淺談重金屬廢水處理技術和資源利用

王俊杰

（威潔（石獅）中水回用技術有限公司，福建 石獅 362700）

0 引言

重金屬廢水是對環境產生重大污染的污染源之一，到目前為止，我國重金屬廢水污染很嚴重，形勢十分嚴峻，而這些污染主要來源于采礦、金屬加工、化工、印染和電鍍等行業。這些行業由于原料的特殊性，在生產的過程中就會排放出大量的重金屬元素，例如鎳、鉛、汞、鉻、砷等[1]。目前，處理好低濃度重金屬廢水是各類產業發展的關鍵。處理重金屬廢水常用的方法有吸附法、離子交換法等。上述方法對于重金屬廢水的處理很有效，但是由于重金屬廢水中存在高鹽分、高有機質等共存物，影響了對廢水的處理，導致這類方法無法對重金屬廢水中的鉻進行選擇性吸附。隨著科技的發展，納米技術水平也再創新高，納米材料的開發已成為當今研究的熱點。在此基礎上，該文提出了一種可利用納米吸附劑處理重金屬廢水的設備及方法，并與其他重金屬廢水處理方法進行了簡要的對比。

1 目前的重金屬處理技術

1.1 化學沉淀法

化學沉淀法簡而言之就是向生產過程中排放的重金屬廢水中添加沉淀劑，使這些沉淀劑與水中的重金屬離子之間產生化學反應，等反應完成后就會產生沉淀物，然后直接對沉淀下來的廢渣進行處理就可以了[2]。一般來說，化學沉淀法所用的沉淀劑有氫氧化物、硫化物、鋇鹽和鐵氧體等。

1.2 吸附法

吸附法也是重金屬廢水處理中比較常用的技術。吸附法一般來說就是將多孔性固體物質放入需要處理的重金屬廢水中，使其吸附廢水中的重金屬離子，等廢水中的重金屬離子全部被吸附到固體物質的表面時，再將廢水中的固體物質取出，以此實現重金屬廢水的處理[3]。

1.3 離子交換法

使用離子交換法處理重金屬廢水，主要是通過使用離子交換劑，與重金屬廢水中的重金屬離子的基因進行交換，從而改變重金屬離子的內部構造，最終去除重金屬離子[4]。但是需要注意，使用的離子交換劑要與重金屬離子的濃度基本一致。

1.4 電解法

運用電解法處理重金屬廢水主要是通過直流電，使帶有正電的重金屬離子轉向陰極，然后通過還原作用成為可吸附在電極表面或者可沉淀的金屬，最后再使用沉淀法去除沉淀[5]。

1.5 膜分離法

使用膜分離法處理重金屬廢水，在實際應用中，主要是利用特殊的半透膜進行重金屬離子的分離，以此來達到廢水中重金屬離子的去除[6]。膜分離法的應用高效、環保，因此，在目前使用比較普遍。

2 納米吸附劑處理重金屬廢水的設備及方法

如今科技發展迅速，納米技術也再創新高，納米材料的開發已成為當今研究的熱點。在此基礎上，該文針對重金屬廢水提出了一種全新的納米吸附劑處理設備及方法。

2.1 納米吸附劑處理重金屬廢水的設備

該文介紹的納米吸附劑重金屬廢水處理設備，主要是由原料液輸送系統、重金屬吸附系統、重金屬解析系統、濾出液輸送系統、濃縮液回用系統和凈水過濾系統組成的。原料液輸送系統是設備的首要裝置，它包括原料液桶、污水輸送裝置。重金屬解析系統包括氣罐和高壓送氣體裝置。

設備中的濃縮液回用系統包括濃縮液桶、濃縮液輸送裝置和濃縮液回用輸送裝置，濃縮液回用輸送裝置包括與濃縮液桶和出水管道的出水端連通的濃縮液輸送管、連接于濃縮液輸送管上的壓力計和調節閥。最后是凈水過濾系統，它包括增壓送水裝置和過濾膜組。

納米吸附劑重金屬廢水處理設備能夠使納米吸附劑和廢水中的重金屬離子得到重復使用。最重要的是，此設備污水處理效果極好，且吸附容量大、解析效率高，不會對環境造成二次污染，具有廣泛的實用性。

圖1 為重金屬廢水處理設備的結構示意圖。

2.2 納米吸附劑處理重金屬廢水方法步驟

在使用此設備進行重金屬污水處理時，設備中的原料液輸送系統、重金屬吸附系統和濾出液輸送系統會一直處于連通狀態。1）原料液輸送系統向外桶中輸入含有重金屬的污水，同時納米介質過濾膜筒在驅動裝置的驅動下轉動，納米吸附劑在攪拌條件下與污水進行充分反應，并將污水中的重金屬物質吸附，且轉動的納米介質過濾膜筒可以阻止納米吸附劑進入納米介質過濾膜筒中，而經過反應后的濾出液可以通過膜孔進入納米介質過濾膜筒中。2）濾出液輸送系統通過水管道將納米介質過濾膜筒中的濾出液引出回用。最后，在進行納米吸附劑解析重金屬離子時，重金屬解析系統、重金屬吸附系統和濃縮液回用系統需要保持連通狀態。濃縮液回用系統則通過出水管道將納米介質過濾膜筒中的濃縮液引出回用。

圖1 重金屬廢水處理設備的結構示意圖

3 納米吸附劑處理重金屬廢水的設備及方法的優勢

通過對納米吸附劑處理重金屬廢水的設備及方法的介紹，可知此系統中的納米吸附劑能夠有效吸附污水中的重金屬離子，并且使用后的納米吸附劑能夠將廢水中的金屬離子解析出來，使納米吸附劑和重金屬離子可以重復使用，增加了設備的使用價值，提高了處理效率。重金屬廢水的處理技術有很多種，各自具有獨特的優勢，但是該文提出的納米吸附劑處理重金屬廢水的設備及方法更加實用，對于重金屬污水的處理效果更好，并且不會造成二次污染，破壞生態環境。另外，納米材料屬于無機材料，其具有耐酸堿、耐用、時間壽命長的特點，而前幾種方法中的使用材料都是有機材料，在實際使用過程中，能夠在一定程度上去掉廢水中的重金屬，但效果卻并不穩定，經過回收的清水，水質仍難以保持穩定狀態，達到國家規定的排放標準，而且還會產生二次污染，破壞環境。更值得一提的是，納米劑與水中重金屬離子反應快，并且，它的吸附和處理容量更是普通材料的10倍～1 000 倍。經過調查，同樣是每日處理300 m3重金屬污水量，使用納米技術一個月產生的納米金屬泥相當于傳統工藝一天要產生的污泥廢渣。該文就以銅冶煉廠的廢水處理為例，其回收的納米銅泥品位已達到20%，完全可以作為銅礦資源再生利用，如圖2 所示。

4 重金屬廢水處理的資源化

依照我國國情，在重金屬廢水的處理上，我們要做的不僅是讓重金屬排放達到國家排放標準，還要做到循環利用，對廢水和重金屬進行資源化處理。總的來說，在當前重金屬廢水資源化處理技術的應用過程中，使用最普遍的還是膜處理技術和沉淀法。而在資源化處理的實際過程中，膜處理技術和沉淀法各有其獨特的優勢，都能有效地提高重金屬的回收率，從而大大降低了重金屬離子的濃度，非常符合當前國家綠色環保的要求。

圖2 銅冶煉廠的廢水處理

5 結語

綜上所述，重金屬廢水的處理技術各有其獨特的優勢，該文提出的納米吸附劑處理重金屬廢水的設備及方法更加實用，并且對于重金屬污水的處理效果更好、還不會造成二次污染，破壞生態環境，因此值得推廣應用。