含汞废水处置试验探究

尹砾珩

(1.云南大地丰源环保有限公司，云南 昆明 650401;2.云南大地绿坤环保科技有限公司，云南 昆明 650401)

工业废水是我国水体的主要污染源之一，而工业废水的处理至今还未得到彻底的有效的解决，尤其是冶金行业、化工行业、火力发电厂等含汞的废水。汞进入水体中，经过物理、化学、生物的作用，可转化为毒性更大的汞化合物。汞及其化合物可能对肾脏、身体免疫系统产生危害，而甲基汞可以对神经系统和心脑血管造成严重的威胁。甲基汞在食物链中的富集能力很强，进入人体后会对人类的身体健康造成严重的伤害[1]，水俣病就是由化工厂排放出的氯化甲基汞污染水域所造成的[2]。因此，水环境中汞污染的危害越来越值得我们重视。

目前，含汞废水的处理方法有很多包括：沉淀法、电解法、离子交换法、活性炭吸附法和组合工艺处理法等[3]。含汞废水复杂多样，在处置含汞废水时要针对不同含汞废水的水质，选用不同的处理方法，或者使用一种方法或数种方法组合进行，才能达到预期的效果。

针对含汞废水的特点，本文采用pH调节剂、沉淀剂、吸附剂、絮凝剂、固化剂等药剂将含汞废水进行除汞试验探究，将含汞废水中汞进行去除、污泥进行固化处置，实现了含汞废水的安全达标处置。

1 试验部分

1.1 试验材料及设备

含汞废水为某化工厂生产废水，样品指标为：pH=2.01，Hg(离子)质量浓度=65.26 mg/L。硫酸铝、硫酸亚铁、聚铁为工业级，硫化钠(工业级)，活性炭(工业级)，石灰粉工业级，水泥为市售425普通硅酸盐水泥。

雷磁JB-1搅拌器，搅拌机为JJ-5型水泥胶砂搅拌机。

1.2 试验流程及原理

先加入石灰，将含汞废水pH调节至9～10，然后加入硫化钠与废水中的汞离子反应，生成难溶的硫化汞沉淀[4]。考虑到废水中可能存在其他离子消耗硫离子，所以硫化钠添加过量，溶液中有剩余的硫离子，因此再适当投加硫酸亚铁及聚铁，生成硫化铁及氢氧化亚铁沉淀，同时聚铁在碱性环境下生成氢氧化铁胶体，使硫化汞及其他沉淀物和氢氧化铁沉淀下来。再投加适量硫酸铝用作凝聚剂，硫酸铝在碱性环境下生成氢氧化铝，再利用氢氧化铝在混凝过程中的铝矾花将生成的沉淀进行絮凝，再利用活性炭进行吸附。试验流程如图1。

图1 含汞废水试验流程图

主要发生如下化学反应：

2 结果与讨论

2.1 pH值对处理效果的影响

取6份 100 g 含汞废水，利用石灰调节废水pH为2、4、6、8、10、12，再分别加入 3 g 硫化钠，搅拌 5 min 后再静置 5 min，过滤检测废水中汞离子浓度，详见表1。

由表1可知，废水pH值对处理效果的具有一定影响。随着废水体系pH值的增加，废水中汞去除率随之增加;当废水pH值达到10后，废水中汞去除率达到最高85%;当废水pH值超过10后，废水中汞去除率反而减小。当废水pH为2、4时，加入硫化钠会闻到臭鸡蛋(硫化氢)味道，故废水pH值选择10。

表1 废水pH值对处理效果的影响

2.2 硫化钠加入量对处理效果的影响

取10份 100 g 含汞废水，利用石灰调节废水pH为10，再分别加入0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5 g 硫化钠，搅拌 5 min 后静置 5 min，过滤检测废水中汞离子浓度，详见表2。

由表2可知，硫化钠加入量对废水中汞的去除由一定影响。随着硫化钠加入量的增加，废水中汞去除率随之增加;当硫化钠加入量达到 3 g 后，随着硫化钠的加入量增加，废水中汞去除率基本不变。故硫化钠加入量的为 3 g。

表2 硫化钠加入量对处理效果的影响

2.3 石灰粉和液碱调节废水pH值对比试验

取 100 g 含汞废水6份，分别利用石灰粉、液碱将废水pH调节为8、9、10，再分别加入 3 g 硫化钠，搅拌 5 min 后静置 5 min，过滤检测废水中汞离子浓度，详见表3。

表3 石灰粉和液碱调节废水pH值对处理效果的影响

由表3可见，利用不同的pH调节剂调节废水pH对废水处理效果有一定影响。在相同的pH值下，利用石灰粉调节废水pH比利用液碱调节pH时废水中汞去除率大9%。可见，石灰粉不仅可以调节废水pH，还可以达到部分助凝作用，且石灰粉廉价易得。因此pH调节剂选择石灰粉。

2.4 硫酸亚铁、聚铁、硫酸铝的对比试验

取 100 g 含汞废水13份，调节废水pH为10，加入 3 g 硫化钠，按表4分别加入絮凝剂，搅拌 5 min 再静置 5 min，过滤检测废水中汞离子浓度，试验结果见表4。

表4 硫酸亚铁、聚铁、硫酸铝对处理效果的影响

由表4看出，单独加入硫酸亚铁、聚铁、硫酸铝对废水中汞的去除率有一定影响，均随添加量增加而增加;当添加量到达 1 g 时，继续加大用量基本对汞去除率无太大影响。当两两混合后对废水中汞的去除率有一定影响，比单独加入时汞去除率增加。当三种物质混合质量比比例为1∶1∶1时，对废水中汞去除率最大。故选择硫酸亚铁：聚铁：硫酸铝质量比为1∶1∶1。

2.5 活性炭对处理效果的影响

取 100 g 含汞废水6份，调节废水pH为10，加入 3 g 硫化钠，加入硫酸亚铁 1 g，聚铁 1 g，硫酸铝 1 g，按表5中加入活性炭，搅拌 5 min 再静置 5 min，过滤后检测废水中汞离子浓度。结果见表5。

表5 活性炭对处理效果的影响

由表5看出，活性炭加入量对含汞废水处理效果存在一定影响。随着活性炭量的增加，废水中汞去除率增加;达到 2 g 后，去除率最大为99.94%。

2.6 滤渣固化试验探究

将含汞废水处置后的滤渣进行固化处置。分别称取 100 g 滤渣5份于搅拌机中，分别加入水泥10、15、20、25、30 g，搅拌均匀，倒入模具常温养护 7 d，检测固化体中汞的浸出质量浓度。结果见表6。

表6 滤渣固化试验结果

由表6看出，经过固化处理后的滤渣中汞浸出质量浓度随水泥添加量的增加而减少。当水泥添加质量分数达到25%时，固化体中汞浸出质量浓度低于《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598-2019)ρ(Hg)=0.12 mg/L，可进行填埋。

3 结语

通过利用石灰将含汞废水pH调节为9～10，再添加沉淀剂硫化钠和絮凝剂硫酸亚铁、聚铁、硫酸铝和活性炭能很好的将含汞废水中汞降低至GB8978-1996《污水综合排放标准》中Hg(0.05 mg/L)的二级排放标准以下，滤渣通过添加水泥固化养护后能达到《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598-2019)ρ(Hg)=0.12 mg/L 以下进行安全填埋。

1)在含汞废水体系中单纯添加石灰粉和硫化钠，很难一步将含汞废水中汞处置到《污水综合排放标准》中Hg(0.05 mg/L)的二级排放标准以下。

2)含汞废水中除了Hg2+离子外，还可能存在有Zn2+、Mn2+等一系列金属离子与硫化钠进行反应，消耗了部分硫化钠所以需要加入过量的硫化钠，但是过量的硫化钠会使废水体系形成可溶性汞硫络合物，所以需要加入硫酸亚铁、聚铁。因为FeSO4、聚铁在水中易形成Fe(OH)2和Fe(OH)3胶体。这些胶体不仅能吸附汞离子，而且能捕集和裹扶悬浮的汞离子与硫化钠共同沉淀下来，起到了很良好的混凝沉淀作用。

3)同时加入硫酸铝和活性炭，不仅可以利用硫酸铝在碱性环境下生成氢氧化铝，再利用氢氧化铝在混凝过程中的铝矾花将生成的沉淀进行絮凝，而且再利用活性炭将未被沉淀络合的汞进行吸附，进一步提高汞的去除效率。

4)滤渣经过加入水泥固化养护后达到《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598-2019)中汞的填埋要求，实现了含汞废水和二次污染物滤渣的安全处置。