重金属废水处理方法有哪些？如何实现达标排放和回用？

重金属废水处理方法有哪些？如何实现达标排放和回用？

重金属废水是指矿业、机械制造、化工、电子、仪器仪表等工业生产过程中排放的含有重金属的废水。重金属废水（如镉、镍、汞、锌等）是污染环境最严重、对人体危害最大的工业废水之一，其水质、水量与生产工艺有关。废水中的重金属一般不能分解破坏，只能转移到其它地点，以物理化学形式存在。处理方法是先改造生产工艺，不使用或使用毒性较小的重金属，在生产现场就地处理（如不从生产车间排出）。处理时常采用化学沉淀法、离子交换法等，处理后的水中重金属低于排放标准，可达标排放或回用，新的重金属浓缩产品尽量回收或无害化处理。

目前，处理重金属废水的方法大致可分为三类：（1）化学法；（2）物理处理法；（3）生物处理法。

1.化学法

化学法主要有化学沉淀法和电解法，主要适用于含高浓度重金属离子废水的处理，化学法是目前国内外处理含重金属废水的主要方法。

1.化学沉淀法

化学沉淀的原理是通过化学反应将废水中溶解的重金属转化为不溶于水的重金属化合物，通过过滤分离将沉淀物从水溶液中除去，包括中和沉淀、硫化物沉淀、铁氧体共沉淀等。由于沉淀剂和环境条件的影响，沉淀方法的出水浓度往往达不到要求，需要进一步处理。产生的沉淀物必须得到很好的处理和处置，否则会造成二次污染。

2.电解

电解法是利用金属的电化学性质，在电解过程中可以将金属离子从较高浓度的溶液中分离出来，然后加以利用。电解法主要用于处理电镀废水，该方法的缺点是不能将水中重金属离子的浓度降得很低，因此电解法不适用于处理含有低浓度重金属离子的废水。

2.物理治疗方法

物理处理方法主要有溶剂萃取分离法、离子交换法、膜分离技术和吸附法。

1.溶剂萃取分离

溶剂萃取是物质分离纯化的常用方法，由于液液接触，可以连续操作，分离效果好。采用该方法时，需要选择选择性高的萃取剂。废水中的重金属一般以阳离子或阴离子的形式存在，如在酸性条件下，它们与萃取剂发生反应从水相萃取到有机相中，然后在碱性条件下反萃取到水相中，使溶剂再生循环使用。这就需要在萃取操作时注意水相酸度的选择。萃取法虽然具有很大的优点，但萃取过程中溶剂的损失和再生过程中的高能耗使得该方法具有一定的局限性，其应用受到很大的限制。

2.离子交换法

离子交换是利用离子交换剂将重金属离子交换掉，从而去除废水中重金属离子的一种方法。常用的离子交换剂有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂等。近年来，国内外学者对离子交换剂的开发进行了大量的研究。随着离子交换剂的不断涌现，离子交换在电镀废水的深度处理、高价金属盐的回收中日益显示出它的优势。离子交换是处理电镀废水的重要方法，处理量大，出水水质好，可回收重金属资源，对环境无二次污染。但离子交换剂易氧化失效，再生频繁，运行成本高。

3.膜分离技术

膜分离技术是在外压作用下，利用特殊的半透膜，在不改变溶液化学形态的情况下，将溶剂和溶质分离或浓缩的方法，包括电渗析和隔膜电解。电渗析是在直流电场作用下，利用溶液中阴离子和阳离子对水和阳离子的选择透过性，将水溶液中重金属离子从水中分离出来的物理化学过程。隔膜电解是用膜将电解装置的阳极和阴极隔开的电解方法，其实质是将电渗析与电解结合起来的一种方法。以上方法在运行过程中都遇到了电极极化、结垢和腐蚀等问题。

4.吸附法

吸附法是一种利用多孔性固体物质进行吸附去除水中重金属离子的有效方法。吸附的关键技术是吸附剂的选择，传统的吸附剂为活性炭。活性炭吸附能力强，去除率高，但活性炭再生效率低，难以满足处理水质的回用要求，价格昂贵，应用受到限制。近年来，各种具有吸附能力的吸附材料逐渐被开发出来。相关研究表明，壳聚糖及其衍生物是良好的重金属离子吸附剂，交联后壳聚糖树脂可重复使用10次，吸附能力无明显下降。改性海泡石在重金属废水处理中对Pb2+、Hg2+、Cd2+有较好的吸附能力，处理后的废水中重金属含量明显低于污水综合排放标准。另有文献报道，蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂。酸性条件下铝锆柱撑蒙脱石对Cr 6+ 的去除率达99%，出水中Cr 6+ 含量低于国家排放标准，具有实际应用前景。

3.生物处理法

生物处理是利用微生物或植物的絮凝、吸收、富集等作用去除废水中重金属的方法，包括生物吸附、生物絮凝、植物修复等。

1. 生物吸附

生物吸附是指生物借助化学反应吸收金属离子的方法。藻类和微生物细胞对重金属有很好的吸附效果，且具有成本低、选择性好、吸附容量大、浓度适用范围广等优点，是比较经济的吸附剂。生物吸附去除废水中重金属的研究在美国等国已取得初步成果。有研究者将假单胞菌絮凝物预处理后固定在细粒磁铁矿上，用于吸附工业废水中的Cu，发现当浓度高达100mg/L时，去除率可达96%。经酸解吸，可回收95%的铜，而且预处理可提高吸附容量。但生物吸附法也存在一些缺点，如吸附能力易受环境因素影响，微生物对重金属的吸附具有选择性，而重金属废水中往往含有多种有害重金属，影响微生物的作用，限制了应用，因此需要进一步研究。

2. 生物絮凝

生物絮凝是利用微生物或微生物产生的代谢产物进行絮凝沉淀的污染去除方法。生物絮凝的发展虽然还不到20年，但已发现有17种以上的微生物具有良好的絮凝功能，如霉菌、细菌、放线菌和酵母菌等，大多数微生物可用于处理重金属。生物絮凝具有安全无毒、絮凝效率高、絮凝剂易分离等优点，具有广阔的发展前景。

3. 植物修复

植物修复是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用，降低受污染土壤或地表水中重金属含量，以达到污染控制和环境修复的目的。

植物修复是利用生态工程治理环境的有效方法，是生物技术处理企业废水的延伸。利用植物处理重金属主要包括三个部分：

（1）利用金属富集植物或超富集植物吸收、沉淀或富集废水中的有毒金属；

（2）利用金属富集植物或超积累植物，降低有毒金属的活性，从而减少重金属渗入地下或通过空气载体扩散；详情可参见相关技术文献。

（3）利用金属富集植物或超富集植物从土壤或水体中提取重金属，富集并运输到植物根部和植物地上枝条等可收获部位。通过收获或去除已经富集和积累重金属的植物枝条，可以降低土壤或水中重金属的浓度。可用于植物修复技术的植物有藻类、草本植物、木本植物等。

藻类净化重金属废水的能力主要体现在其对重金属有较强的吸附能力，褐藻对Au的吸收量为400mg/g，一定条件下绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率可达80%～90%。郝云涛等分离筛选出一株重金属抗性较强的小球藻（ ），研究了不同浓度铜、锌、镍、镉等重金属对该藻的生长及其对重金属离子的吸收和富集的影响。结果表明，该藻对Zn和Cd有较高的耐受性，对4种重金属的耐受性为锌>镉>镍>铜，该藻对重金属有良好的去除效果。对15μmol/L Cu2+、300μmol/L Zn2+、100μmol/L Ni2+、30μmol/L Cd2+处理72h的去除率分别为40.93%、98.33%、97.62%、86.88%，可见该藻可用于含重金属废水的处理。

污水综合排放标准重金属指标

以下内容摘录自：《污水综合排放标准》-1996 年

一级污染物最高允许排放浓度 单位：mg/L

序列号

污染物

最高允许排放浓度

总汞

0.05

烷基汞