五大類重金屬污染物治理技術(shù)可行性分析.doc

五大類重金屬污染物治理技術(shù)及可行性分析(一) 鉛(Pb)治理技術(shù)與其可行性分析目前，工業(yè)中處理廢水中重金屬鉛離子一般采用化學(xué)沉淀法和離子交換法。另外，液膜法和生物吸附法是新興的含鉛廢水的處理方法，目前處于研究階段。（1）化學(xué)沉淀法：化學(xué)沉淀法是目前使用較為普遍的方法。所用沉淀劑有：石灰、燒堿、氫氧化鎂、純堿以及磷酸鹽，其中氫氧化物沉淀法應(yīng)用較多。此法是將離子鉛轉(zhuǎn)化為不溶性鉛鹽與無機(jī)顆粒一起沉降，處理效果比較好，可以達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。但大量的鉛鹽污泥不易處理，容易造成二次污染，且此法存在占地面積大、處理量小、選擇性差等缺點(diǎn)。（2）離子交換法：離子交換法是利用離子交換劑有離子交換樹脂、沸石等。離子交換是靠交換劑自身所帶的能自由移動的離子與被處理的溶液中的離子進(jìn)行交換來實(shí)現(xiàn)的。推動離子交換的動力是離子間濃度差和交換劑上的功能基對離子的親和能力。離子交換法處理鉛離子是較為理想的方法之一，不但占地面積小、管理方便、鉛離子脫除率很高，而且處理得當(dāng)可使再生液作為資源回收，不會對環(huán)境造成二次污染。離子交換法的缺點(diǎn)是一次性投資比較大，且再生也存在一定的困難。（3）生物吸附法使用生物材料處理和回收含鉛廢水的技術(shù)是既簡單又經(jīng)濟(jì)的治理方法，已經(jīng)引起了人們的重視。生物材料對重金屬天然的親和力，可用以凈化濃度范圍較廣的鉛離子廢水以及混合的金屬離子廢水。其優(yōu)點(diǎn)有：受pH值影響?。徊皇褂没瘜W(xué)試劑；污泥量極少；無二次污染；排放水可回用；菌泥中金屬可回收且菌泥可用作肥料。生物吸附法將是廢水深度處理常用的方法?；瘜W(xué)沉淀法由于容易產(chǎn)生二次污染，不符合綠色化學(xué)的宗旨，固其處理雖能達(dá)標(biāo)，但并不符合當(dāng)今時代和實(shí)際的要求，不鼓勵用于珠三角地區(qū)鉛污染的處理。珠三角地區(qū)由于土地價格高昂，因此對比下，選擇占地面積小，管理方便，脫除率高的離子交換法結(jié)處理廢水中的鉛較為符合實(shí)際情況。而在土壤中的鉛污染適宜使用生物吸附法和植物修復(fù)法，利用超富集植物對土壤中的鉛進(jìn)行富集，可有效的去除土壤中的鉛，再輔以微生物處理法，使得處理效果大大增加。(二)汞(Hg)治理技術(shù)及其可行性分析含汞廢水主要來源于有色金屬冶煉廠、化工廠、農(nóng)藥廠、造紙廠、染料廠及熱工儀器儀表廠等。從廢水中去除無機(jī)汞的方法有硫化物沉淀法、化學(xué)凝聚法、活性炭吸附怯、金屬還原法、離子交換法和微生物法等。一般偏堿性含汞廢水通常采用化學(xué)凝聚法或硫化物沉淀法處理。偏酸性的含汞廢水可用金屬還原法處理。低濃度的含汞廢水可用活性炭吸附法、化學(xué)凝聚法或活性污泥法處理，有機(jī)汞廢水較難處理，通常先將有機(jī)汞氧化為無機(jī)汞，而后進(jìn)行處理。（1）還原法： NaBH4（硼酸鈉）還原法：非金屬還原劑硼酸鈉，與汞反應(yīng)后主要生成汞和偏硼酸、放出氫氣。Hg2+BH4-2OH- = Hg3H2BO2- 。金屬還原法：凡是氧化還原電位低于Hg2+的，如Cu. Zn. Fe. Mn. Mg.Al 等，可將相應(yīng)的金屬屑裝成填料塔，置換廢水中的Hg2+離子。以鐵為例： FeHg2+= Fe2+Hg（2）硫化法：H2+S2- = HgS 4Hg2+2S-Hg2S+HgS Hg（3）吸附法：常采用活性炭為吸附劑，具體做法是首先用硫化鈉使汞離子轉(zhuǎn)化為硫化汞沉淀析出，然后用活性炭吸附，這樣處理過的凈化液所含的殘余汞能達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。（4）離子交換法：將幾種樹脂裝柱組成廢水凈化系列，這樣含汞廢水通過幾個交換柱后，出水中檢不出汞。（5）凝取沉淀法：向含汞廢水中投加石灰，生成的Ca（OH）2對汞有凝聚吸附作用，在有三價鐵離子存在的情況下，效果更好。用硫酸鋁作凝聚劑處理含汞廢水，效果也較好。經(jīng)凝聚沉淀后，出水水質(zhì)含汞量可降到0.05 m g/L以下。（6）溶劑萃取法：目前，國外有采用三異辛胺一二甲苯對含汞廢水進(jìn)行萃取，經(jīng)萃取后，凈化液中殘留汞在0.017mg/L以下。 土壤中可給態(tài)汞可以被作物吸收利用而固定態(tài)汞則不能被作物吸收但兩者在一定條件下可互相轉(zhuǎn)化因此對土壤中可給態(tài)汞含量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制使其轉(zhuǎn)化成難溶性的汞化合物固定于土壤中而不易被作物吸收通常的調(diào)節(jié)方法是增加抑制劑如有機(jī)肥料過磷酸鈣和碳酸鈣。最近Meng25等報道了用舊輪胎橡膠可固化污染土壤中的2 價汞用乙酸浸提經(jīng)舊輪胎橡膠固化的土壤瀝濾液中汞的濃度可從未處理的3 500 mg/kg降至34 mg/kg 這樣可以抑制土壤汞進(jìn)入植物。植物修復(fù)發(fā)能減低土壤中汞的濃度，能徹底的改善土壤汞環(huán)境。研究表明紙皮樺加拿大楊26 紅樹27等對土壤中汞的吸收及儲存能力強(qiáng)對Hg 污染的稻田改種苧麻可使土壤中的汞年凈化率較種植水稻的提高8 倍而且當(dāng)土壤汞含量小于130 mg/kg時苧麻的產(chǎn)量和質(zhì)量不會受到影響27 這一技術(shù)不僅可以大量去除土壤汞還可美化環(huán)境并且還能帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益它將是今后治理土壤汞及其它重金屬污染的最有前景的一種方法(三)鎘(Cd)治理技術(shù)及其可行性分析現(xiàn)有對水環(huán)境中鎘的去除技術(shù)主要有三大類:一是物理化學(xué)修復(fù)技術(shù); 二是植物修復(fù)技術(shù); 三是生物修復(fù)技術(shù)。物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)包含了許多具體的處理方法, 如沉淀、溶劑萃取、離子交換、膜分離、吸附、中和法、漂白粉氧化法、鐵氧化沉淀法和金屬還原法、電解法等。植物修復(fù)技術(shù), 是利用植物去除水環(huán)境中的鎘, 降低水環(huán)境中的鎘污染，是一種治理環(huán)境污染的新型技術(shù), 成本低廉, 沒有二次污染。含鎘廢水成分復(fù)雜, 處理達(dá)標(biāo)要求又非常嚴(yán)格, 傳統(tǒng)的物理化學(xué)法各有優(yōu)缺點(diǎn)。其缺點(diǎn)表現(xiàn)為處理劑使用量大, 反應(yīng)不易控制, 水質(zhì)差, 回收貴金屬難等。而生物法因能耗少, 成本低, 效率高, 而且容易操作, 最重要的是沒有二次污染。通過比較可知植物法和生物法作為一種很有前途的處理方法, 具有耗能少、效率高、無二次污染、處理費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)。但是從自然界得到的菌種耐鎘能力較差, 僅能處理含鎘濃度低的廢水, 無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,應(yīng)考慮進(jìn)行生物強(qiáng)化。目前, 生物強(qiáng)化技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用范圍在逐漸擴(kuò)大。鎘污染土壤的治理途徑有兩種：一種是將污染物清除，除去污染；另一種是改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其固定，將污染物的活性降低，減少在土壤中的遷移性和生物可利用性，即穩(wěn)定化。圍繞這兩種途徑產(chǎn)生了不同的治理措施和方法。而最符合當(dāng)今環(huán)保要求的是植物修復(fù)技術(shù)。植物修復(fù)技術(shù)被公認(rèn)為是土壤重金屬污染最好的修復(fù)技術(shù), 是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的綠色環(huán)境進(jìn)化技術(shù), 具有治理效果永久性、治理過程原位性、治理成本低廉性、環(huán)境美學(xué)兼容性、后期處理簡易性等特。超富集植物種質(zhì)資源較多, 目前世界上共發(fā)現(xiàn)了500多種超積累植物16, 包括蔬菜、草本、蕨類植物、景天科植物和樹木等，種質(zhì)資源豐富，是當(dāng)前世界土壤鎘污染的發(fā)展方向。近期，廣州華南植物園研究人員花了將近三年的時間發(fā)現(xiàn)了一種新的重金屬超富集茄科植物少花龍葵。它對吸收土壤中的重金屬“鎘”有著良好的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤中鎘濃度高達(dá)60mg/kg時，少花龍葵的生長仍未受到明顯影響，而根部鎘含量可高達(dá)473mg/kg，莖、葉和地上部鎘含量分別達(dá)215、251和230mg/kg。在兩個濃度梯度實(shí)驗(yàn)中少花龍葵地上部鎘含量均超過鎘超富集植物的臨界含量標(biāo)準(zhǔn)(100mg/kg)，具有鎘超富集植物的基本特征，是鎘的超富集植物。該植物能作為珠三角地區(qū)治理土壤鎘污染的一種有力武器。(四)鉻(Cr)治理技術(shù)及其可行性分析含鉻廢水主要來源于工業(yè)污染，特別是電鍍行業(yè)。電鍍工業(yè)含鉻廢水的處理最常用的方法有還原法、電解法。而生物法也日逐漸成熟。(1) 還原沉淀法化學(xué)還原法是利用硫酸亞鐵、亞硫酸鹽、二氧化硫等還原劑將廢水中六價鉻還原成三價鉻離子，加堿調(diào)整pH值，使三價鉻形成氫氧化鉻沉淀除去。這種方法設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用低，主要用于間歇處理。常用處理工藝為在第一反應(yīng)池中先將廢水用硫酸調(diào)pH值至23，再加入還原劑，在下一個反應(yīng)池中用NaOH或Ca(OH)2調(diào)pH值至78，生成Cr(OH)3沉淀，再加混凝劑,使Cr(OH)3沉淀除去。改良的工藝為在第一反應(yīng)池中直接投加硫酸亞鐵，用NaOH或Ca(OH)2調(diào)pH值至78，生成Cr(OH)3沉淀，再加混凝劑，使Cr(OH)3沉淀除去。使用該技術(shù)后，含鉻廢水日處理量為1000M3,廢水中鉻含量為10mg/l。(2)電解法電鍍含鉻廢水首先經(jīng)過格柵去除較大顆粒的懸浮物后自流至調(diào)節(jié)池, 均衡水量水質(zhì), 然后由泵提升至電解槽電解, 在電解過程中陽極鐵板溶解成亞鐵離子, 在酸性條件下亞鐵離子將六價鉻離子還原成三價鉻離子, 同時由于陰極板上析出氫氣, 使廢水pH 值逐步上升, 最后呈中性。此時Cr3+ 、Fe3+ 都以氫氧化物沉淀析出, 電解后的出水首先經(jīng)過初沉池,然后連續(xù)通過(廢水自上而下) 兩級沉淀過濾池。一級過濾池內(nèi)有填料: 木炭、焦炭、爐渣; 二級過濾池內(nèi)有填料: 無煙煤、石英砂。污水中沉淀物由過濾池填料過濾、吸附, 出水流入排水檢查井。而后通過泵進(jìn)入循環(huán)水池作為冷卻用水。過濾用的木炭、焦炭、無煙煤、爐渣定期收集在鍋爐房摻燒。電鍍含鉻廢水采用電解法沉淀過濾工藝處理后全部回用, 過濾池內(nèi)填料定期集中于鍋爐房摻燒, 達(dá)到了綜合治理電鍍含鉻廢水的目的。(3)生物法近年來，國內(nèi)外采用生物法治理含鉻廢水的技術(shù)開始有所突破。生物法是治理電鍍廢水的高新生物技術(shù),適用于大、中、小型電鍍廠的廢水處理,具有重大的實(shí)用價值,易于推廣。將電鍍廢水與其它工業(yè)廢棄物及人類糞便一起混合,用石灰作為凝結(jié)劑,然后進(jìn)行化學(xué)凝結(jié)沉積處理。研究表明,與活性的淤泥混合的生物處理方法,能除去6+和3+,3氧化成3-。已用于埃及輕型車輛公司的含鉻廢水的處理。生物法處理電鍍廢水技術(shù),是依靠人工培養(yǎng)的功能菌,它具有靜電吸附作用、酶的催化轉(zhuǎn)化作用、絡(luò)合作用、絮凝作用、包藏共沉淀作用和對值的緩沖作用。該法操作簡單,設(shè)備安全可靠,排放水用于培菌及其它使用;并且污泥量少,污泥中金屬回收利用;實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)、無污水和廢渣排放。投資少,能耗低,運(yùn)行費(fèi)用少。土壤中鉻污染的處理主要實(shí)行水旱輪作。該法是輕度鉻污染的有效改良措施。水旱輪作使土壤pH 值增高，E 值下降，有利于鉻的吸附固定，從而降低土壤中鉻的含量；在被Cr3+ 污染的土壤中，施用石灰石、硅酸鈣或磷肥等調(diào)節(jié)土壤呈微堿性，使鉻形成Cr(OH)3 狀態(tài)而加以固定，可減少鉻對作物的危害；用有機(jī)肥，使土壤處于還原環(huán)境，有效減輕或消除六價鉻對植物的危害。另外，有機(jī)肥能夠通過吸附作用，降低六價鉻對植物的毒害；種植非食用植物，利用植物累積鉻的作用凈化污染的土壤。(五) 砷(As)治理技術(shù)及其可行性分析國內(nèi)外較多的科學(xué)家都在致力于水中砷的去除研究, 主要的除砷方法可分為化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法。目前,國內(nèi)外處理水中砷的化學(xué)方法主要是沉淀法, 包括熱沉淀法、絮凝沉淀法、鐵氧體法等。大多數(shù)企業(yè)含砷廢水的處理采用化學(xué)沉淀方法, 而且往往是2 3種沉淀劑共同使用。例如, 鐵鹽- 鋁鹽、石灰- 鎂鹽、鈣鹽-鐵鹽等組合絮凝劑都能獲得良好的除砷效果。郭翠梨24 采用石灰- 聚合硫酸鐵法對硫酸生產(chǎn)中的含砷廢水進(jìn)行處理, 結(jié)果表明, 當(dāng)pH 為8.8 10.6, m(Fe):m(As)不小5時,處理后廢水中砷的濃度小于1mg/L?；瘜W(xué)法除砷工藝簡單, 投資少, 操作方便, 適用于處理砷含量較高的廢水。在經(jīng)濟(jì)條件相對較差的地區(qū), 有很高的經(jīng)濟(jì)效益, 是首選除砷方法。但該方法需要大量的沉淀劑, 產(chǎn)生大量的含砷廢渣,這些廢渣目前尚無較好的處理方法, 長期堆積則容易造成二次污染?；瘜W(xué)法除砷的研究較多, 目前已處于較成熟階段。不同的除砷方法都有其優(yōu)缺點(diǎn), 對不同的含砷廢水應(yīng)采用不同的處理方法或工藝?；瘜W(xué)法除砷技術(shù)比較成熟, 處理效果也較明顯, 在工程上有一定應(yīng)用。但其由于化學(xué)藥劑的添加, 導(dǎo)致了大量含砷酸鹽廢渣的產(chǎn)生, 目前對這種廢渣還沒有較好的處理方法, 致使導(dǎo)致了二次污染。物理化學(xué)法如吸附、離子交換法等投資較大、處理費(fèi)用較高, 適合處理濃度不太大的含砷廢水, 目前工程化運(yùn)作較困難。生物法除砷具有除砷效果好, 廉價, 同時可去除水中有機(jī)物、二次污染小等優(yōu)點(diǎn), 已用于廢水的二級處在土壤中施加各種鐵、鋁、鈣、鎂的化合物，可使砷生成不溶性物質(zhì)而加以固定，例如，施加MgCl2可使土壤污染性砷形成Mg(NH4)AsO4 沉淀，從而降低砷的活性；土壤中施加硫粉，可提高土壤固砷的能力；降低土壤pH 值，加強(qiáng)土壤排水，可降低砷的活性；加砷的吸附劑。如旱田使用堆肥，桃樹果園中施加硫酸鐵，都可以提高土壤吸附砷的能力；用客土、深耕的方法來稀釋、降低土壤中的砷含量，降低砷的污染。24郭翠梨.石灰-聚合硫酸鐵法處理含砷廢水的試驗(yàn)研究 J.工業(yè)水處理,2000,20(19):27.25 MENG X G, HUA Z. Immoblization of mercury ( ) in contaminatedsoil with used tire rubber J. Journal of Hazardou