北极星环保网：摘要：本文概述了重金属废水的来源及危害，介绍了湿法脱硫废水的性质，分析了国内外常用的化学沉淀法去除脱硫废水中重金属的优缺点，介绍了一种新型的氧化铁微晶处理脱硫废水重金属技术及其优点和成本优势，对电厂脱硫废水重金属的处理具有借鉴意义。
1 重金属废水来源及危害
重金属废水来源广泛，随着工业的发展和人类活动的增多，大量含有重金属污染物的工业废水和城市生活污水排入河流湖泊。重金属废水污染具有长期毒性、不可生物降解的特点，可通过食物链进入人体，在人体内积累，引发多种疾病和功能紊乱，最终对人体健康造成严重危害。金属污染的主要来源有Cu、Zn、Hg、Ni、Cd、Pb、Cr等，因此有效去除废水中的重金属已成为当前刻不容缓的任务。
2 湿法烟气脱硫废水性质
湿法烟气脱硫废水主要包括悬浮物、硫酸盐、过饱和亚硫酸盐、重金属离子等，其中重金属离子包括被列为I类污染物的铅、镉、铬、镍、汞等物质，这些物质在车间或车间处理设施的排放口必须达标排放。这就要求脱硫废水作为其他水源时，必须单独处理。湿法烟气脱硫废水一般呈酸性，pH值在4.1～6.5左右，含固量较高，粘附沉淀性强，重金属离子含量较少，但离子种类多，浓度范围广。在弱酸性脱硫废水中，重金属溶解性好。
3 化学沉淀去除重金属离子的几种方法
化学沉淀法是指在重金属废水中添加试剂，通过化学反应将溶解的重金属转化为不溶于水的化合物，从而进行沉淀去除。包括中和沉淀、硫化物沉淀、钡盐沉淀和铁氧体共沉淀等。化学沉淀法发展已久，工艺比较成熟。该工艺重金属去除范围广，效率高，经济简便。但需要投加大量化学试剂，且产生的沉淀物量大，含水量高，脱水难度大，如处理不当，极易造成二次污染。
其中中和沉淀法是应用最为广泛的方法，在重金属废水中加入碱性中和剂(通常为Ca(OH)2)，使废水中的重金属形成溶解度较低的氢氧化物沉淀而去除。
铁氧体共沉淀法是日本NEC公司开发的一种处理技术。在重金属废水中加入铁盐，通过过程控制，达到有利于铁氧体形成的条件，使污水中的各种重金属离子与铁盐形成稳定的铁氧体晶体共沉淀，再通过重力分离等手段，达到去除重金属离子的目的。铁氧体法在处理重金属废水方面具有良好的效果，特别适合处理工业生产中产生的含各种重金属离子的废水。该工艺投资少，设备简单，沉淀物量少，化学性质比较稳定，在自然条件下一般不易造成二次污染。另外，铁氧体具有磁性，可以作为磁性材料回收利用。但该方法不能单独回收有用金属，而且在形成铁氧体的过程中一般需要加热，消耗大量的能源。另外，该方法还存在处理后的废水含盐量高，不能处理含Hg及络合物废水的缺点。
4.氧化铁微晶加工技术
目前，随着废水技术排放标准越来越严格，单纯的化学沉淀法已难以达到达标排放的要求。随着相关研究的深入和新材料的开发，近年来涌现出许多新的重金属废水处理技术。研究发现，利用零价铁技术处理废水时，取得了良好的效果。但经过多次现场中试研究发现，随着反应的进行，零价铁表面会形成一层钝化层，从而阻止反应的进行。氧化铁微晶技术是美国鲁道夫奖章获得者黄永恒博士在活性铁技术的开发和应用中，基于对零价铁、铁氧化物的化学过程和机理以及各类污染物之间相互作用的最新认识而开发的一种新型水处理工艺，是对活性铁技术的一次创新。 其核心工艺是通过添加各种铁盐等药剂，控制反应条件，在水相中直接生成具有特殊离子或晶格交换能力特性的氧化铁微晶，通过离子交换、表面吸附等作用，快速去除废水中的重金属离子。脱硫废水经过简单沉淀后进入四级活性铁处理系统，处理器每级均配有搅拌系统，转速控制在1500转/分，使反应器中的活性铁保持流化状态，同时调节废水pH为7.1-7.3（碳酸氢钠溶液），向系统中加入Fe2+（0.01M HCl酸化氯化亚铁溶液），保证活性铁持续保持活性。经hZVI系统处理后的废水进入后处理工序，将Fe2+氧化为Fe3+，同时加碱调节pH，使Fe3+形成氢氧化铁沉淀。 然后废水进入澄清池进行固液分离，最后澄清池的上清液进入砂滤器，进一步去除废水中的悬浮物，最终出水达到排放标准。
氧化铁微晶技术的5大优势
采用氧化铁微晶技术可以去除废水中的多种重金属污染物。该技术除了保持活性铁技术的各种优点外，还可以控制氧化铁的合成过程，使体系具有更好的晶格置换和离子交换作用，具有更高的重金属去除效率。实验室研究表明，采用氧化铁微晶技术处理脱硫废水时，大多数重金属离子的去除效率可达99%以上，出水中重金属浓度远低于我国相关排放标准。同时该工艺产生的污泥少（约为化学沉淀法的1/3），比重大，易于脱水，浸出毒性试验表明，该工艺产生的污泥为一般固体废物，可大大降低后续污泥处理成本。 此外，该工艺简单，所用的主要原料为常规的铁盐和铁粉，价格低廉，因此运行成本明显低于传统工艺。氧化铁微晶技术在处理重金属废水方面具有广谱、适应性强的特点。因此，该技术除了用于处理脱硫废水外，还可用于处理电镀、冶金等工业废水中的重金属，也可用于控制地表水和地下水中的重金属污染。具有非常广阔的应用市场。
6.氧化铁微晶的运行成本优势
若按日处理量200t设计，每天所需主要药剂有：铁粉20-40kg、铁盐(或铁盐溶液)20-40kg(以100%硫酸亚铁计)、烧碱(或替代碱溶液)10-20kg、絮凝剂2kg，根据具体水质及处理要求可适当添加次氯酸钠(或相当的强氧化剂)。耗电量：按1kwh/m3废水估算。按目前国内价格计算，处理一吨水的运行费用在2元以下(不含人工费)。国内常用的三槽沉淀法，处理1吨脱硫水费用约6-8元(不含人工费)。 若氧化铁微晶技术运行费用按2元/吨计算，三箱工艺按7元/吨计算，按日处理200吨废水计算，一年可节省运行费用约36万元。另外，由于氧化铁微晶技术产生的污泥量较少，且属于一般固体废物，在污泥处置上可节省大量成本。因此，与目前的三箱工艺相比，氧化铁微晶技术具有明显的成本优势。
7 结论
目前重金属废水处理主要采用化学沉淀法和吸附法，主要问题是化学药剂用量大，沉淀污泥量大，处置难度大。氧化铁微晶处理技术目前已进行了大量实验室研究，已显示出非常好的处理效果，且无明显技术缺陷。因此，在国内环保形势严峻、水处理市场需求巨大的背景下，该技术若能成功商业化应用，必将迎来广阔的发展空间。