水体重金属污染治理

水体重金属污染控制2011年8月，云南曲靖陆良化工有限公司非法倾倒5222.38吨重有毒化工废渣铬渣，造成珠江源头南盘江附近水体严重污染，造成附近村庄77头牲畜死亡，给周边村庄和山区带来长期生态风险。超标血铅事件频繁发生。与2009年和2010年相比，超过标准的血铅事件在2012年暴露出来并继续蔓延。1月份，安徽省怀宁县高河镇新山社区228名儿童被发现血铅超标。3月，浙江省台州市路桥区枫江街尚涛村172人被发现血铅超标，其中包括53名儿童。浙江省湖州市德清新城海久电池有限公司被发现导致332人血铅超标，其中包括99名儿童。今年5月，广东省紫金县三威电池有限公司被发现导致136人血铅超标，其中59人符合铅中毒判定标准。9月，上海剑桥地区的25名儿童接受了过量血铅检测。导致上述血铅超标的污染源几乎都是电池企业。广西龙江镉污染事件2012年1月15日，由于广西金河矿业有限公司和广西龙江市河池市金城江区宏泉立德粉体材料厂非法排放工业污水，突然受到镉的严重污染。水中的镉含量约为20吨，污染物质顺流而下，1月26日达到300公里，进入柳州下游。污染事件严重影响了龙江沿岸许多渔民和柳州300多万市民的生活。截至2月2日，宜州市从莱朗至三岔河的龙江已有133万尾鱼苗和4万公斤成鱼死亡，而柳州市则出现了对矿泉水的抢购。(1)工业污染源在采矿、冶金、机械制造、化工、电子、仪器仪表等工业生产过程中产生的重金属废水(含铬、镉、铜、汞、镍、锌等重金属离子)，是水污染最严重、对人类危害最大的工业废水之一。(2)废电池的污染每年丢弃的数百亿个废电池中的大部分没有被回收。废旧电池中含有大量的汞、镉、铅、铬、镍、锰等有害重金属，这些重金属会泄漏到环境中，造成极大的污染和危害。一节一号电池在地下腐烂，可使1平方米的土壤永久失去使用价值，造成600吨水被污染，无法饮用，而600吨水实际上是一个人一生的饮水量。(3)城市化问题城市化的夜景绚丽多彩。但是，损坏了高压汞灯、霓虹灯、荧光灯管等。并成为重金属污染的另一个主要来源。将街上的塑钢门窗、不锈钢等粉末碎片切割、打磨，或与垃圾混合，或排入下水道和河流，造成污染；汽车维修行业的废电池和电池液会造成严重的铅污染。尽管含铅汽油已经停止使用，但铅对环境的污染危害仍然有相当长的滞后效应。重金属的危害(1)对水生植物的影响主要在于改变运动的精细结构，抑制水生植物的光合作用、呼吸和酶活性，引起核酸组成的变化，细胞体积减少和生长抑制等。例如，重金属镉可破坏某些绿藻的叶绿素，导致光合作用下降，还影响斜生栅藻和蛋白核小球藻的呼吸，抑制苹果酸脱氢酶活性。(2)对水生动物的影响重金属进入水体后，会对水生动物的生长、发育和生理代谢产生一系列影响。例如，如果海水中的重金属离子(Cr6)含量超过一定浓度，文昌鱼就会中毒，导致其身体逐渐弯曲死亡。此外，重金属也会影响水生动物的基因表达。比如说此外，重金属还可以抑制人体化学反应酶的活性，导致细胞质中毒，从而损害神经组织，还可以导致直接组织中毒，损害人体解毒功能的关键器官肝和肾等组织。目前，汞、铅、镉等重金属以及砷已被列为重点防控的剧毒物质。河流稀释与水交换、化学混凝、沉淀、离子还原离子交换、生物修复、植物修复、动物修复、微生物与藻类修复、电动修复、生物膜修复、水体重金属污染修复、水体重金属污染源头控制、水体重金属污染防治对策、吸附、物理与化学方法，(1)水体重金属污染源头控制一旦水污染，将对整个生态系统产生巨大影响，污染水体的净化将消耗大量的人力与物力。因此，首先要做的是采取源头控制措施，防止水污染。一方面，要加强法制建设，依法管理水资源。另一方面，要明确污染源，限制污染物排放总量，遏制水污染恶化趋势，严格监督、管理和控制矿山和冶金部门。同时，要改革生产工艺，不使用或少用高毒性重金属，采用合理的工艺流程，进行科学管理和操作，减少重金属使用量和废水流失量，加强基于流域的水资源管理和水源保护。水体重金属污染的修复。稀释法和水交换稀释法是将受重金属污染的水混入未受污染的水中，以降低重金属污染物的浓度和重金属污染的程度。该方法适用于重金属污染较少的水体修复。这种方法不能减少排放到环境中的重金属污染物的总量，而且因为重金属具有累积效应，这种处理方法今天被慢慢否定了。水交换法是一种去除被重金属污染的水，并用淡水代替以减少水污染的方法。这种方法适用于鱼塘和其他水量较小的情况。物理化学吸附主要是通过具有高表面积的蓬松结构或吸附材料的特殊官能团对水中重金属离子进行物理吸附或化学吸附的方法。该方法中使用的吸附剂包括活性炭、膨润土、沸石、壳聚糖和廉价吸附剂工业和农业废弃物等。活性炭因其设备简单、吸附能力强、去除效率高而被广泛应用于废水处理。然而，活性炭再生效率低，处理后的水质难以满足回用要求。一般用于电镀废水的预处理。膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物的粘土岩。它有很大的表面积，因此有很大的吸附能力。发现沸石可以处理含铬、镉、铅、镍、锌、铜等重金属离子的废水。壳聚糖分子中含有许多氨基和羟基，能与大多数过渡金属离子形成稳定的螯合物，对金属离子如Mn2、Cu2、Pb2、Cd2、Zn2、Ni2和银有很强的去除能力。粉煤灰、工业污泥、米糠、稻壳、麦麸、花生壳等工农业废弃物可以有效去除。电渗析法是溶液中的带电粒子在直流电场的作用下选择性通过离子交换膜的过程。电渗析膜装置同时包括阳离子交换膜和阴离子交换膜。反渗透是反渗透的逆过程。它主要是一种膜分离过程，在压力的推动下，借助半透膜的截留作用，迫使溶液中的溶剂和溶质分离。反渗透技术自20世纪70年代开始应用于电镀废水处理，并逐渐扩展到其他重金属废水处理领域。纳滤是一种膜分离微滤和超滤膜的主要区别在于膜孔径的大小。微滤膜的孔径范围为0.1-10m，超滤膜的孔径范围为0.005-1m。微滤和超滤操作简单、能耗低、通量大，是应用最广泛、最成熟的膜分离技术。由于微滤和超滤膜的大孔径，无机金属离子一般不能被截留。目前，大多数重金属离子通过其他物理或化学过程转化为粒径较大的离子，然后通过微滤或超滤的方法分离重金属。3.生物膜修复方法。日本的电镀厂采用电渗析和反渗透的方法来处理由漂洗水形成的封闭循环，这样废水经过深度处理后可以重新用作锅炉给水。1986年，浙江邮电印刷厂安装了一套电渗析和离子交换组合设备处理含铜废水。含铜废水经处理后，铜浓度由100毫克/升降至1毫克/升，酸碱度为6-7，达到废水排放标准。董亚玲等采用化学沉淀-微滤膜技术处理含铬废水，操作简单，运行稳定，出水水质好，总铬质量浓度小于0.15毫克/升，耐冲击负荷压力好。杨采用化学沉淀-超滤膜工艺处理含镍电镀废水。在含镍电镀废水中加入氢氧化钠，生成类似生物大分子的胶体氢氧化镍沉淀。采用超滤技术解决胶体沉淀分离困难的问题。吴采用三氯化铁混凝和微滤膜过滤工艺处理饮用水中砷。砷的去除率为92.8%-98.2%。它具有出水水质稳定、水力停留时间短、能耗低、占地面积小、易于自动控制、操作管理方便等优点。它非常适用于我国广大高砷农村地区的供水和含砷水的应急处理。混凝的基本原理是向水中加入各种无机或有机絮凝剂，使分散的胶体颗粒和溶解的凝结剂在固相和液相之间产生化学吸附、电中和和去稳定以及粘结和架桥。通过不稳定颗粒之间的碰撞和结合，形成较大的絮体颗粒，并迅速沉降，从而达到加速混浊水澄清的目的。混凝是废水处理中最常用的方法。主要用于去除废水中的疏水胶体和悬浮颗粒。它不能单独用于去除废水中的重金属。因此，经常与其他方法结合来去除废水中的重金属。化学沉淀法氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法是重金属废水处理中最常用的方法，具有操作简单、价格低廉、易于控制酸碱度等特点。硫化物沉淀是硫化物去除废水中可溶性重金属离子的有效方法。与氢氧化物沉淀法相比，硫化物沉淀法可以在相对较低的pH值下高度分离金属。处理后的废水一般不需要中和。形成的金属硫化物具有易脱水和稳定的特点。硫化物沉淀法也有一些缺点。硫化物沉淀剂在酸性条件下容易产生硫化氢气体和二次污染。此外，硫化物沉淀颗粒小，容易形成胶体，对沉淀和过滤有一定的不利影响。铁氧体法通过向废水中加入铁盐来处理重金属废水。通过控制酸碱度、氧化、加热等条件，废水中的重金属离子和铁盐产生稳定的氧共沉淀，然后采用固液分离达到去除重金属离子的目的。该方法由日本NEC公司首次提出，用于处理重金属废水和实验室废水，效果良好。铁氧体共沉淀可以一次去除废水中的各种重金属离子。形成的沉淀物颗粒大，易分离，不溶颗粒，无二次污染，是一种优良的半导体材料。然而，这种方法需要加热到约70离子还原离子还原法是利用一些易得的化学还原剂还原水中的重金属，形成不易污染的化合物，从而降低重金属在水中的迁移率和生物利用率，降低重金属对水的污染危害。电镀废水通常含有六价铬离子(Cr6)，以铬酸离子(Cr2O72-)的形式存在，在碱性条件下不易沉淀，毒性高。三价铬的毒性比六价铬低得多，但是六价铬在酸性条件下很容易被还原成三价铬。因此，硫酸亚铁和三氧化硫通常用于将六价铬还原为三价铬，以减少铬污染。国内外使用的还原剂有二氧化硫、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、铁屑、硼氢化钠、连二亚硫酸钠等。目前，还原法通常作为废水处理的预处理方法。电化学方法电化学方法利用电解的基本原理，使废水中的重金属离子分别在阳极和阴极进行氧化还原反应，富集重金属。它是近年来发展起来的一种极具竞争力的处理重金属废水的方法，主要包括电凝法、磁电法、电还原法、内电解法等。电化学方法具有不需要添加任何氧化剂、絮凝剂等化学物质、无二次污染或二次污染小、设备体积小、占地面积小、操作灵活简单等优点。但它也有能耗大、成本高和许多副反应如析氧和析氢的缺点。该离子交换方法利用重金属离子交换剂来交换污染水体中的重金属物质，以交换水体中的重金属，达到处理的目的。经过离子交换处理后，废水中的重金属离子被转移到离子交换树脂中，然后从离子交换树脂中转移到再生后的废液中。本发明的优点是选择性高，能够去除其他方法难以分离的金属离子，能够从含有多种金属离子的废水中选择性回收贵金属；此外，它不仅能去除废水中的金属阳离子，还能去除废水中的阴离子，从而将废水净化至更高的纯度。离子交换法的缺点是离子交换树脂的价格相对较高，树脂的再生需要酸、碱或盐等。运行成本较高，再生液需要进一步处理。因此，离子交换法在大型废水处理工程中很少使用，8.生物修复方法目前国内外对水体重金属污染的生物修复进行了大量的研究。根据所使用的生物对象不同，可分为以下三种类型：(1)植物修复法：利用水生植物的重金属积累或超重金属积累，从水体中提取重金属，富集并运输到植物体内，然后通过收获植物去除水体中的重金属。目前，已经发现许多水生植物能够吸收水中的重金属离子。睡莲、印度海葵、香蒲和芦苇被用来处理污水。(2)动物修复方法：利用一些优选的鱼类和其他水生动物物种吸收和富集水体中的重金属，然后将其从水体中去除，达到修复水体中重金属污染的目的。该方法需要驯化特定的水生动物，且处理周期长，成本高，后续处理成本大，难以大力推广。(3)微生物和藻类修复方法：利用水体中的微生物或向污染水体中补充驯化的高效微生物来固定和转化水体中的重金属。在前者中，土壤微生物可以通过带电的细胞表面吸附重金属离子，或者通过摄取必需的营养元素主动吸收重金属离子，并富集细胞表面或内部的重金属离子。后一种机制是土壤中的一些重金属元素可以以多种价格形式存在。它们在高价离子化合物存在下的溶解度通常较小，不易发生迁移，而在低价离子化合物存在下，它们的溶解度较大P.结果表明，白腐菌对重金属Cd2、Cu2、Hg2、Ni2和Pb2的吸附量分别为110、60、61、56和108mg/g，不同白腐菌菌株对不同重金属的吸附量不同。因此，可以选择不同的白腐真菌菌株来处理含有不同重金属的废水。然而，由于具有一定的生物吸附能力和高选择性，其应用范围仅限于低浓度、单组分重金属废水的处理。Roohan等人发现，在283-313K下，由碱和氯化钙/MGCL2/氯化钠(233601:1)活化的满江红分别吸收了1.431-1.272、1.173-0.990、1.365-1.198和1.291-0.981摩尔/克干重的Pb2、Cd