重金屬廢水污染及其處理方法研究

李海芹，王 靜

（1.江蘇虹善工程科技有限公司，江蘇 蘇州 215000；2.昆山市鹿城環(huán)保技術有限公司，江蘇 昆山 215300）

隨著經濟的發(fā)展和工業(yè)化的不斷推進，工業(yè)污染物的排放日益增多，使得生態(tài)環(huán)境遭到不同程度的破壞，直接或間接地危害人類的健康和其他生物的生存。工業(yè)污染包括重金屬污染和有機化合物污染。有機化合物污染對自然的危害性較小，容易降解；重金屬污染卻很難降解，對生態(tài)環(huán)境危害極大。因此，人們必須綜合運用各種污水處理方法，解決重金屬廢水污染問題。

1 重金屬污染的來源

重金屬廢水產生的途徑比較廣泛，廢水中重金屬的種類、含量也不盡相同，這是由不同的生產行業(yè)決定的。重金屬廢水污染主要來自礦山、冶煉、電解、電鍍、農藥、醫(yī)藥、油漆、顏料等企業(yè)排出的廢水，工業(yè)廢水的亂排亂放、過度排放和沒有及時處理導致自然水體被污染。當前，工業(yè)發(fā)展的多樣化導致污染排放物的多樣化，加大了污染處理的難度。重金屬不能分解破壞，人們只能轉移它們的存在位置和轉變它們的物理和化學形態(tài)[1]。例如，經化學沉淀處理后，廢水中的重金屬從溶解的離子形態(tài)轉變成難溶性化合物而沉淀下來，從水中轉移到污泥中；經離子交換處理后，廢水中的重金屬離子轉移到離子交換樹脂上，經再生后又從離子交換樹脂轉移到再生廢液中。

2 重金屬污染的危害

2.1 重金屬污染給人體帶來的危害

重金屬污染對人體的危害包括直接危害和間接危害，直接危害主要途徑為飲用被污染的水源，水源中的重金屬會抑制人體內的酶，造成細胞質中毒，損傷人體神經，嚴重損傷人體的解毒器官，造成急性中毒等[2]。間接危害主要途徑為被重金屬污染的水源通過灌溉，污染農田、蔬菜、果園等。此外，重金屬也可在藻類和底泥中積累，被魚和貝類體表吸附，它們最終會通過食物鏈進入人體，危害人體健康，造成人體缺乏各種維生素和其他必需的營養(yǎng)物質，使得人體免疫力低下，易生病，增加嬰幼兒畸形的風險。

2.2 重金屬對水生植物的危害

重金屬通過污水排放污染自然水體，同時污染和損傷水中植物，主要表現(xiàn)在抑制植物的光合作用和呼吸作用，減少植物酶的活性，造成植物生長遲緩，最終導致植物萎縮死亡。例如，水生植物羊角、月牙藻受重金屬鋅的影響較為明顯，綠藻容易受重金屬鎘的影響，這會造成光合作用下降，誘導硝酸還原酶的活性，破壞抗氧化防御系統(tǒng)。

2.3 重金屬污染對水生動物的危害

重金屬污染水體后，對水生動物生存產生直接的、較為嚴重的損害，影響水生動物的生長發(fā)育和新陳代謝。例如，過高濃度的重金屬，會造成海水中的魚類中毒，使其身體呈現(xiàn)掙扎狀，繼而死亡；水體中鉛、鋅、銅含量較高，會引發(fā)烏龜胚胎發(fā)育畸形。此外，水中的重金屬還會造成水生動物基因突變，影響后代的繁衍和發(fā)展。

3 重金屬廢水污染的處理方法

總體來說，重金屬廢水污染的處理有兩種方法，一是從源頭上解決水污染排放問題，禁止工業(yè)企業(yè)排放含有過量重金屬的廢水，避免水體產生重金屬污染；二是加強污水處理工藝的研究，投入高成本、高技術，引進高端設備和專業(yè)人才，從而減少水體中重金屬的含量。下文就第二種方法進行具體細分和研究。

3.1 沉淀和絮凝

顧名思義，沉淀就是通過靜置，將水中的大顆粒污染物和水分離，或者在水中加入硫化物沉淀劑，加速水和污染物的分離，然后篩選、過濾出大顆粒污染物，達到初步處理水污染的目的，這是最簡單、成本較低的一種方法，它和沉淀都屬于物理方法。絮凝也是較為簡單、常規(guī)的污水處理方法，通過在水中加入絮凝劑進行污染物和水的分離。操作方法同沉淀，該方法核心就在于絮凝劑的材料，普通的選用鐵鹽和鋁鹽做絮凝劑，木質素磺酸鹽是一種改進后的絮凝劑。人們可以在絮凝劑中加入羧酸基、磺酸基等基團，改進絮凝劑的效果，使得絮凝效果更加明顯[3]。

3.2 吸附法

吸附法是利用多孔性固態(tài)物質吸附水中污染物來處理廢水的一種常用方法，主要有三種具體的操作方法。第一種是活性炭吸附，活性炭分為很多種，包括顆粒活性炭、粉狀活性炭、活性炭纖維、炭分子篩、含碳的納米材料。根據不同的污染處理需求，人們可選擇不同類型的活性炭，這種方法較早用于污水處理，是一種較為成熟的方法。第二種為礦物吸附劑，人們將改進后具有吸附功能的天然礦物用于污水處理，目前運用較為普遍的是膨潤土改良后的鈣基膨潤土等[4-5]。第三種是天然吸附劑，常用的吸附材料包括利用懸浮交聯(lián)和復合制備得到的殼聚糖樹脂吸附劑和殼聚糖活性炭復合吸附劑[6]。

3.3 離子交換法

離子交換法是一種化學處理方法，常見的化學處理方法還包括反滲透法、電解法、膜分離法等，但是這些方法成本高，操作困難，極易產生二次污染，所以本文重點探討離子交換法。離子交換法運用離子交換樹脂和螯合樹脂與水中的重金屬離子進行交換，達到去除水中重金屬離子的效果。其中，離子交換樹脂和螯合樹脂是以泥炭、木質素、纖維素等為原材料制成的，可去除水體中的重金屬離子。離子交換樹脂和螯合樹脂的區(qū)別就在于螯合樹脂多了一種優(yōu)點，即有機試劑的高選擇性。離子交換纖維具有比表面積大、傳遞距離短、吸附和解吸速度快等優(yōu)點，是一種新型纖維狀吸附與分離材料，引入磺酸基團的強酸性陽離子交換纖維，最大Pb2+吸附容量可達105.5 mg/L[7]。

3.4 微生物法

微生物法是指利用人為培養(yǎng)和訓練后的細菌、真菌等微生物，清除水中的重金屬離子。在優(yōu)化的條件下，微生物通過生物還原反應將重金屬離子還原或吸附成團沉淀，然后將形成的沉淀清除。此外，形成沉淀的細菌、真菌等可以利用鹽酸或EDTA等處理解吸，還可以用氫氧化鈉溶液恢復其吸附能力[8]。微生物吸附技術由于清潔環(huán)保、未來基因技術的發(fā)展等因素，應用和發(fā)展前景非常廣泛。

3.5 植物和動物修復法

植物修復法是利用綠色植物的吸收、吸附和轉移等方式，實現(xiàn)水中重金屬污染的轉移和清除。其主要應用的植物包括鳳眼蓮、水芹菜、香蒲、蘆葦、香根草等，通過特定的植物來轉移和治理重金屬污染，不會對特定的植物造成損傷，也不會對生態(tài)環(huán)境造成影響。該種方法具有環(huán)保、成本較低、易于操作等特性，在世界范圍內獲得了較為廣泛的應用。

動物修復法的特定動物包括水體底棲動物中的貝類、甲殼類、環(huán)節(jié)動物等，如三角帆蚌、河蚌。這些動物對水體中的重金屬具有富集作用，可達到凈化水中重金屬的目的。但此法處理周期長，成本高，可選擇的動物品種較少，因此應用范圍較窄。

4 結語

重金屬廢水的治理過程是一個漫長而艱辛的過程，既不是一蹴而就的，也不是一帆風順的。但是，這并不意味著人們可以消極應對，人們要積極發(fā)揮主觀能動性，為重金屬污水的治理貢獻一份力量，這樣才能實現(xiàn)重金屬污水的治理，才能實現(xiàn)山清水秀、人與自然和諧共處。

1 孫 莉，任蕓蕓，孫玉寒.水體重金屬離子處理防治方法研究進展[J].科技信息，2010，（27）：10058-10059.

2 任 義，王 磊，狄 雅.氨氮廢水處理技術進展綜述[J].西安文理學院學報（自然科學版），2008，11（3）：90-93.

3 劉佳佳，康 勇.綠色試劑——天然高分子絮凝劑的研究與利用進展[J].化學工業(yè)與工程，2005，22（6）：476-481.

4 李夢耀，車紅榮.膨潤土的改性研究及在污水治理中的應用[J].長安大學學報（建筑與環(huán)境科學版），2004，21（2）：42-45.

5 朱一民，王忠安，蘇秀娟，等.鈣基膨潤土對水相中銅離子的吸附[J].東北大學學報（自然科學版），2006，27（1）：99-102.

6 李 江，甄寶勤.吸附法處理重金屬廢水的研究進展[J].應用化工，2005，34（10）：591-594.

7 郭 嘉，陳延林，羅 曄，等.新型離子交換纖維的應用研究及展望[J].高科技纖維與應用，2005，30（6）：35-38.

8 徐 陽，王增長.厭氧生物處理法處理生活與工業(yè)廢水的研究與發(fā)展[J].科技情報開發(fā)與經濟，2007，17（31）：119-120.