《木质纤维基吸附材料治理重金属废水技术规程编制说明》

一、项目来源

根据《广西标准化协会关于下达2021年第三十四批团体标准

制修订项目计划的通知》（桂标协〔2021〕92号）精神，本标准由

广西大学提出，广西大学、广西博世科环保科技股份有限公司共

同起草的团体标准《木质纤维基吸附材料治理重金属废水技术规

程》。

二、项目背景及目的意义

水资源在国民经济发展和社会生产中发挥着重要的作用，同

时也是人们生活中不可或缺的一部分。但随着科学技术水平的迅

速提高，我国工农业得到了迅猛发展，工农业发展使人们获得经

济利益的同时，对我国生态环境造成了压力。近年来由于工业废

水的大量排放，使得水体重金属污染问题日益严重。据华经市场

研究中心发布的《2018-2022年污水处理市场深度解析及市场前景

容量评估报告》显示，我国每年产生400亿t左右的工业废水，其

中重金属废水约占60％。第二次全国污染源普查成果显示，我国

废水中重金属（铅、汞、镉、铬和类金属砷合计）年排放量2016-2019

年均在120.7t以上，其中有色金属矿区占全国总量的40％以上。

重金属废水一般来源于矿山开采、金属冶炼与加工、电镀、制革、

农药、造纸、油漆、印染、核技术及石油化工等行业。重金属废

水中的重金属离子主要包括铬、镉、铅、镍、铜、锌等，它们难

以生物降解且易被生物富集，且重金属污染物会随着水体的流动，

将由小区域点源污染扩大为大面积污染，如果使用受污染水进行

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灌溉等农业活动，则会将重金属污染物从水体污染传播到土壤污

染。而重金属本身又是极宝贵的资源并具有很高的使用价值，重

金属废水在造成严重环境污染的同时，也导致了重金属资源的极

大浪费。因此加强研究如何有效治理重金属废水对改善水体重金

属污染问题、回收利用重金属资源、推动环境治理工作有着至关

重要的意义。

中国重金属废水治理技术在政策的驱动下不断进步。迄今，

已研发了多种重金属废水处理方法，主要有化学沉淀法、铁氧体

法、离子交换法、膜分离、浮选法、电化学方法和吸附法等。吸

附法因其经济高效、操作简便、产泥量少、绿色可循环被广泛应

用于重金属废水处理，吸附法处理重金属废水的关键在于吸附材

料的性能。目前，用于重金属废水处理的吸附材料按来源可分为

天然吸附材料、合成吸附材料和生物吸附材料。近年来被广泛研

究的木质纤维基吸附材料就属于绿色天然吸附材料，具有廉价、

可再生、可降解、易修饰等优点，但天然木质纤维素对重金属离

子的吸附能力较差，需要通过化学改性等手段在其纤维素的活性

位点（如羟基等）上引入一种或多种对重金属离子具有很强吸附

能力的活性官能团（氨基、羧基等），从而达到高效去除重金属的

目的。为此，相关领域专家研究出了能克服天然吸附材料本身缺

陷，提高吸附性能的改性天然吸附材料。在此基础上，研究人员

广泛开展了改性木质纤维基吸附材料的研究工作，经调查研究和

分析相关统计数据发现，我国每年60％以上的木质纤维基材成为

农林废弃物，随意堆放或焚烧，不仅造成资源浪费，而且带来了

严重的环境污染，而木质纤维孔隙率高、活性位点多，具有制备

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高性能重金属吸附材料的加工属性和改性潜力。国内关于水处理

设备的研究也有新的突破，经领域专家研究论证发现，移动式一

体化水处理设备在施工周期、资源需求、应急响应方面有天然的

优势，专家针对饮用水源突发污染情况，开展了便携拼装式装备

机械搅拌混凝模块的研发，获得溶药池、混凝池和混凝装备循环

等关键参数。目前处理设备以“pH调控+絮凝沉淀+吸附深度净化”

的工艺进行二段式净化，适用木质素吸附材料强化重金属捕捉时，

还需在后端配置吸附材料再生模块，实现材料循环使用，降低固

废污泥产量。

为促进木质纤维生物质资源的高价值化利用，推动重金属污

染削减及生态环境质量提升，研究人员以广西优势木质纤维为原

料，研发出新型木质纤维改性方法和绿色高效重金属吸附材料，

开发配套技术装备，并成功应用于重金属污染防治实践工程，实

现了重金属污染的绿色治理与修复。另一方面，近年来国家不断

加大重金属污水治理力度，通过一系列措施进行产业引导，鼓励

在重金属相关产业环节使用减少重金属产生的技术工艺，鼓励使

用绿色技术工艺，提高工业水循环利用等。

因此通过制定团体标准《木质纤维基吸附材料治理重金属废

水技术规程》，加强标准与技术融合，以标准化为抓手，发挥标准

引领作用，积极推广和实践木质纤维基吸附材料治理重金属废水

技术，推进重金属污染绿色治理与修复工作取得实效，缓解我国

资源和环境压力，促进环境发展，是当前不可忽略的重要任务。

三、项目编制过程

（一）成立标准编制工作组

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团体标准《木质纤维基吸附材料治理重金属废水技术规程》

项目任务下达后，由广西大学牵头组织成立标准编制工作组，起

草单位制定了起草编写方案与进度安排，明确任务职责，确定工

作技术路线，开展标准研制工作。具体编制工作由广西大学、广

西博世科环保科技股份有限公司等起草单位组成的标准编制工作

组负责。

编制工作组下设三个小组，分别是资料收集组、草案编写组、

标准实施组。

资料收集组负责国内外有关重金属废水治理技术的文献资料

的查询、收集和整理工作，查阅前人对重金属废水治理的研究情

况和目前科学界对重金属废水治理技术的研究进展。

草案编写组负责标准立项、征求意见、审定、报批等阶段的

标准文本及编制说明的起草工作，包括标准制定过程各阶段标准

文本及相关材料的修改和完善。

标准实施组负责《木质纤维基吸附材料治理重金属废水技术

规程》标准发布后，组织环保相关协会、企业等，开展标准宣贯

培训会，对标准进行研讨和详细解读，使相关人员了解标准，熟

悉标准，并能根据标准对木质纤维基吸附材料治理重金属废水技

术等进行规范化操作，切实改善水环境质量。为确保标准的实施

效果和综合运用率，对标准实施情况进行总结分析，对标准提出

持续改进意见。

（二）收集整理文献资料

标准编制工作组经查阅，收集了国内有关重金属废水治理技

术相关文献资料。主要有：

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GB/T38224.1-2019重金属废水处理与回用技术评价第1

部分：程序和方法

GB/T38224.2-2019重金属废水处理与回用技术评价第2

部分：指标体系

YB/T4789-2019铁矿山采选企业重金属废水处理技术规范

HG/T5169-2017离子交换技术处理重金属废水技术规范

DB43/T970-2014重金属废水电化学深度处理工程技术规

范

（三）研讨确定标准主体内容

标准编制工作组对收集到的资料进行整理研究后，组织召开

了标准编制工作会议，对标准的整体框架结构进行研究分析，并

对标准的关键性内容进行了初步探讨。经工作组研究确定，标准

主体内容主要包括：术语和定义、材料要求、异位深度处理、治

理效果评估。

（四）调研、形成征求意见稿

由广西大学牵头组织实施的“木质纤维功能改性应用于重金

属污染绿色修复”项目，研究解决了多吸附位点型木质纤维基多

重金属离子吸附材料制备过程中反应物转化率低，以及功能基团

总密度低、各吸附位点不均衡等问题，开发了高效吸附效果的木

质纤维基多重金属离子吸附材料，攻克了低浓度多重金属离子难

以同步绿色修复的难题。项目成果在河北、湖南、广西、福建、

云南等省份的60多个重金属污染矿区、流域修复等工程项目中应

用，累计经济效益超15亿元，近3年效益超9亿元。在此基础上

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还在国内外核心期刊发表了《Cellulose-basedamphoteric

adsorbentforthecompleteremovaloflow-levelheavymetal

ionsviaaspecializationandcooperationmechanism》、

《Multipleactivesitescellulose-basedadsorbentforthe

removaloflow-levelCu(II),Pb(II)andCr(VI)viamultiple

cooperativemechanisms》、《Structuraldesignofa

cellulose-basedhyperbranchedadsorbentfortherapidand

completeremovalofCr(VI)fromwater》等100余篇，申请发

明专利：《改性造纸污泥土壤重金属钝化剂的制备方法》《一种海

绵状膨润土基复合吸附材料及其制备方法》等60项，参与制定《工

业企业重金属污染地块修复技术规范》《农田土壤重金属污染修复

技术规范》等广西地方标准，为本标准的制定提供参考和数据支

撑。

2021年11月，在前期研究工作的基础上，理清逻辑脉络，整

合现有资料中有关木质纤维基吸附材料治理重金属废水技术的要

求和处理工艺，结合广西重金属废水治理实际需求，按照简化、

统一等原则编制完成团体标准《木质纤维基吸附材料治理重金属

废水技术规程》（草案稿）。

2021年12月，标准编制工作组深入环保行业有代表性企业针

对木质纤维基吸附材料治理重金属废水的情况进行分组实地调研

学习。通过实地调研，掌握关于木质纤维基吸附材料治理重金属

废水技术的具体要求及处理工艺流程。在开展实地调研的基础上，

标准编制工作组多次组织召开座谈会，就标准文本主要技术内容

进行讨论，收集标准修改意见，会后根据座谈讨论情况对标准草

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案进行反复修改完善，最终形成团体标准《木质纤维基吸附材料

治理重金属废水技术规程》（征求意见稿）及其编制说明。

四、标准制定原则

（一）实用性原则

本标准是在充分收集相关资料和文献，分析重金属废水治理

现状及木质纤维基吸附材料治理重金属废水技术研究成果，坚持

与现行有关国家标准、行业标准、地方标准、团体标准协调一致，

结合广西大学等科研院所和相关生产企业多年关于重金属废水治

理技术的研究经验和成果，开展标准起草工作。标准内容符合当

前木质纤维基吸附材料治理重金属废水技术发展方向和市场需

求，标准条款切实可行，具有较强的实用性和可操作性。

（二）协调性原则

本标准编写过程中尊重知识产权，同时也注意做好木质纤维

基吸附材料治理重金属废水技术规程与相关法律法规的衔接，在

内容上与现行法律法规、标准协调一致。

（三）规范性原则

本标准严格按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部

分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草，标准涉及的专

业术语、材料要求、处理工艺、治理效果评估等内容表达准确，

引用数据来源真实可靠，指标科学、论证充分，保证标准质量。

（四）前瞻性原则

本标准在充分考虑当前重金属废水治理技术发展现状、环保

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产业发展水平和经济发展状况的基础上，标准条款规定的主要技

术内容尽可能与我国现有水平相一致，避免起点、要求过低，在

标准中还体现了个别特色性和先进性条款，作为对木质纤维基吸

附材料治理重金属废水技术发展的支撑和指导。

五、标准主要内容及依据来源

团体标准《木质纤维基吸附材料治理重金属废水技术规程》

主要章节内容包括：术语和定义、材料要求、异位深度处理、治

理效果评估。标准主要内容及依据来源说明如下：

1术语和定义

标准编制工作组在查阅总结了相关标准、著作、论文、科技

期刊等文献资料的基础上，对木质纤维基吸附材料治理重金属废

水技术所涉及的概念进行统一定义、确立术语。

2材料要求

本标准规定的用于治理重金属废水的木质纤维基吸附材料的

要求来源于广西大学在基于国内用于重金属废水处理的吸附材料

的研究基础，以广西优势木质纤维为原料，研发出新型绿色木质

纤维改性方法和绿色高效重金属吸附材料，并开发配套技术装备，

成功应用于重金属污染防治实践工程的研究成果。材料制备应符

合T/GXASXXXXX《木质纤维基重金属污染治理材料生产技术规程》

的规定。

3异位深度处理

3.1适用对象

（1）异位深度处理为将水体与原储存场地/介质分离，因此

主要用于重金属地表水的处置。

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（2）因处置系统具有一体化、撬装化的特点，可以快速运输

与投入使用，因此也适用于酸性矿山废水AMD的应急处置。

（3）对于突发性地下水污染，也可以将渗流途径中污染地下

水抽出地表后进行异位处置。

3.2污染水收集与水质监测

对于有集中汇水的重金属污染坑塘、河道等，可在集中汇水

处通过缓存池与异位处理设备连接。对于汇水比较分散的溪流、

泉眼、渗坑等，可通过导排管道汇入缓存池后与异位处理设备连

接。

废水进水水质的确定应以实际监测数据为准。无监测数据时，

可由有资质的第三方检测单位及企业提供实际数据作为设计依

据。并根据水质监测数据与技术方案中修复目标，设计二级净化

反应技术参数。重金属地表废水修复目标应符合GB3838中相应等

级的规定，污染地下水的抽出应急净化处置修复目标应符合GB

14848中相应等级的规定。

3.3工艺流程

重金属废水经泵送由缓存池进入异位处理设备，处置工艺流

程如图1所示。

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图1重金属废水异位一体化处置工艺流程图

（1）pH调节

根据设计处理量，在调节池进行pH与水量调节；根据、入口

污水浓度监测数据，在调节池中加入石灰调节污水浓度至pH＞

5.5。

（2）絮凝反应

通过镉（5mg/L）、铅（5mg/L）、锌（50mg/L）、铜（50mg/L）

多金属复合污染废水处置试验，在聚合氯化铝（PAC）投加量200

mg/L、聚丙烯酰胺投加量3mg/L条件下，不同pH的重金属废水搅

拌15min，出水重金属浓度如表1所示：

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表1不同pH条件下絮凝沉淀效果

pH44.555.566.5

Cd2.31.80.650.060.040.03

出水重金

Pb2.61.40.940.120.10.07

属浓度

Zn11.59.54.11.61.71.5

（mg/L）

Cu12.49.48.31.10.90.5

可见当pH＞5.5时，出水各重金属浓度较pH＜5.5均有较大幅

度降低，随着pH逐渐升高，降幅逐渐减小。故认为pH调节池宜将

pH调节至5.5以上，以保障絮凝沉淀效果。

（3）固相沉淀物收集与处置

产生固相沉淀污泥中重金属总量达到二类固体废弃物标准，

需进行钝化后填埋。对于浓度较高具备一定冶炼价值的，可进行

再生冶炼。

（4）吸附净化

絮凝沉淀池流出的低浓度污水，流入吸附净化池，按0.5g/L

投加木质纤维基多重金属吸附材料，经缓慢搅拌使污水深度净化。

不同搅拌时间对处理效果影响见表2。

表2不同搅拌时间对处理效果影响

搅拌时间（min）51015202530

Cd0.020.0050.0010.0006NGNG

出水重金

Pb0.050.020.010.010.005NG

属浓度

Zn0.10.050.040.0060.003NG

（mg/L）

Cu0.20.10.10.070.020.01

由表2可见，搅拌时间在10min～20min时，出水水质达到地

表水Ⅲ类～地表水Ⅱ类标准，满足深度净化要求。

在10min搅拌时长条件下，对不同投加量下出水水质进行的测

试，不同投加量下深度处理效果见表3。

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表3不同投加量下深度处理效果

投加量（g/L）0.10.30.50.70.91.0

Cd0.040.010.0050.0010.0004NG

出水重金

Pb0.060.030.010.010.0090.008

属浓度

Zn0.20.050.040.040.010.007

（mg/L）

Cu0.30.10.10.10.040.03

由表3可见，当木质纤维吸附材料投加量达到0.5g/L时，出水

水质达到地表水Ⅱ类标准，继续加大投加量，效果无显著提升。

具体项目需要根据一段出水中多金属离子浓度，通过小试确定最

优搅拌参数。

（5）水质检测

经过吸附净化后出水经缓存池暂存，经定期采样检测，水质

达到技术方案中的修复目标后，方可排放。检测不达标的污水应

返回再次进行吸附净化。重金属地表废水治理水环境质量监测实

施应符合HJ/T91的规定。用于污染地下水应急修复时，抽出处理

的实施及监测应符合HJ25.6的规定。

（6）吸附材料再生

通过逆流固液分离器将净化出水中吸附饱和的木质纤维基材

料固体与水分离，可采用再生剂对吸附材料进行洗脱再生和回收。

回收的木质纤维基多重金属吸附材料输送至材料投料仓循环使

用。对分离材料洗脱再生与磁分离进行了测试，试验结果如表4所

示：

表4分离再生材料再生率与吸附容量损失

吸附饱和材料分离再生材不可利用残固再生材料吸附容

再生率（%）

质量（g）料质量（g）质量（g）量损失率（%）

A项目106082020951.3

B项目120082521961.6

C项目116082819961.2