重金属废水处理技术
当前生产、生活、工作中提到的重金属污染,主要是指电镀、矿业、化工、印染、金属加工等行业在金属加工生产过程中产生和排放的汞、镉、铬、镍、铅、砷等毒性较强的重金属元素。这些重金属元素可能单独存在,也可能以化合物的形式存在。重金属排放一旦超标或不达标,对环境的危害是非常严重的,而且这种危害是不可逆的。目前,在我国经济发展过程中,重金属污染通过食物链的作用,对人体、动物、植物造成了非常严重的危害,导致我国未来可持续发展中重金属产生与环境保护、生物平衡之间的平衡,已经成为社会经济发展中的一个突出问题。 自2011年以来,我国各主要地区开始重点加强对重金属行业的限制和管控,特别是对重金属污染行业生产区域周边自然环境的管理和防治,力图缓解或减少重金属带来的污染。此外,在重金属污染中,重金属废水的处理不仅是缓解污染的重要途径,而且对提高资源利用率也具有一定的效果。因此,无论从重金属资源的实际生产利用,还是从重金属行业的长远可持续发展来看,加强重金属废水处理技术的应用和资源问题的研究都具有重要的意义。
1 重金属废水处理技术
1.1 化学沉淀法
化学沉淀法是重金属废水处理技术之一,实际应用中主要是在重金属生产过程中排放的水中添加特定的沉淀剂,如氢氧化物、硫化物、钡盐、铁酸盐等,与水中的重金属离子,特别是游离重金属离子发生化学反应,生成沉淀物,再用化学沉淀法处理沉淀产生的废渣。这种处理方法不会产生二次污染,操作过程比较简单,能最大程度满足重金属排放的绿色环保要求。
1.2 电解
电解也是去除重金属废水中有毒重金属离子的常用方法之一。这种方法主要是依靠直流电的产生,将带正电的重金属离子驱赶到阴极,在阴极重新获得电子而被还原,从而重新产生金属元素,而电极可以最大限度的吸附这些被还原的金属元素,最后通过整体沉淀而沉淀到容器底部,最后用沉淀的方法将沉淀物去除,可以有效的去除重金属废水中所含的重金属离子。但是这种方法在应用过程中有一个缺点就是这种方法会导致电耗的增加,其最终的生产成本也比较大。
1.3 吸附法
吸附也是重金属废水处理中常用的技术之一,该方法主要是利用多孔的固体材料对废水中的重金属离子进行吸附,最终的结果是重金属离子在固体材料的表面,如果将固体材料取出,就可以完全去除重金属废水中的重金属离子。在实际应用中,常见的吸附剂有以植物废弃物或稻壳为原料,用氢氧化钠为活化剂制备的活性炭。但该方法在使用过程中成本较高,因此其实际应用受到很大的限制。
1.4 离子交换法
离子交换在重金属废水处理技术中的应用主要是通过交换重金属离子的基因、改变其内部结构来去除重金属离子。这一交换过程的实现需要加入特定的离子交换剂。且所用离子交换剂的浓度与重金属离子的浓度基本相同。实际应用中,常见的离子交换剂有阴、阳离子交换树脂、沸石、膨润土等。
1.5 膜分离
该方法主要是利用重金属离子溶液中特殊的半透膜,通过半透膜的分子作用促使重金属废水中离子的分离,即在不改变溶液原有状态的情况下,将溶质与溶剂分离的方法。在实际应用过程中,应用膜分离方法具有高效、环保的特点,在目前的重金属废水处理过程中得到广泛的应用。目前,在膜分离方法的实际应用中,常用的膜分离方法主要有微滤、超滤、纳滤和反渗透等。
1.6 生物学方法
第一是生物絮凝法,是利用微生物或其代谢产物达到絮凝沉淀作用去除污染的方法。第二是生物吸附法,是通过阻止和控制与重金属离子共价相连的静电力或分子力,吸附重金属离子的方法。在实际应用中,重金属离子的吸附主要是通过主动运输,或者通过重金属离子与生物分子结合来实现的。最后是植物修复法,主要是植物吸收废水中重金属离子的过程。这一过程的实现,不仅能达到净化的目的,而且对保护环境,避免二次污染的产生有着重要的作用。
2.重金属废水处理资源化利用
2.1 膜集成技术处理含铜废水
目前重金属废水处理资源化利用研究成果最为丰硕的是膜集成技术处理含铜废水的应用研究。例如有学者研究发现,各国采用膜集成技术处理胶体废水的效率非常高,处理后的水中重金属离子浓度会大大降低,同时电导率也会降低。处理胶体常用的方法有超滤、反渗透、离子交换等方法。并且在研究中发现,采用这种膜技术处理技术处理后的水质可以满足正常生产用水的要求。而且,经过浓缩系统和萃取系统后,部分水质可以形成回收铜,最终实现铜离子重金属废水的高效处理。这种方法对于目前工业用水中电解铜的回收有着非常可观的效果,是资源二次利用的一个非常重要的方法。
2.2混凝沉淀/膜处理组合工艺处理电池废水
有学者发现采用混凝沉淀/膜处理的组合废水处理工艺对资源回收也有着非常重要的作用。这种方法目前主要用于处理电池生产废水,目前每年的处理规模也很可观。最终的处理结果大大降低了电池废水中铅和镉的浓度。根据哈密瓜的研究,目前该方法在电池废水中的回收率已经达到了70%以上,而且在实际应用中效果也很稳定,实际应用效果也比较好,对实现资源的二次利用有着非常重要的作用。
2.3高效固液分离-重金属废水处理及资源化利用技术
目前在重金属废水处理中,应用高效固液分离-重金属废水处理及资源化利用技术,是当前重金属废水处理及资源化利用的一项新技术。它可以在保证充分实现固液分离、污泥浓缩、金属回收功能的基础上,实现重金属废水中资源的二次利用。在实际应用中,根据相关调查研究,采用高效固液分离-重金属废水处理及资源化利用技术处理重金属废水时,重金属废水中铜、镍、铬、锌等元素的总体净化率可达99%左右,重金属离子浓度也大大降低。
总体来看,在目前的重金属废水处理技术应用中,主要采用膜处理技术和向废水中添加沉淀剂两种方式进行重金属废水资源化利用的研究与实际应用,在实际应用过程中,以上两种技术可以各有千秋,但对于解决重金属废水中重金属离子浓度升高的效果都非常可观。
3 结论
小微企业受当前市场状况、监管条件等多方面原因影响,难以有效处置危废。在危废监管进一步深入的背景下,可以合理化危废处置成本和方式,提高企业处置危废的意愿,从而减少危废管理阻力;可以建立小微企业危废收集平台,对一定区域内小微企业危废进行集中收集和分流,优化危废收集、运输和贮存方式;同时,加强政府对小微企业危废监管能力,可以有效解决小微企业危废管理困难,从而降低危废环境风险。
结尾