論污水處理系統重金屬廢水處理工藝設計研究
摘 要： 近年來各地區普遍關注,重金屬廢水處理。隨著技術的進步,重金屬廢水的處理工藝取得了很大的進步,從傳統的沉淀法、化學法、吸附法到現代的微生物處理技術、反滲透技術等。傳統的治理含重金屬的廢水的方法,只是把重金屬從廢水中轉移到了其它得介質中,沒有從根本上杜絕重金屬的污染問題。本文主要對重金屬的處理工藝的原理,優、缺點及其應用方向進行研究和探討。
關鍵詞：污水處理系統; 重金屬; 廢水處理工藝; 設計研究
重金屬廢水是對環境污染最嚴重和對人類危害最大的工業廢水之一。20世紀60年代震驚世界的日本公害病──水俁病和痛痛病，就是分別由含汞廢水和含鎘廢水污染環境造成的。因此，各國對重金屬廢水的治理都十分重視。
1.水污染現狀
水是一種寶貴的自然資源，隨著工農業的迅速發展和人們生活水平的不斷提高，對水資源的要求，無論是從質而言，還是從量而言，都有了更高的標準。水并非是取之不盡，用之不竭的天然資源，它是有限資源，對于缺水地區來說，水就更加寶貴了，防止水污染，保護水環境，目前已引起廣泛共識。
水污染是指水體因外界某種物質的介入，導致原有質量特性發生改變，從而影響了原有的功能和利用價值，甚至危害人體健康，破壞生態環境。人類社會為了滿足生活及生產的需求，要從各種自然水體中取用大量的水，這些水被利用后，即產生生活污水和工業廢水，并最終又排入天然水體，這樣就構成了一個用水的循環。
2.處理特點和基本原則
廢水中的重金屬是各種常用方法不能分解破壞的，而只能轉移它們的存在位置和轉變它們的物理和化學形態。例如，經化學沉淀處理后，廢水中的重金屬從溶解的離子狀態轉變成難溶性化合物而沉淀下來，從水中轉移到污泥中;經離子交換處理后，廢水中的金屬離子轉移到離子交換樹脂上;經再生后又從離子交換樹脂上轉移到再生廢液中。總之，重金屬廢水經處理后形成兩種產物，一是基本上脫除了重金屬的處理水，一是重金屬的濃縮產物。重金屬濃度低于排放標準的處理水可以排放;如果符合生產工藝用水要求，最好回用。濃縮產物中的重金屬大都有使用價值，應盡量回收利用;沒有回收價值的，要加以無害化處理。
重金屬廢水的治理，必須采用綜合措施。首先，最根本的是改革生產工藝，不用或少用毒性大的重金屬;其次是在使用重金屬的生產過程中采用合理的工藝流程和完善的生產設備，實行科學的生產管理和運行操作，減少重金屬的耗用量和隨廢水的流失量;在此基礎上對數量少、濃度低的廢水進行有效的處理。重金屬廢水應當在產生地點就地處理，不同其他廢水混合，以免使處理復雜化。更不應當不經處理直接排入城市下水道，同城市污水混合進入污水處理廠。如果用含有重金屬的污泥和廢水作為肥料和灌溉農田，會使土壤受污染，造成重金屬在農作物中積蓄。在農作物中富集系數最高的重金屬是鎘、鎳和鋅，而在水生生物中富集系數最高的重金屬是汞、鋅等。
3.處理方法可分為兩類：
3.1使廢水中呈溶解狀態的重金屬轉變成不溶的重金屬化合物或元素，經沉淀和上浮從廢水中去除，可應用中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分離法、離子浮選法、電解沉淀或電解上浮法、隔膜電解法等;
3.2將廢水中的重金屬在不改變其化學形態的條件下進行濃縮和分離，可應用反滲透法、電滲析法、蒸發法、離子交換法等。第一類方法特別是中和沉淀法、硫化物沉淀法和電解沉淀法應用最廣。從重金屬廢水回用的角度看，第二類方法比第一類優越，因為用第二類方法處理，重金屬是以原狀濃縮，不添加任何化學藥劑，可直接回用于生產過程。而用第一類方法，重金屬要借助于多次使用的化學藥劑，經過多次的化學形態的轉化才能回收利用。一些重金屬廢水如電鍍漂洗水用第二類方法回收，也容易實現閉路循環。但是第二類方法受到經濟和技術上的一些限制，目前還不適于處理大流量的工業廢水如礦冶廢水。這類廢水仍以化學沉淀為主要處理方法(見廢水化學處理法)，并沿著有利于回收重金屬的方向改進。
4.重金屬廢水處理發展趨勢及展望
4.1生物法將成為主導方法 雖然化學法、物理化學法、生物法都可以治理和回收廢水中的重金屬，但由于生物法處理重金屬廢水成本低、效益高、易管理、無二次污染、有利于生態環境的改善。另外，通過基因工程、分子生物學等技術應用，可使生物具有更強的吸附、絮凝、整治修復能力。因此生物法具有更加廣闊的發展前景。
4.2幾種技術集成起來處理重金屬廢水 重金屬廢水是一種資源，許多重金屬都比較昂貴。如果將廢水中的重金屬作為一種資源來回收，不但解決了重金屬的污染，而且還具有一定的經濟效益。電化學法就可以滿足這些要求處理重金屬廢水，但由于廢水中重金屬的濃度一般較低，用傳統的電化學法來處理，電流效率較低，電能消耗較高。因此，為滿足日益嚴格的環保要求，實現廢水回用和重金屬回收,可將幾種技術集成起來處理重金屬廢水，同時發揮各種技術的長處。Tung Chung-Ching等[19] 集成采用膠束增強超濾法去除水溶液中的銅離子取得了顯著效果。張永鋒[20]采用絡合-超濾-電解集成技術處理重金屬廢水，超濾的濃縮液可通過電解回收重金屬，從而實現廢水回用和重金屬回收的雙重目的，為重金屬廢水的根治找到了新的出路。
5.重金屬濃縮產物的無害化處理
重金屬廢水經處理形成的濃縮產物，如因技術、經濟等原因不能回收利用，或者經回收處理后仍有較高濃度的金屬物未達到排放標準時，不能任意棄置，而應進行無害化處理。常用方法是不溶化和固化處理，就是將污泥等容易溶出重金屬的廢物同一些重金屬的不溶化劑、固定劑等混合，使其中的重金屬轉變成難溶解的化合物，并且加入如水泥、瀝青等膠結劑，將廢物制成形狀有規則、有一定強度、重金屬浸出率很低的固體;還可用燒結法將重金屬污泥制成不溶性固體。
6.結束語
我們應該充分利用自然界中的微生物與植物的協同凈化作用，并輔之以物理或化學方法，尋找凈化重金屬的有效途徑。對重金屬的污染源頭進行嚴格的控制和監督，利用物理和化學的辦法處理好源頭的含較高濃度的重金屬廢水，不讓高含量的重金屬廢水進入城市排水管網。這樣可以減少治理成本，又減輕了二級污水廠的處理難度，取得較好的經濟效益和環境效益。在已建成的環境治理項目
中，可以考慮進行對重金屬處理的改進和改造以達到對相應重金屬的處理，而在有必要進行重金屬處理的未建成環境治理項目，應該在立項時即考慮對重金屬的去除，以達到更好的治理污染，修復環境的目的。
參考文獻:
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[3] 李明春,姜恒,侯文強等.酵母菌對重金屬離子吸附的研究[J].菌物系統,1998,17(4):367~373.
[4] 趙玲,尹平河,Qiming Yu等.海洋赤潮生物原甲藻對重金屬的富集機理[J].環境科學,2001,22 (4):42~45.
[5] 胡自偉,潘志彥,王泉源.固定化生物技術在廢水處理中的應用研究進展[J].環境污染治理技術與設備,2002,3(9):19~23.
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