重金属废水处理技术研究

2019-01-13范亚西

魅力中国 2019年9期

范亚西

(河南迪诺环保科技股份有限公司，河南柘城 476200)

引言

在工业生产和城市建设时，大量工业废料和建筑废料未经处理被随意排放到自然环境中，导致水体中重金属污染等问题加剧。重金属具有不可降解、易富集、高毒害等性质，未经处理或者处理不达标的重金属废水直接进入环境，对动植物、人体产生直接或间接的危害，因此，重金属污染的治理是当今环保事业的重中之重。

一、光催化技术

在太阳能的作用下，在催化剂表面，重金属离子与光生空穴、光生电子直接或间接发生氧化还原反应从而被去除。此方法反应彻底，节约能耗，并且处理过程清洁无污染，因此成为研究热点，是目前应用最为广泛的光催化材料。研究表明，采用TiO2去除废水中的重金属铬、铅、汞，均可取得良好效果。但光催化技术仍处在实验室阶段，实际工程中使用该技术修复重金属污染问题尚需进一步的探索与努力。未来，光能的利用，光催化剂的回收以及光催化器与相关处理系统的建立，均将成为研究重点。

二、基因技术

基因工程技术是指：将具有富集重金属能力的外源基因借助转基因技术转移至微生物细胞内，使其表现出本体之前不具备的性状，提升重金属的富集性能，加快水污染净化进程。但目前，该技术处理的水样尚以模拟废水为主，实际应用仍需一段时间。

三、吸附技术

吸附处理被认为是重金属废水处理中有效且经济的方法。吸附过程提供了设计和操作的灵活性，并且可以产生高质量的经处理的流出物。另外，因为吸附有时是可逆的，所以吸附剂可以通过合适的解吸过程再生。以往使用效果理想的吸附材料为活性炭，置于废水中能够对多种重金属进行吸附，处理后的废水含有的重金属明显减少。虽然此种材料应用价值高，但是由于活性炭材料的价格高昂，严重制约着活性炭在诸多工厂废水处理中的利用率。随着科学技术的发展进步，科研人员基于成本控制的角度再次研制出了壳聚糖材料，该材料对水体中重金属具有较大的吸附量，不会对环境产生二次污染。还可以采用固体废渣材料，对其进行改造再利用，同样具有较好的吸附能力。

四、膜分离技术

采用不同类型膜材料进行分离显示出对重金属去除的巨大前景。该技术将膜附着于将要进行重金属分离处理的废水之上，通过施加一定的压力，借助于浓缩、分离等手段去除重金属。其中电渗析方法处理废水期间，需要借助于直流电场进行水、重金属离子之间的分离；隔膜电解法则需要事先对于电解装置应用膜进行分隔处理，将阴阳极分开，以此再电解处理废水即可。然而，这两种处理技术应用时存在着腐蚀、固结水垢等问题，因此在应用过程中有一定的局限性。

五、植物处理技术

植物自然生长或培育可去除废水中的重金属。其一为直接作用技术，即针对水中的铁离子、铜离子等重金属可以栽种灯芯草、芦苇等植物进行富集性的吸收处理；可以在水中栽种凤眼莲植物来去除水中的汞离子；对于其它一些水体重金属可以借助香蒲植物进行根部的聚集吸收，所以一些重金属废水可以采用直接种植植物形式进行重金属离子吸收处理。其二为间接作用技术，即将植物作为媒介，间接的达到清除水中重金属离子的目的。例如植物根系具有释氧功能，借助此项功能便可以对栽种植物区域周边的废水好氧情况作以优化处理，以便水体中可以生成好氧微生物群落，待发挥出凝絮作用后便可以实现重金属沉淀在水体之下或去除部分重金属的目的。再比如栽种于水中的很多植物有着较为发达的根系，这些根系能够为水中微生物的良好生长构建一个极佳的栖息环境，进而借助微生物对水中的相关重金属离子进行降解处理。

六、微生物处理技术

微生物处理法最常用的方法为活性污泥法，活性污泥中的微生物材料易获得、价格低廉，可以从稀溶液中进行大量的制备，从而能够对质量较大的重金属废水进行治理；同时天然高分子材料可以通过微生物来获得，进而使用此种分子材料来凝聚重金属，最终使其可以沉淀于废水中。当前很多工厂在排放重金属污水前，会使用生物硫化微生物处理技术对废水提前进行净化，待水中含有的重金属总量明显减少之后，便可以排水。

七、化学沉淀

化学沉淀法由于操作简单且成本低廉，已成为迄今为止工业中使用最广泛的技术。该技术原理主要为化学物质与重金属离子反应形成不溶性沉淀物，通过沉降或过滤将形成的沉淀物与水分离，从而达到去除重金属的目的。常规的化学沉淀方法包括氢氧化物沉淀和硫化物沉淀。氢氧化物沉淀具有操作简单，成本低且pH易于控制等特点。该方法主要使用石灰石材料作为投加药剂，应用价值高，药剂获取方便且价格低廉，废水处理流程简单，适合化学法进行重金属废水处理中进行应用与推广。硫化物沉淀也是处理有毒重金属离子的有效方法。使用硫化物的主要优点之一是金属硫化物沉淀的溶解度显著低于氢氧化物沉淀。硫化物沉淀非两性物质，可在较宽的pH范围内实现重金属的高效去除，并且还表现出较好的增稠和脱水特性。

八、电化学法

电化学法的主要作用机制为电解，即金属离子发生氧化还原反应后富集到电解材料的阴阳两极，以此快速进行重金属的去除与收集处理。收集到的重金属具有较强的利用价值，回收之后便可再次使用。目前电化学处理法的具体技术包括有微电解生物法、高压脉冲电凝法等，高压脉冲电凝法在全世界很多国家均有应用，该技术除了采用电解原理，还会用到高电压小电流，以此能够对电能进行有效转化，使之成为化学能，实现无机、有机物的氧化还原反应，而后再对水体中含有的磷酸盐、铬、铜、锌等重金属元素作以凝聚、沉淀以及去除处理。该种技术适用范围广，又被称之为环境友好型废水处理技术。