铅锌工业废水处理技术分析与评价

李嘉

摘要：铅、锌冶炼产生的工业废水中含有大量的重金属离子，会对环境造成严重的污染。基于此，本文从生物法、化学法、物理法和耦合法四个方面探讨了铅锌工业废水处理方法，并对其优势和缺陷进行了评价，以期对铅锌工业废水处理有所帮助。

关键词： 铅锌工业废水；生物法；化学法；物理法；耦合技术

1 概述

铅和锌都是用途十分广泛的金属原材料，除在通用化工、电气、电镀、合金制造、电池生产等领域，其在军事材料也有广泛的应用。但铅、锌在冶炼过程中会产生大量含有铅、砷等重金属离子的工业废水，包括冷却用水、冶炼冲渣用水、污酸废水、冶炼过程泄漏的废水、设备洗涤废水等，其中冶炼冲渣用水和冶炼过程中泄漏的废水中重金属含量较高，会对环境造成十分严重的污染。为了缓解环境和生态的压力，铅、锌冶炼过程中产生的废水不能直接排放，必须经过严格的后处理。对铅、锌冶炼的工业废水处理有很多种方法，主要可以分为生物法、化学法、物理法和耦合法等，本文中将对这几个典型的废水处理方法进行介绍、分析和评价，并对未来的发展方向予以展望。

2 常见铅锌工业废水处理方法评价

2.1 生物法

生物法是指利用生物技术来对工业废水进行处理的方法，其主要是依赖于微生物工程、酶工程、组织工程、细胞工程、基因工程等技术发展起来的。主要作用原理是通过微生物代谢物或酶等生物制剂与金属离子发生反应来达到废水处理的目的。近年来发展起来的生物絮凝法是一项较为成熟的工艺，目前已经开发出12种对重金属离子具有絮凝作用的菌类和藻类。例如，利用在微生物体内提炼出壳聚糖，将其与工业废水中的重金属离子发生反应，将重金属离子变为难溶解沉淀，从而实现重金属离子的去除。

这种方法对环境造成的二次污染较为轻微，但微生物或酶的选用和培养较为复杂，在一定程度上增加了成本。

2.2 化学法

化学法对铅锌工业废水的处理主要是利用化学反应将重金属离子从工业废水中置换出来，形成金属单质或是通过化学反应将重金属离子转变为难溶的沉淀，从而进行分离。置换法主要有电化学法和氧化还原法，沉淀法主要有吸附法和中和法。

最典型电化学法是电解法，其工作原理是电解槽的阴极从电源得到电子，传递给电解液中重金属阳离子，将金属离子还原为金属单质；同时，电解液中的阴离子将电子传递给电解槽阳极，继而传递到电源阳极，形成回路。

中和法是较为一种典型的沉淀法。工业废水中的金属离子一般是弱碱性，而对应的阴离子则为强酸性，根据工业废水中所含有金属离子的类型选用合适的强碱弱酸盐进行酸碱中和，并使强碱弱酸盐的阴离子和金属离子发生发应，产生难溶盐。

化学方法对工业废水的处理效果好，成本和能耗都比较低，并且操作简单，对工艺的调整比较方便，具有很高的灵活性。但是，在化学处理过程中往往会产生具有污染性的电解液或新的化学试剂，从而对环境造成二次污染。

2.3 物理法

利用物理法对铅锌工业废水处理的工程中一般不会涉及到化学反应，最为典型的则是膜技术的应用。根据所用分离膜的不同可分为超滤、微滤、纳滤、电渗析等方法。超滤是利用筛网原理进行分离，在无外施压力下所有溶剂分子、小分子和大分子物质均透过薄膜，颗粒物质被分离；微滤是利用筛孔技术，通过压力使小分子物质通过薄膜，而大分子物质和颗粒被阻挡，从而实现分离和净化；纳滤采用带有电荷和纳米级孔径的薄膜进行分离，其通过电荷作用和筛网原理共同实现污水的净化，是一种新兴技术，分离效果较好；电渗析采用的薄膜为离子交换膜，其利用电位差产生的动能势和离子交换膜的选择透过性，从而进行电解质的分离，一般与电解法共同作用。

物理分离工艺简单、可操作性高、占地面積小、二次污染程度轻微、能耗低，但是传统物理分离技术对污水处理效果往往不够理想。加之新型的膜分离技术成本较高，所以目前物理法一般用于和其它方法联用。

2.4 耦合技术

电解是一种非常有效的含重金属离子工业废水的处理工艺，但其二次污染较为严重。耦合技术一般是将其他工艺与电解法串联起来，建立起一种新的废水处理工艺。利用电解法的高效，并通过另外一种工艺缓解电解液的二次污染，较为典型的耦合技术有化学-生物耦合技术、化学-化学耦合技术和化学-物理耦技术。

电解-生物流化床耦合技术是一种化学-生物耦合技术，该技术结合微电解工艺和内循环三相好氧生物流化床对污水进行处理。首先利用电解工艺对废水进行大部分重金属离子的回收，然后将电解液通过内循环三相好氧生物流化床，通过活性炭和铸铁屑等载体以及微生物菌种，对剩余重金属离子和电解液进行生物降解。

电解-电絮凝技术是一种化学-化学耦合技术，同样是先对工业废水进行电解，回收大部分重金属离子，再通过中和法对电解液中含有的少量重金属离子进行电絮凝，同时除去电解液中其他污染物，从而实现污水的处理。

电解-电渗析耦合技术是一种化学-物理耦合技术，与以上两种方法相同，也是利用电解法去除工业废水中的大部分重金属离子，再将电解液通过电渗析槽，在电势差和离子交换膜的共同作用下实现剩余金属离子的去除和电解液的净化，最后得到符合国家规范标准的水质。

耦合技术是一种新兴的技术，其首先利用电解法去除铅锌工业废水中大部分的重金属离子，以降低整个工艺的能耗和成本，然后利用第二种工艺对电解液和剩余少部分金属离子进行处理，降低二次污染的可能性。

3 结论与展望

本文对处理铅锌工业废水的几种方法进行了简单的介绍，并分析了每一种方法的优势和缺陷。结合不同方法组成串联工艺，不仅可以同时利用两种工艺的优点，还可以通过对方的优势克服自身缺陷，是一种具有发展前景的新兴工艺。

参考文献

[1] 张铭发， 明亮. 铅锌冶炼废水深度处理试验研究[J]. 有色冶金设计与研究， 2009， 30（3）.

[2] 明亮， 张铭发. 纳滤工艺对铅锌冶炼工业废水的回用处理[J]. 水处理技术， 2010， 36（1）.

[3] 刘琨， 李萍， 林海. 微电解生物流化床技术在生活污水处理中的应用[J]. 环境工程， 2007， 25（5）.