浅谈重金属废水处理技术和资源利用

2020-05-06王俊杰

中国新技术新产品 2020年5期

王俊杰

（威洁（石狮）中水回用技术有限公司，福建石狮 362700）

0 引言

重金属废水是对环境产生重大污染的污染源之一，到目前为止，我国重金属废水污染很严重，形势十分严峻，而这些污染主要来源于采矿、金属加工、化工、印染和电镀等行业。这些行业由于原料的特殊性，在生产的过程中就会排放出大量的重金属元素，例如镍、铅、汞、铬、砷等[1]。目前，处理好低浓度重金属废水是各类产业发展的关键。处理重金属废水常用的方法有吸附法、离子交换法等。上述方法对于重金属废水的处理很有效，但是由于重金属废水中存在高盐分、高有机质等共存物，影响了对废水的处理，导致这类方法无法对重金属废水中的铬进行选择性吸附。随着科技的发展，纳米技术水平也再创新高，纳米材料的开发已成为当今研究的热点。在此基础上，该文提出了一种可利用纳米吸附剂处理重金属废水的设备及方法，并与其他重金属废水处理方法进行了简要的对比。

1 目前的重金属处理技术

1.1 化学沉淀法

化学沉淀法简而言之就是向生产过程中排放的重金属废水中添加沉淀剂，使这些沉淀剂与水中的重金属离子之间产生化学反应，等反应完成后就会产生沉淀物，然后直接对沉淀下来的废渣进行处理就可以了[2]。一般来说，化学沉淀法所用的沉淀剂有氢氧化物、硫化物、钡盐和铁氧体等。

1.2 吸附法

吸附法也是重金属废水处理中比较常用的技术。吸附法一般来说就是将多孔性固体物质放入需要处理的重金属废水中，使其吸附废水中的重金属离子，等废水中的重金属离子全部被吸附到固体物质的表面时，再将废水中的固体物质取出，以此实现重金属废水的处理[3]。

1.3 离子交换法

使用离子交换法处理重金属废水，主要是通过使用离子交换剂，与重金属废水中的重金属离子的基因进行交换，从而改变重金属离子的内部构造，最终去除重金属离子[4]。但是需要注意，使用的离子交换剂要与重金属离子的浓度基本一致。

1.4 电解法

运用电解法处理重金属废水主要是通过直流电，使带有正电的重金属离子转向阴极，然后通过还原作用成为可吸附在电极表面或者可沉淀的金属，最后再使用沉淀法去除沉淀[5]。

1.5 膜分离法

使用膜分离法处理重金属废水，在实际应用中，主要是利用特殊的半透膜进行重金属离子的分离，以此来达到废水中重金属离子的去除[6]。膜分离法的应用高效、环保，因此，在目前使用比较普遍。

2 纳米吸附剂处理重金属废水的设备及方法

如今科技发展迅速，纳米技术也再创新高，纳米材料的开发已成为当今研究的热点。在此基础上，该文针对重金属废水提出了一种全新的纳米吸附剂处理设备及方法。

2.1 纳米吸附剂处理重金属废水的设备

该文介绍的纳米吸附剂重金属废水处理设备，主要是由原料液输送系统、重金属吸附系统、重金属解析系统、滤出液输送系统、浓缩液回用系统和净水过滤系统组成的。原料液输送系统是设备的首要装置，它包括原料液桶、污水输送装置。重金属解析系统包括气罐和高压送气体装置。

设备中的浓缩液回用系统包括浓缩液桶、浓缩液输送装置和浓缩液回用输送装置，浓缩液回用输送装置包括与浓缩液桶和出水管道的出水端连通的浓缩液输送管、连接于浓缩液输送管上的压力计和调节阀。最后是净水过滤系统，它包括增压送水装置和过滤膜组。

纳米吸附剂重金属废水处理设备能够使纳米吸附剂和废水中的重金属离子得到重复使用。最重要的是，此设备污水处理效果极好，且吸附容量大、解析效率高，不会对环境造成二次污染，具有广泛的实用性。

图1 为重金属废水处理设备的结构示意图。

2.2 纳米吸附剂处理重金属废水方法步骤

在使用此设备进行重金属污水处理时，设备中的原料液输送系统、重金属吸附系统和滤出液输送系统会一直处于连通状态。1）原料液输送系统向外桶中输入含有重金属的污水，同时纳米介质过滤膜筒在驱动装置的驱动下转动，纳米吸附剂在搅拌条件下与污水进行充分反应，并将污水中的重金属物质吸附，且转动的纳米介质过滤膜筒可以阻止纳米吸附剂进入纳米介质过滤膜筒中，而经过反应后的滤出液可以通过膜孔进入纳米介质过滤膜筒中。2）滤出液输送系统通过水管道将纳米介质过滤膜筒中的滤出液引出回用。最后，在进行纳米吸附剂解析重金属离子时，重金属解析系统、重金属吸附系统和浓缩液回用系统需要保持连通状态。浓缩液回用系统则通过出水管道将纳米介质过滤膜筒中的浓缩液引出回用。

图1 重金属废水处理设备的结构示意图

3 纳米吸附剂处理重金属废水的设备及方法的优势

通过对纳米吸附剂处理重金属废水的设备及方法的介绍，可知此系统中的纳米吸附剂能够有效吸附污水中的重金属离子，并且使用后的纳米吸附剂能够将废水中的金属离子解析出来，使纳米吸附剂和重金属离子可以重复使用，增加了设备的使用价值，提高了处理效率。重金属废水的处理技术有很多种，各自具有独特的优势，但是该文提出的纳米吸附剂处理重金属废水的设备及方法更加实用，对于重金属污水的处理效果更好，并且不会造成二次污染，破坏生态环境。另外，纳米材料属于无机材料，其具有耐酸碱、耐用、时间寿命长的特点，而前几种方法中的使用材料都是有机材料，在实际使用过程中，能够在一定程度上去掉废水中的重金属，但效果却并不稳定，经过回收的清水，水质仍难以保持稳定状态，达到国家规定的排放标准，而且还会产生二次污染，破坏环境。更值得一提的是，纳米剂与水中重金属离子反应快，并且，它的吸附和处理容量更是普通材料的10倍～1 000 倍。经过调查，同样是每日处理300 m3重金属污水量，使用纳米技术一个月产生的纳米金属泥相当于传统工艺一天要产生的污泥废渣。该文就以铜冶炼厂的废水处理为例，其回收的纳米铜泥品位已达到20%，完全可以作为铜矿资源再生利用，如图2 所示。

4 重金属废水处理的资源化

依照我国国情，在重金属废水的处理上，我们要做的不仅是让重金属排放达到国家排放标准，还要做到循环利用，对废水和重金属进行资源化处理。总的来说，在当前重金属废水资源化处理技术的应用过程中，使用最普遍的还是膜处理技术和沉淀法。而在资源化处理的实际过程中，膜处理技术和沉淀法各有其独特的优势，都能有效地提高重金属的回收率，从而大大降低了重金属离子的浓度，非常符合当前国家绿色环保的要求。