重金属废水处理法.docx

水体重金属污染治理技术1 底泥疏浚底泥疏浚是一种能够有效降低重金属污染负荷的水污染治理方法，主要控制水体内源污染国内 外目前广泛应用的环保疏浚利用机械疏浚方法来清除江河湖库污染底泥，在挖泥，输送过程中和疏浚工 程完成后对环境及周围水体的影响都较小我国太湖五里湖区生态疏浚工程治理重金属污染效果良好， 减少了底泥和水体中的重金属含量环保疏浚技术是复杂的系统工程，对操作精度要求较高，目前环保 疏浚业普遍致力于改造和设计环保疏浚设备，以提高疏浚工程的针对性和高效性2 引水截污减少进入水体的污染物总量是水体修复的前提条件，通过截流河道，截污管道等截污工程将污水 引入污水处理厂进行处理，然后循环利用或排入水体，可以有效阻止重金属废水向水体排放在截污的 基础上，通过适当引水，补水缩短河流，湖泊等水体的换水周期，促进水体交换，加快重金属迁移速度， 可降低水体中的重金属浓度引水截污在我国有很多工程实例，水体修复效果良好3 生态修复技术水体生态修复技术利用参与生物修复过程的生物类群，包括微生物，植物，动物以及它们构 成的生态系统对污染物进行转移，转化及降解作用，从而使水体得到净化的技术具有处理效果好，耗 能少，工程造价和运行成本低等优点，还可以与绿化环境及景观改善结合起来，实现生态修复的最大效 益。

目前国际和国内应用的生态修复技术包括人工浮岛，人工湿地，水生植物净化景观化等，其原理是 将生态系统结构与功能应用于水体净化，充分利用自然净化与水生植物系统中各类水生生物间功能上相 辅相成的协同作用来净化水质如在水体中适当种植对重金属具有吸附作用的浮水植物和挺水植物，投 撒菌种和养殖水生动物，可达到既净化水质，又改善生态环境的目的生物修复技术符合可持续发展原 则，目前已成为全世界普遍关注的水环境修复技术，这种廉价实用的技术也很仕用于我国江河湖库大范 围的污水治理但生态修复技术也存在一些问题，如生长性强的水生植物易形成单优群落，被重金属饱 和后的植物以及水生生物排泄物和尸体堆积形成的污泥等会产生负面环境效应等都有待研究解决生物法处理重金属废水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法［6］微生物絮凝 剂是由微生物自身构成的，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、纤维 素和核酸等由于多数微生物具有一定线性结构，有的表面具有较高电荷或较强的亲水性，能与颗粒通 过各种作用相结合，起到很好的絮凝效果目前开发出具有絮凝作用的微生物有细菌、霉菌、放线菌、 酵母菌和藻类等共 17 种。

其中对重金属有絮凝作用的有12 种陈天等［7］利用从多种微生物中提取的 壳聚糖为絮凝剂回收模拟工业废水中Pb2+、Cr3+、Cu2+，在离子浓度是100mg/L的200mL废水中加 入10mg壳聚糖，处理后溶液中Cr3+、Cu2+浓度都小于0.1mg/L, Pb2+浓度小于1 mg/L，得到了令 人满意的结果用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好，且微生物生长 快、易于实现工业化等特点此外，微生物可以通过遗传工程、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阔的发展前景生物吸附法生物吸附是对于经过一系列生物化学作用使重金属离子被微生物细胞吸附的概括理解，这些作用包 括络合、鳌合、离子交换、吸附等这些微生物从溶液中分离金属离子的机理有胞外富集、沉淀；细胞 表面吸附或络合；胞内富集其中细胞表面吸附或络合对死活微生物都存在，而胞内和胞外的大量富集 则往往要求微生物具有活性许多研究表明活的微生物和死的微生物对重金属离子都有较大的吸附能 力，作为生物吸附剂的生物源能够从低浓度的含重金属离子的水溶液中吸附重金属，且有实用价值的微 生物容易获得例如：发酵过程中的酵母菌是生物吸附剂很好的生物源，大量来自海洋中的藻类也是便 宜的生物源［8、9］。

赵玲等［9］用海洋赤潮生物原甲藻(Prorocentrum micans)的活体和甲醛杀死的藻体对 Cu2+、Pb2+、Ni2+、Zn2+、Agl+、Cd2+的吸附能力进行研究，实验证明，金属离子混合液经原甲藻 吸附30min 后,各离子的浓度显著下降且达到平衡，原甲藻的活体和死体对这六种金属离子具有相似的 吸附能力利用载体通过物理或化学方法将微生物吸附剂经预处理固定后，吸附剂吸附机械强度和化学稳定性 增强、使用周期延长、可以提高废水处理的深度和效率、减少吸附—解吸循环中的损耗近年来，国内 外很多学者开展了固定化细胞处理含重金属有毒废水的研究工作［10、11］生物吸附剂具有来源广、价 格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点，而且使用死的微生物作为生物源具有容易固定化，并 可根据需要制成特殊的生物吸附剂并反复使用因此，生物吸附法有很好的工业应用前景现阶段我国 的污水处理厂大多数采用活性污泥处理法，因此可以考虑在需进行重金属去除的地域，通过对活性污泥 的驯化(在此过程中应注意避免过量重金属使活性污泥中毒)，以及生物接种法接种相应的菌种，达到 对低浓度含重金属污水的处理物理化学法处理重金属废水离子交换法和膜分离技术适用于含较低浓度重金属离子废水的处理。

离子交换法是在离子交换器中进行,此方法借助离子交换剂来完成在交换器中按要求装有不同类 型的交换剂，含重金属的液体通过交换剂时，交换剂上的离子同水中的重金属离子进行交换，达到去除 水中重金属离子的目的这种方法受交换剂品种、产量和成本的影响几年来，国内外学者就离子交换 剂的研制开发展开了大量的研究工作［4、 5］随着离子交换剂的不断涌现，在电镀废水深度处理、高价 金属盐类的回收等方面，离子交换法越来越展现出其优势膜分离技术是利用一种特殊的半透膜，在外界压力的作用下，不改变溶液中化学形态的基础上，将 溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法，包括电渗析和隔膜电解电渗析是在直流电场作用下，利用阴阳离 子交换膜对溶液阴阳离子选择透过性使水溶液中重金属离子与水分离的一种物理化学过程隔膜电解是 以膜隔开电解装置的阳极和阴极而进行电解的方法，实际上是把电渗析与电解组合起来的一种方法上 述方法在运行中都遇到了电极极化、结垢和腐蚀等问题植物整治技术处理重金属废水植物对重金属的吸收富集机理，主要为两个方面：一是利用植物发达的根系对重金属废水的吸收过 滤作用，达到对重金属的富集和积累二是利用微生物的活性原则和重金属与微生物的亲和作用，把重 金属转化为较低毒性的产物。

通过收获或移去已积累和富集了重金属的植物的枝条，降低土壤或水体中 的重金属浓度，达到治理污染、修复环境的目的在植物整治技术中能利用的植物很多，有藻类植物、草本植物、木本植物等等其主要特点是对重 金属具有很强的耐毒性和积累能力，不同种类植物对不同重金属具有不同的吸收富集能力，而且其耐毒 性也各不相同浩云涛等［12］分离筛选获得了一株高重金属抗性的椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea),并研究了不同 浓度的重金属铜、锌、镍、镉对该藻生长的影响及其对重金属离子的吸收富集作用结果显示，该藻对 Zn2+和Cd2+具有很高的耐受性对四种重金属的耐受能力依次为锌〉镉＞镍＞铜该藻对重金属具有很 好的去除效果，经 15gmol/L Cu2+、300^mol/L Zn2+、lOOgmol/L Ni2+、30gmol/L Cd2+浓度 72 h 处理， 去除率分别达到 40.93%、 98.33%、 97.62%、 86.88%由此可见,此藻类可应用于含重金属废水的处理对重金属离子具有吸附作用的草本植物有凤眼莲(Eichhoria crassipes Somis)、香蒲(Typhao rientalisPresl)等［13、14］。

香蒲是国际上公认和常用的一种治理污染的植物，它具有特殊的结构与功能，如叶片 成肉质、栅栏组织发达等香蒲植物长期生长在高浓度重金属废水中形成特殊结构以抵抗恶劣环境并能 自我调节某些生理活动，以适应污染毒害［15］招文锐等［16］研究了宽叶香蒲人工湿地系统处理广东韶 关凡口铅锌矿选矿废水的稳定性历时10 年的监测结果表明，该系统能有效地净化铅锌矿废水未处 理的废水含有高浓度的有害金属铅、锌、镉经人工湿地后，出水口水质明显改善，其中铅、锌、镉的净 化率分别达到99.0%, 97.%和94.9%分析其pH和Pb、Zn、Cd、Hg、As质量分数的年份和月份变化 趋势，发现经湿地处理的废水出水水质中的各指标的年份和月份变化幅度较小，且都在国家工业污水的 排放标准之下，可见该湿地的污水净化具有很高的稳定性采用木本植物来处理污染水体，具有净化效果好，处理量大，受气候影响小，不易造成二次污染等 优点，越来越受到人们的重视胡焕斌等［17］试验结果表明，芦苇和池杉两种植物对重金属铅和镉都有 较强富集能力，而木本植物池杉比草本植物芦苇具有更好的净化效果周青等［18］研究了 5 种常绿树木 对镉污染胁迫的反应，实验结果表明，在高浓度镉胁迫下， 5 种树木叶片的叶绿素含量、细胞质膜透性、 过氧化氢酶活性及镉富集量等生理生化特性均产生明显变化，其中，黄杨、海桐,杉木抗镉污染能力优 于香樟和冬青。

以木本植物为主体的重金属废水处理技术，能切断有毒有害物质进入人体和家畜的食物 链，避免了二次污染，可以定向栽培，在治污的同时，还可以美化环境，获得一定的经济效益，是一种 理想的环境修复方法化学法处理重金属废水化学法主要包括化学沉淀法和电解法，主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物， 通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法［3］由 于受沉淀剂和环境条件的影响，沉淀法往往出水浓度达不到要求，需作进一步处理，产生的沉淀物必须 很好地处理与处置，否则会造成二次污染电解法是利用金属的电化学性质，金属离子在电解时能够从相对高浓度的溶液中分离出来，然后加 以利用电解法主要用于电镀废水的处理，这种方法的缺点是水中的重金属离子浓度不能降的很低所 以，电解法不适于处理较低浓度的含重金属离子的废水活性污泥处理重金属废水传统上处理重金属废水的方法主要是物理化学法，如吸附法、离子交换法、化学沉淀法、膜分离法、 氧化还原法等，但这些方法都具有二次污染严重，处理成本高等问题近年来人们开始为重金属废水的 处理寻找新的方法。

过去人们普遍认为活性污泥法不宜用来处理重金属废水，因为重金属废水中有机物 质较少，而且重金属对污泥中的微生物有很强的毒害作用但近年的研究结果表明，通过改造现行的活 性污泥法可以处理重金属废水［1-2］活性污泥法处理重金属废水主要是利用活性污泥中的细菌、原生动 物等微生物与悬浮物质、胶体物质混杂形成的具有很强吸附分解能力的污泥颗粒来完成的目前研究主 要集中在活性污泥对重金属吸附能力以及活性污泥处理重金属废水的机理等方面本文旨在通过对活性 污泥处理重金属废水的工艺现状及其机理的分析，提出一些能提高活性污泥处理能力的切实可行的途 径，为该方法的进一步研究和推广应用提供参考1 不同类型活性污泥的处理效果活性污泥可分为厌氧污泥和好氧污泥好氧污泥主要利用生物絮凝和细菌分泌的胞外聚合物吸附— 螯合重金属，因为好氧污泥含有的胞外聚合物和所带负电荷均高于厌氧污泥，所以好氧污泥比厌氧污泥 更易形成絮凝体，去除水中的重金属厌氧污泥主要利用细菌分解产物沉淀重金属本人对好氧污泥和 厌氧污泥处理含铬废水进行了比较，通过两个月对污泥的驯化，厌氧污泥可以处理Cr(W)的质量浓度为 600mg/L的废水，而好氧污泥只能达到10Omg/L左右，这主要是因为厌氧条件下，Cr(W)被细菌产生的 强还原性物质硫化氢还原成Cr(III), Cr(III)以氢氧化物的形式从水中沉。