重金屬在城市污水處理中的去除機理與工藝

王芳

摘要：重金屬具有極強的毒性和致癌性，城市污水處理廠中的重金屬已成為污水資源化利用的重要威脅，因此，去除城市污水中的重金屬是十分必要的。本文以研究重金屬在城市污水處理為研究點，介紹了當前城市重金屬污水概況，提出從化學法、物理化學法和生物化學法三種方法上入手，對城市污水中的重金屬進行去除，對于去除有害金屬，保證水資源使用安全具有一定的指導意義。

關鍵詞：重金屬；城市污水；處理；去除機理；工藝

引言：隨著我國現代工業化和城市化建設的不斷推進，城市的生產生活用水需求量越來越大。同時，城市的工業廢水和生活污水的排放量也越來越大，很多重金屬及其他有害污染物也隨著污水的排放進入水環境中，導致城市污水中的重金屬等有害物質越來越多。重金屬與其他污染物不同，城市污水中的重金屬具有加強的隱蔽性，同時還具有長期性、不可逆轉性、生物積累性等特點。從目前的情況來看，城市污水中的重金屬主要來源于城市工業區的化工廠、有色金屬加工廠等，同時人們日常使用的顏料、油漆、煙草及特殊醫藥等都含有重金屬，因而在城市污水中常含有一定量的重金屬，隨著污水的大量排放，對當地的地下水造成嚴重的污染，同時也將對人體健康造成極大的危害。因此，對城市污水中的重金屬進行處理是非常有必要，本文就針對當前城市重金屬污水概況進行簡單介紹，并對重金屬在城市污水處理中的去除機理與工藝進行了簡單的探討。

1.城市重金屬污水概況

近年來，我國對環境污染的治理力度不斷加大，有關環境污染的管理制度及法律規范不斷完善，并按照相關規定嚴格實施。對于城市工業廢水和城市生活污水的排放標準做了嚴格的要求，同時在污水處理技術上也不斷采用更加有效的方法與工藝，使得我國在城市污水中的重金屬污染得到了一定的控制。雖然在整體治理上城市污水的重金屬含量已達到過國家標準，但是對于一部分工業生產技術較為落后的城市，其排放的污水中重金屬含量遠遠超過國家規定的排放標準，對當地居民的生產生活帶來了極大的危害。根據相關資料顯示，當前城市大量鍍鋅管道的使用導致我國大部分城市污水中zn的含量較高：cr和cu在城市污水中的含量與當地工業類型有關，在不同的城市，其在污水中的含量差異較大；城市污水中的cd含量普遍很低，這主要是因為cd對人體危害極大，國家對其有著更加嚴格的排放標準。當前我國城市污水處理廠對重金屬的出去起到了一定的作用，但是不同污水處理廠在重金屬的去除機理與工藝上存在較大的差異，污水處理廠的重金屬去除率為14%-95%，對重金屬的去除差異較大，通常zn、cu的去除率較大，而對于Pb、cd的去除率都較低。

2.重金屬在城市污水處理中的去除機理與工藝

目前，我國對污水中重金屬處理方法主要有：化學處理法、物理化學處理法及生物化學處理法三大方法，通過采用這三大方法能夠有效去除污水中的重金屬。

2.1化學法。所謂化學法，就是利用相關的化學反應使污水中的重金屬離子形成一種不溶于水的重金屬化合物，并結合相應的沉淀、分離、過濾等措施去除污水中的重金屬。常見的化學處理法有以下幾種：（1）鐵氧化法，該方法主要是在污水中計入一定量的鐵鹽，使污水中的各種重金屬離子與其發生氧化反應形成不溶于水的鐵氧體粒子，經沉淀處理便可把污水中的重金屬離子去除掉。鐵氧化法不僅能夠去除多種重金屬離子，而且不會對處理的水體造成二次污染，其處理方法簡單，該方法最大的缺點就是速度慢，所需的處理時間較長。（2）中和沉淀法，該方法主要是通過在污水中加入堿中和劑，中和劑可以重金屬離子發生反應生成低溶解度的碳酸鹽或氫化物等，再經過沉淀處理便可以使污水中的重金屬離子得到去除。中和沉淀法雖操作簡單，但是其沉淀處理時沉渣量較大、含水率高，且該方法會對水體造成較為嚴重的二次污染。（3）鋇鹽沉淀法，該方法主要是針對污水中的cr離子，在污水中加入鋇鹽，可使其與cr離子發生反應生成可沉淀物鉻酸鋇。目前常用的鋇鹽主要有Baco。和BacI兩種，這兩種鋇鹽各有優缺點，若采用Bacl鋇鹽，反應速度快，但是處理后的水中C1離子含量較高，不利于回收，而采用Baco；鋇鹽，其反應速度較慢，但是其處理可進行回收利用。

2.2物理化學法。在污水重金屬污染的處理中，常用的物理化學法主要有以下幾種：（1）離子交換法，該方法是通過無污染的離子與污水中重金屬離子交換反應，以達到去除重金屬的目的。離子的交換反應需要在液相電解質和固相離子交換劑間進行。使用該方法可對大容量污水進行處理，還可以對反應后的重金屬進行回收利用，同時，該方法不會對水體造成二次污染，但是離子交換反應的周期比較長，所需的費用也較高。（2）吸附法，吸附法是利用具有一定活性表面的吸附劑對污水中的重金屬離子，目前常用的重金屬吸附劑有活性炭以及浮石、蛇紋石、硅藻土等新興吸附劑。對于吸附法，可溶液調解為堿性，由此可使重金屬離子形成溶解度低的金屬氫氧化物，從而提高重金屬的吸附性能。（3）膜分離法，該方法利用一定的外界壓力，使污水通過特殊的半透膜，將重金屬離子等污染物截留而使水分子透過，以達到凈化污水的目的。

2.3生物化學法。生物化學法主要是針對傳統化學法和物理化學法存在的一些問題，通過植物或微生物的吸收、絮凝、積累等作用，以更加高效、更低的成本去除污水中的重金屬。近年來，由于生物化學法具有材料豐富、成本低、效果良好等優點，在污水重金屬污染去除工藝中備受關注。目前常用的生物化學法有：（1）生物絮凝法，該方法主要是利用微生物以及其代謝物對污水中的重金屬進行絮凝沉淀的處理方法。除污所需的絮凝劑是由就是微生物自身或其代謝的產物，且經研究發現，大多數微生物都具有一定的絮凝功能，其中霉菌、酵母菌、放線菌、細菌等都是當前絮凝效果較好的微生物，僅需較少的成本就可以獲得大量的微生物。（2）生物吸附法，該方法主要是借助一定的化學作用利用生物吸附重金屬離子，以此除去污水中的重金屬離子。

3.結論與展望

隨著城市化的不斷推進，不同城市的重金屬污染情況也各不相同，因此，我們應根據實際情況選取更加合理的處理方法，處理不同種類的重金屬污染。隨著我國生物技術的不斷發展，生物污水處理的機理與工藝具有極大的發展潛力。