重金属废水处理常见工艺及处理方法.doc

重金属废水处理常见工艺及处理方法重金属废水是指矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的含重金属的废水。水体的重金属污染已经成为当今世界最严重的环境之一。其废水处理一直是让环保人员头痛的问题，由于不同行业所产生的废水重金属的类别及浓度不同，甚至有着天壤之别，如果直接模仿或者套用传统工艺，会存在针对性差、效率低、出水水质不达标等问题。目前重金属废水处理常用的技术有：化学法：化学沉淀法，氧化还原法，溶剂萃取分离；主导工艺，我公司一教育部重点实验室为依托，任何方案或者设备调试均以水质分析为基础，理论和实验结合为主体，量身定制处理方案。12年我公司研发项目重金属废水低耗低渣高效处理技术与设备获得高新区唯一一个陕西省外国专家局留学人员科技活动重点项目资助。物理化学法：离子交换法，吸附法，膜分离技术；生物法：植物修复法，生物絮凝法，生物吸附法。但生物方法也存在着一定的局限性：易受废水中离子浓度、温度、pH、等外界因素的影响；生物会受季节、培养周期和具有选择性的限制；很多生物处理重金属废水的研究目前大多停留在实验室阶段，在实际应用中仍需检验。2、 重金属废水的来源及特征1.采矿过程废水，金属矿的开采废水主要含有悬浮物和酸，这是因为金属矿石或围岩中，含有硫化矿物，这些矿物经风化，水及细菌等的作用，形成酸性废水。其反应式为 2FeS22H2O7O22FeSO42H2SO4矿山酸性废水一般含有一种或几种金属，非金属离子，主要有钙，铁，锰，铅，锌，铜和等。2.炼铁过程废水，高炉煤气洗涤水是炼铁工艺的主要废水，含有大量的悬浮固体，。其主要成分是铁，铝，锌和硅等氧化物。钢铁企业的轧钢酸洗，尤其是不锈钢表面酸洗除垢，也能产生含铁，镍，锌，铅等重金属废水。3.金属加工过程废水，主要是金属表面清洗除锈产生的酸性废液。金属材料多用硫酸和盐酸酸洗，而不锈钢则要用硝酸，氢氟酸混合酸洗。酸洗后的钢材又要用清水漂洗，产生漂洗酸性废水。一般情况下，漂洗后剩余的废液含酸百分之七左右，其中含有大量溶解铁质，漂洗水的PH值为12。酸性废液和漂洗水，如不经处理就外排，必将造成严重的污染。4.电镀过程废水，电镀废水主要来自镀件的漂洗，也有少量工艺废弃液排出。电镀废水的水质按镀种和电镀工艺的不同而异。一般来说，电镀废水中的重金属比较单纯，虽然水量小，但其浓度往往比较高，毒性很大，主要含有酸和铜，铬，锌，镉，镍等金属离子。三、金属废水对环境的污染在高度集中的现代化大工业情况下，工业生产排出的废水，特别是重金属废水对周围环境的污染日益严重。重金属的污染是把含有重金属的工业废水排入江河湖海，它将直接对渔业和农业产生严重影响，同时直接或间接地危害人体健康。现将几种重金属的危害简介如下。1.汞（Hg+） 其毒性作用表现为损害细胞内酶系统蛋白质的巯基，摄取无机汞死量为75300mg/人以上的汞，则汞在人体内就会积累，长期持续下去，就会发生慢性中毒，有机汞化合物，如烷基汞，苯基汞等，由于在脂肪中溶解度可达到在水中的100倍，因而易于进入生物组织，也有很高的积蓄作用。日本的水俣病公害就是无机汞转化为有机汞，这些汞经食物链进入人体而引起的。2.镉（Cd2+）镉的化合物毒性很强，动物吸收的镉很少可能排出，从而极易在人体内产生积蓄作用从而引起贫血，新陈代谢不良，肝病变以至死亡。镉在肾脏内蓄积引起病变后，会使钙的吸收失调，从而发生软骨病。日本富山县神通川流域发生的骨痛病公害，就是镉中毒引起的。3.铬（Cr6+）六价铬化合物及其盐类毒性很大，其存在形态主要是CrO3 ,CrO42- ,Cr2等，易于在水中溶解存在。六价铬有强氧化性，对皮肤，黏膜有剧烈腐蚀性，近来研究认为，六价铬和三价铬都有致癌性。4.铅（Pb2+）铅对人体各种组织均有毒性作用，其中对神经系统，造血系统和血管毒害最大。铅主要蓄积在骨骼之中，慢性铅中毒，其症状主要表现在食欲不振，便秘及皮肤出现灰黑色。5.锌（Zn2+）锌的盐类能使蛋白质沉淀，对皮肤和黏膜有刺激和腐蚀作用，对水生物和农作物有明显的毒性。6.铜（Cu2+）铜的毒性较小，它是生命所必需的微量元素之一，但超过一定量后，就会刺激消化系统，引起腹痛，呕吐，长期过量可促成肝硬化。铜对低等生物和农作物毒性较大，对于鱼类，0.10.2mg/l为致死量，所以一般水产用水用求含铜量在0.01mg/l以下，对于农作物，铜是重金属中毒性最高者，它以离子的形态固定于根部，影响养分吸收机能。四、我国工业废水污染与治理现状在环境污染中，工业废水的污染影响最大，20世纪60年代以来，世界上水体污染达到极为严重的程度，震惊世界的几起公害事件相继发生，引起了科学界和政界的重视，保护环境，治理污染成了人们普遍关注的问题。我国每天排放大量的工业的废水，对江河湖海造成严重的污染。据统计，全国27主要河流，大多数被严重污染，有些河流中含酚，汞普遍超过指标数倍，乃至数十倍，使许多盛产鱼虾的河流的鱼产量大幅度下降。水质污染，加剧了北方缺水地区的水源紧张程度。南方由于大量工厂没有节制的排放重金属废水，也导致了水质的严重污染，造成长江流域的水的污染。因此，重金属废水的治理刻不容缓，重金属是一种永久性的污染物。对于重金属废水，必须进行适当的处理，首先应该设法减少废水量，尽量回收其有用金属，废水适当处理后实行循环利用，尽可能不排或少排废水。对必须排放的废水进行净化处理，使之达到排放标准，对处理产生的污泥和浓缩液，如无回收利用价值，也应该进行无害化处理，以免二次污染。1.1沉淀法1.1.1氢氧化物沉淀法往重金属废水中加入碱性溶液，利用OH-与重金属离子反应生成难溶的金属氢氧化物沉淀，通过过滤予以分离。氢氧化物沉淀法包括分步沉淀法和一次沉淀法两种。分步沉淀法是分段加入石灰乳，利用不同的金属氢氧化物在不同的pH值下沉淀析出的特性，依次回收各种金属氢氧化物。一次沉淀法则是一次性投加石灰乳，使溶液达到额定的pH值，从而使废水中的各种重金属离子同时以氢氧化物沉淀的形式析出。1.1.2硫化物沉淀法将重金属废水pH值调节为一定碱性后，再通过向重金属废水中投加硫化钠或硫化钾等硫化物，或者直接通入硫化氢气体，使重金属离子同硫离子反应生成难溶的金属硫化物沉淀，然后被过滤分离2。由于金属硫化物的溶度积比相应的金属氢氧化物的溶度积小得多，因此，硫化物沉淀法比氢氧化物沉淀法具有更多的优点，比如沉渣量少，容易脱水，沉渣金属品位高，有利于金属的回收。可是硫化物沉淀法也有不足之处，比方说硫化物结晶比较细小，难以沉降，因而应用也不是很广。1.1.3还原-沉淀法这种方法的原理是，用还原剂将重金属废水中的重金属离子还原为金属单质或者价态较低的金属离子，先将金属过滤收集，然后再往处理液中加入石灰乳，使得还原态的重金属离子以氢氧化物的形式沉淀收集2。铜和汞等的回收可以利用这种方法，该法也常用于含铬废水的处理。较常使用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、铁粉等。1.1.4絮凝浮选沉淀法通过添加絮凝剂使得重金属废水中的小胶体颗粒稳定性变差，聚集形成大颗粒胶体物质，最终通过重力作用沉淀下来3。为增大胶体颗粒的尺寸，采用浮选的办法，用于将不稳定的胶体粒子变为固相絮凝物。这一浮选过程一般包括两个重要的步骤，一是调节pH值，二是加入含铁或铝盐的絮凝剂，以克服离子间静电排斥导致的稳定作用。1.2物理化学法1.2.1 吸附法（1）物理吸附法活性炭是最早使用的吸附剂，也是目前使用最广泛的吸附剂。之所以能够进行物理吸附，是因为活性炭具有高的比表面积以及高度发达的孔隙结构。后来在此基础上又出现了活性炭纤维等衍生物，去除效率高，但价格比较昂贵。能够用于物理吸附的材料还有各种矿物质以及分子筛等。（2）树脂吸附环保是树脂吸附法的一个重要的特点4，这种方法能够分离、纯化、回收重金属，效果显着。主要是由于树脂中含有各种活性基团，比较典型的有羟基、羧基、氨基等，能够与重金属离子进行螯合，因而这些功能性树脂材料能有效的吸附重金属离子。根据活性基团的种类不同，分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。（3）生物吸附近些年来，很多研究者将各种生物（如植物、细菌、真菌、藻类以及酵母）经处理加工成生物吸附剂，用于处理含重金属废水。生物体具有特定的化学结构以及成分特征，而生物吸附法的主要原理，就是利用生物体的这些特性来吸附溶于水中的重金属离子。生物吸附法具有几个特点：生物吸附剂可以降解，一般不会发生二次污染；来源广泛，容易获取并且价格便宜；生物吸附剂容易解析，能够有效地回收重金属。1.2.2浮选法往重金属废水中通入气体产生气泡，废水中的胶体颗粒会附着在气泡表面，这些胶体粒子可随气泡的上浮从而实现将依附在粒子上的重金属离子加以分离。该方法具有如下优点：对小粒子的去除效果好，操作省时，费用低廉，在一定条件下，既可消除重金属污染，又可回收金属，并且还能避开某些重金属氢氧化物或碳酸盐过滤困难的问题。1.2.3离子交换法用离子交换树脂把废水中的重金属离子交换出来，从而除去重金属离子。不过，离子交换树脂价格昂贵，其再生费用也比较高，所以，在废水处理中使用很少。但对于少量有回收价值的有毒金属来说是个不错的方法。1.3电化学处理技术1.3.1电解法电解法4的主要原理，是对重金属废水进行电解时，重金属离子在阴极得到电子被还原，这些重金属要么沉淀在电极表面，要么沉淀到反应槽底部，从而起到降低废水中重金属含量的效果。1.3.2电沉积这种方法的原理是，在传统的化学沉淀方法中，加入电压，通过改变溶液的电势，促进重金属离子更好地沉淀。电沉积在酸性和碱性废液中都适用4。1.4生物化学法1.4.1生物塘净化法该方法的原理，是利用复合的水生生态系统的协同作用，完成对重金属污染物的吸收、积累、分解以及净化作用5。1.4.2植物修复法