在我国有着普遍的应用，其治理原理简单、操作易于把握、能经受大水量和高浓度废水冲击。

依照投加还原剂的不同，可分为FeSO4法、NaHSO3法、铁屑法、SO2法等。

应用化学还原法处置含Cr废水，碱化时一样用石灰，但废渣多；用NaOH或Na2CO3，那么污泥少，但药剂费用高，处置本钱大，这是化学还原法的缺点。

铁氧体法

铁氧体技术是依照生产铁氧体的原理进展起来的。

在含Cr废水中加入过量的FeSO4，使Cr6+还原成Cr3+，Fe2+氧化成Fe3+，调剂pH值至8左右，使Fe离子和Cr离子产生氢氧化物沉淀。

通入空气搅拌并加入氢氧化物不断反映，形成铬铁氧体。

其典型工艺有间歇式和持续式。

铁氧体法形成的污泥化学稳固性高，易于固液分离和脱水。

铁氧体法除能处置含Cr废水外，专门适用于含重金属离子种类较多的电镀混合废水。

我国应用铁氧体法已经有几十年历史，处置后的废水能达到排放标准，在国内电镀工业中应用较多。

铁氧体法具有设备简单、投资少、操作简便、不产生二次污染等优势。

但在形成铁氧体进程中需要加热（约70oC），能耗较高，处置后盐度高，而且有不能处置含Hg和络合物废水的缺点。

电解法

电解法处置含Cr废水在我国已经有二十连年的历史，具有去除率高、无二次污染、所沉淀的重金属可回收利用等优势。

大约有30多种废水溶液中的金属离子可进行电沉积。

电解法是一种比较成熟的处置技术，能减少污泥的生成量，且能回收Cu、Ag、Cd等金属，已应用于废水的治理。

只是电解法本钱比较高，一样经浓缩后再电解经济效益较好。

最近几年来，电解法迅速进展，并对铁屑内电解进行了深切研究，利用铁屑内电解原理研制的动态废水处置装置对重金属离子有专门好的去除成效。

另外，高压脉冲电凝系统（HighVoltageElectrocagulationSystem）为现今世界新一代电化学水处置设备，对表面处置、涂装废水和电镀混合废水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有显著的治理成效。

高压脉冲电凝法比传统电解法电流效率提高20%—30%；电解时刻缩短30%—40%；节省电能达到30%—40%；污泥产生量少；对重金属去除率可达96%一99%。

3溶剂萃取分离

溶剂萃取法是分离和净化物质经常使用的方式。

由于液一液接触，可持续操作，分离成效较好。

利用这种方式时，要选择有较高选择性的萃取剂，废水中重金属一样以阳离子或阴离子形式存在，例如在酸性条件下，与萃取剂发生络合反映，从水相被萃取到有机相，然后在碱性条件下被反萃取到水相，使溶剂再生以循环利用。

这就要求在萃取操作时注意选择水相酸度。

尽管萃取法有较大优越性，但是溶剂在萃取进程中的流失和再生进程中能源消耗大，使这种方式存在必然局限性，应用受到专门大的限制。

4吸附法

吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方式。

利用吸附法处置电镀重金属废水的吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖树脂等。

活性炭装备简单，在废水治理中应用普遍，但活性炭再生效率低，处置水质很难达到回用要求，一样用于电镀废水的预处置。

腐植酸类物质是比较廉价的吸附剂，把腐植酸做成腐植酸树脂用以处置含Cr、含Ni废水已有成功体会。

有相关研究说明，壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂，壳聚糖树脂交联后，可重复利用10次，吸附容量没有明显降低。

利用改性的海泡石治理重金属废水对Pb2+、Hg2+、Cd2+有专门好的吸附能力，处置后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准。

还有文献报导蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂，铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr6+的去除率达到99%，出水中Cr6+含量低于国家排放标准，具有实际应用前暑。

5膜分离法

膜分离法是利用高分子所具有的选择性来进行物质分离的技术，包括电渗析、反渗透、膜萃取、超过滤等。

用电渗析法处置电镀工业废水，处置后废水组成不变，有利于回槽利用。

含Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等金属离子废水都适宜用电渗析处置，已有成套设备。

反渗透法已大规模用于镀Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金属废水处置。

采纳反渗透法处置电镀废水，已处置水能够回用，实现闭路循环。

液膜法治理电镀废水的研究报导很多，有些领域液膜法已由基础理论研究进入到初步工业应历时期，如我国和奥地利均用乳状液膜技术处置含Zn废水，另外也应用于镀Au废液处置中。

膜萃取技术是一种高效、无二次污染的分离技术，该项技术在金属萃取方面有专门大进展。

6离子互换法

离子互换处置法是利用离子互换剂分离废水中有害物质的方式，应用的离子互换剂有离子互换树脂、沸石等等，离子互换树脂有凝胶型和大孔型。

前者有选择性，后者制造复杂、本钱高、再生剂耗量大，因此在应用上受到专门大限制。

离子互换是靠互换剂自身所带的能自由移动的离子与被处置的溶液中的离子通过离子互换来实现的。

推动离子互换的动力是离子间浓度差和互换剂上的功能基对离子的亲和能力，多数情形下离子是先被吸附，再被互换，离子互换剂具有吸附、互换双重作用。

这种材料的应用愈来愈多，如膨润土，它是以蒙脱石为要紧成份的粘土，具有吸水膨胀性好、比表面积大、较强的吸附能力和离子互换能力，假设经改良后其吸附及离子互换的能力更强。

可是却较难再生，天然沸石在对重金属废水的处置方面比膨润土具有更大的优势：

沸石是含网架结构的铝硅酸盐矿物，其内部多孔，比表面积大，具有独特的吸附和离子互换能力。

研究说明，沸石从废水中去除重金属离子的机理，多数情形下是吸附和离子互换双重作用，随流速增加，离子互换将取代吸附作用占主腹地位。

假设用NaCl对天然沸石进行预处置可提高吸附和离子互换能力。

通过吸附和离子互换再生进程，废水中重金属离子浓度可浓缩提高30倍。

沸石去除铜，在NaCl再生进程中，去除率达97%以上，可多次吸附互换，再生循环，而且对铜的去除率并非降低。

三、生物处置技术

由于传统治理方式有本钱高、操作复杂、关于大流量低浓度的有害污染难处置等缺点，通过量年的探讨和研究，生物治理技术日趋受到人们的重视。

随着耐重金属毒性微生物的研究进展，采纳生物技术处置电镀重金属废水呈现蓬勃进展势头，依照生物去除重金属离子的机理不同可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法和植物修复法。

1生物絮凝法

生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方式。

微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外，具有絮凝活性的代谢物。

一样由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质组成，分子中含有多种官能团，能使水中胶体悬浮物彼此凝聚沉淀。

至目前为止，对重金属有絮凝作用的约有十几个品种，生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳固的鳌合物而沉淀下来。

应用微生物絮凝法处置废水平安方便无毒、不产生二次污染、絮凝成效好，且生长快、易于实现工业化等特点。

另外，微生物能够通过遗传工程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株。

因此微生物絮凝法具有广漠的应用前景。

2生物吸附法

生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成份特性来吸附溶于水中的金属离子，再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方式。

利用胞外聚合物分离金属离子，有些细菌在生长进程中释放的蛋白质，能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。

生物吸附剂具有来源广、价钱低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点，已经被普遍应用。

3生物化学法

生物化学法指通过微生物处置含重金属废水，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。

硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法。

该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用，将硫酸盐还原成H2S，废水中的重金属离子能够和所产生的H2S反映生成溶解度很低