重金屬?gòu)U水處理與循環(huán)利用技術(shù)研究

周芳(信息產(chǎn)業(yè)部電子綜合勘察研究院，陜西 西安 710000)

重金屬?gòu)U水處理與循環(huán)利用技術(shù)研究

周芳(信息產(chǎn)業(yè)部電子綜合勘察研究院，陜西 西安 710000)

我國(guó)人口眾多，水資源分布不均導(dǎo)致我國(guó)許多地區(qū)存在嚴(yán)重的水資源危機(jī)。然而隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)廢水的排放不僅造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)；而且威脅著居民的飲水安全，因此重金屬?gòu)U水處理一直是我國(guó)環(huán)保領(lǐng)域的重要內(nèi)容。針對(duì)我國(guó)工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，創(chuàng)新重金屬?gòu)U水處理技術(shù)，研究其循環(huán)利用技術(shù)不僅能夠有效的緩解我國(guó)水資源緊張的局面，也能夠促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

重金屬?gòu)U水處理；循環(huán)利用；環(huán)保；水資源

在水資源嚴(yán)重缺乏的情況下，環(huán)境污染所導(dǎo)致的質(zhì)量型缺水也日益嚴(yán)重。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)年均廢水排放量為500億m3，其中重金屬?gòu)U水占到了55%以上。加之重金屬?gòu)U水污染持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，危害性大，因此一直是我國(guó)環(huán)保部門的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。

1 重金屬?gòu)U水的來(lái)源與處理現(xiàn)狀

具體到我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，重金屬?gòu)U水污染主要來(lái)自于冶金、電鍍以及采礦等行業(yè)。例如有色金屬冶煉廠、電鍍廠等即會(huì)排放大量的廢水，其中含有各種重金屬離子，造成許多重金屬隨著廢水滲入到生態(tài)系統(tǒng)中。目前來(lái)說(shuō)重金屬?gòu)U水的處理主要有化學(xué)法、物理化學(xué)法以及生物法三種。

1.1 化學(xué)法處理重金屬?gòu)U水

化學(xué)法處理重金屬?gòu)U水是最為常用的一種，具體來(lái)說(shuō)是利用化學(xué)方法將廢水中的重金屬離子進(jìn)行中和、沉淀等，進(jìn)而消除其毒性。例如在處理廢水中的呈硫化物時(shí)，就可以在廢水中投入硫化機(jī)，Na2S等；也可以采用鐵氧體沉淀法，能夠一次去除多種重金屬離子；還有鋇鹽沉淀法處理含有鉻金屬的廢水；也有采用電解法，利用電極讓廢水中的重金屬離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，消除其毒性，但是這種方法對(duì)于電能的消耗較大。

1.2 物理化學(xué)法處理重金屬?gòu)U水

物理化學(xué)法處理重金屬?gòu)U水，主要是通過(guò)物理與化學(xué)結(jié)合的方法，來(lái)提高重金屬?gòu)U水處理的質(zhì)量。例如采用物理吸附法，可以借助吸附劑（活性炭、褐煤、風(fēng)化煤）將廢水中的重金屬離子進(jìn)行吸附。這種方法能夠同時(shí)吸附多種重金屬離子，但是也存在吸附劑使用壽命較短的弊端。另外一種重要物理方法即是液膜法，液體膜分散于重金屬?gòu)U水時(shí),流動(dòng)載體在膜外相界面有選擇地絡(luò)合重金屬離子,然后在液膜內(nèi)擴(kuò)散，在膜內(nèi)相界面上解絡(luò),重金屬離子進(jìn)入膜內(nèi)相得到富集，流動(dòng)載體返回膜外相界面，如此過(guò)程不斷進(jìn)行，廢水得到凈化。該方法工藝簡(jiǎn)單而且分離效率較高，但是穩(wěn)定性較差。第三種是反滲透法和電滲析法。這兩種即是相對(duì)可靠而且廢水處理成本較低，但是對(duì)于濃縮重金屬離子濃度有一定的限度。

1.3 生物法處理重金屬?gòu)U水

在日常生活中人們發(fā)現(xiàn)水藻類等一些水生物能夠起到一定的水資源凈化作用，而且對(duì)一些重金屬也有較強(qiáng)的富集能力。在此基礎(chǔ)上，逐步發(fā)現(xiàn)放線菌、霉菌等都能夠有效的吸附水中的重金屬離子，然后以生物代謝的方式將重金屬與生物體內(nèi)的蛋白結(jié)合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)重金屬的沉淀。當(dāng)然還有一些生物吸附法、生物沉淀法，具有成本低、易回收重金屬的特點(diǎn)。

綜合來(lái)看，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，重金屬?gòu)U水的處理方法不斷增加，但是每一種又個(gè)具優(yōu)缺點(diǎn)。例如較為常用的化學(xué)沉淀法，雖然廢水處理效率高，但是也存在廢水回收利用困難的缺點(diǎn)。而其他活性炭吸附法、電滲析法等廢水處理質(zhì)量較高，但是也存在廢水處理成本高的缺點(diǎn)，難以大規(guī)模的推廣使用。因此成本低、廢水處理效果好的生物技術(shù)，成為了未來(lái)重金屬?gòu)U水處理中的最優(yōu)選擇。

2 重金屬?gòu)U水處理后的循環(huán)利用

目前由于技術(shù)條件和資金投入的限制，我國(guó)在重金屬處理中大多采用沉淀法，雖然對(duì)于緩解重金屬?gòu)U水污染具有一定的作用，但是也產(chǎn)生了二次污染問(wèn)題。因此在環(huán)保需求日益高漲的情況下，重金屬?gòu)U水“零排放”成為了政府和人民的要求。需要企業(yè)不斷改進(jìn)技術(shù)，多多引進(jìn)現(xiàn)代的廢水處理工藝和技術(shù)，減少重金屬?gòu)U水的排放量，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，最終實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙提升。因此本文在結(jié)合生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，開發(fā)一種新型水處理活動(dòng)因子，實(shí)現(xiàn)重金屬?gòu)U水的處理與循環(huán)利用。

2.1 某金屬冶煉企業(yè)廢水特點(diǎn)

在本文研究中以某金屬冶煉企業(yè)為例，對(duì)其廢水中的重金屬富含情況進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)廢水中的重金屬離子較多，而且濃度高。因此采用常規(guī)技術(shù)進(jìn)行廢水處理的難度較大，凈化后的廢水PH值較高，無(wú)法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 石灰中和工藝的改進(jìn)

要實(shí)現(xiàn)重金屬?gòu)U水的循環(huán)利用，就必須改進(jìn)現(xiàn)有的石灰中和工藝，有效解決廢水循環(huán)過(guò)程中的鈣離子導(dǎo)致結(jié)垢與腐蝕問(wèn)題后進(jìn)行循環(huán)利用。因此本技術(shù)將廢水中鈣離子的處理作為研究重點(diǎn)，在廢水的底泥中投入一定的的聚丙烯酸（PAA）等。然后通過(guò)泥漿泵將混合底泥直接輸送至石灰乳的投放池，在攪拌后與重金屬離子發(fā)生反應(yīng)，促進(jìn)重金屬離子的沉淀。形成的底泥在加入一定量的隊(duì)等聚合物后開始新一輪的循環(huán)。改進(jìn)工藝后發(fā)生的反應(yīng)主要有：

中和反應(yīng)：

H2SO4+Ca(OH)2→2H2O+CaSO4↓

Ca2++2AsO2-→Ca(AsO2)2↓

水解反應(yīng)：

Zn2++2OH-→Zn(OH)2↓

Pb2++2OH-→Pb(OH)2↓

Cu2++2OH-→Cu(OH)2↓

Cd2++2OH-→Cd(OH)2↓

2.3 實(shí)驗(yàn)與檢驗(yàn)

在獲取以上反應(yīng)后，本技術(shù)對(duì)某金屬冶煉廠的重金屬?gòu)U水進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)該技術(shù)在重金屬?gòu)U水中的應(yīng)用。結(jié)果顯示處理后的重金屬?gòu)U水PH值在8.5時(shí)，各重金屬離子含量降低，符合了國(guó)家排放和企業(yè)循環(huán)利用標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)PH值在9以上時(shí)，即可以完全達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果為進(jìn)一步開展重金屬?gòu)U水的處理與循環(huán)利用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

水資源污染讓本以缺乏的生態(tài)系統(tǒng)更加脆弱，尤其是面對(duì)重金屬?gòu)U水的污染時(shí)，更是需要我們不斷創(chuàng)新技術(shù)，來(lái)提高廢水處理的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)重金屬?gòu)U水的處理與回收利用。本文在對(duì)常用廢水處理技術(shù)進(jìn)行論述的基礎(chǔ)上，討論了各個(gè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而結(jié)合企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀，對(duì)傳統(tǒng)石灰石處理技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了重金屬?gòu)U水的高質(zhì)量處理與達(dá)標(biāo)排放。

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