重金屬?gòu)U水處理用PAM聚丙烯酰胺

    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(zhuǎn)移它們的存在位置和轉(zhuǎn)變它們的物理和化學(xué)形態(tài)。例如，經(jīng)化學(xué)沉淀處理后，廢水中的重金屬?gòu)娜芙獾碾x子狀態(tài)轉(zhuǎn)變成難溶性化合物而沉淀下來(lái)，從水中轉(zhuǎn)移到污泥中；經(jīng)離子交換處理后，廢水中的金屬離子轉(zhuǎn)移到離子交換樹(shù)脂上；經(jīng)更新后又從離子交換樹(shù)脂上轉(zhuǎn)移到更新廢液中�？傊�，重金屬?gòu)U水經(jīng)處理后形成兩種產(chǎn)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(chǎn)物。重金屬濃度低于排放標(biāo)準(zhǔn)的處理水可以排放；如果符合生產(chǎn)工藝用水要求，較好回用。      

    重金屬?gòu)U水常見(jiàn)于電鍍、電子工業(yè)和冶金工業(yè)，尤其是電鍍、電子工業(yè)廢水，它的成分非常復(fù)雜，除含氰(CN-)廢水和酸堿廢水外，根據(jù)重金屬?gòu)U水中所含重金屬元素進(jìn)行分類(lèi)，一般可以分為含鉻(Cr)廢水、含鎳(Ni)廢水、含鎘(Cd)廢水、含銅(Cu)廢水、含鋅(Zn)廢水、含金(Au)廢水、含銀(Ag)廢水等。

    對(duì)于重金屬?gòu)U水，由于其對(duì)自然環(huán)境危害大，所以國(guó)內(nèi)外普遍十分重視此類(lèi)廢水的處理，研究出多種治理技術(shù)。通過(guò)對(duì)其治理，采取將有毒化為無(wú)害、將有害轉(zhuǎn)化為無(wú)害，并且回收其中的貴重金屬，將凈化后的廢水循環(huán)使用等措施，清理和減少重金屬的排放量。隨著電鍍、電子工業(yè)的快速發(fā)展和環(huán)保要求的日益提高，目前，此類(lèi)行業(yè)已逐漸采用清潔生產(chǎn)工藝、總量控制和循環(huán)經(jīng)濟(jì)整合階段，資源回收利用和閉路循環(huán)是重金屬?gòu)U水處理發(fā)展的主流方向。

    一、重金屬?gòu)U水處理特點(diǎn)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(zhuǎn)移它們的存在位置和轉(zhuǎn)變它們的物理和化學(xué)形態(tài)。例如，經(jīng)化學(xué)沉淀處理后，廢水中的重金屬?gòu)娜芙獾碾x子狀態(tài)轉(zhuǎn)變成難溶性化合物而沉淀下來(lái)，從水中轉(zhuǎn)移到污泥中;經(jīng)離子交換處理后，廢水中的金屬離子轉(zhuǎn)移到離子交換樹(shù)脂上;經(jīng)更新后又從離子交換樹(shù)脂上轉(zhuǎn)移到更新廢液中�？傊�，重金屬?gòu)U水經(jīng)處理后形成兩種產(chǎn)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(chǎn)物。重金屬濃度低于排放標(biāo)準(zhǔn)的處理水可以排放;如果符合生產(chǎn)工藝用水要求，較好回用。濃縮產(chǎn)物中的重金屬大都有使用價(jià)值，應(yīng)盡量回收利用;沒(méi)有回收價(jià)值的，要加以無(wú)害化處理。

    重金屬?gòu)U水的治理，必須采用綜合措施。首先，較根本的是改變生產(chǎn)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(chǎn)過(guò)程中采用合理的工藝流程和完善的生產(chǎn)設(shè)備，實(shí)行科學(xué)的生產(chǎn)管理和運(yùn)行操作，減少重金屬的耗用量和隨廢水的流失量;在此基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)量少、濃度低的廢水進(jìn)行有效的處理。重金屬?gòu)U水應(yīng)當(dāng)在產(chǎn)生地點(diǎn)就地處理，不同其他廢水混合，以免使處理復(fù)雜化。更不應(yīng)當(dāng)不經(jīng)處理直接排入城市下水道，同城市污水混合進(jìn)入污水處理廠(chǎng)。如果用含有重金屬的污泥和廢水作為肥料和灌溉農(nóng)田，會(huì)使土壤受污染，造成重金屬在農(nóng)作物中積蓄。在農(nóng)作物中富集系數(shù)較高的重金屬是鎘、鎳和鋅，而在水生生物中富集系數(shù)較高的重金屬是汞、鋅等。

    二、重金屬?gòu)U水的常用處理技術(shù)

    1、化學(xué)沉淀:使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒�的重金屬化合物的方法，包括中和沉法和硫化物沉淀法等�?/p>

    中和沉淀法

    在含重金屬的廢水中加入堿進(jìn)行中和反應(yīng)，使重金屬生成不溶于水的氫氧化物沉淀形式加以分離。中和沉淀法操作簡(jiǎn)單，是常用的處理廢水方法。實(shí)踐證明在操作中需要注意以下幾點(diǎn)：

    (1)中和沉淀后，廢水中若pH值高，需要中和處理后才可排放;

    (2)廢水中常常有多種重金屬共存，當(dāng)廢水中含有Zn、Pb、Sn、Al等兩性金屬時(shí)，pH值偏高，可能有再溶解傾向，因此要嚴(yán)格控制pH值，實(shí)行分段沉淀;

    (3)廢水中有些陰離子如：鹵素、氰根、腐植質(zhì)等有可能與重金屬形成絡(luò)合物，因此要在中和之前需經(jīng)過(guò)預(yù)處理;

    (4)有些顆粒小，不易沉淀，則需加入絮凝劑輔助沉淀生成。

    硫化物沉淀法:加入硫化物沉淀劑使廢水中重金屬離子生成硫化物沉淀后從廢水中去除的方法。

    與中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是：重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低，反應(yīng)時(shí)較佳pH值在7—9之間，處理后的廢水不用中和。硫化物沉淀法的缺點(diǎn)是：硫化物沉淀物顆粒小，易形成膠體;硫化物沉淀劑本身在水中殘留，遇酸生成硫化氫氣體，產(chǎn)生二次污染。為了防止二次污染問(wèn)題，英國(guó)學(xué)者研究出了改進(jìn)的硫化物沉淀法，即在需處理的廢水中有選擇性的加入硫化物離子和另一重金屬離子(該重金屬的硫化物離子平衡濃度比需要除去的重金屬污染物質(zhì)的硫化物的平衡濃度高)。由于加進(jìn)去的重金屬的硫化物比廢水中的重金屬的硫化物更易溶解，這樣廢水中原有的重金屬離子就比添加進(jìn)去的重金屬離子先分離出來(lái)，同時(shí)能夠有效地避免硫化氫的生成和硫化物離子殘留的問(wèn)題。

    2、氧化還原處理

    化學(xué)還原法

    電鍍廢水中的Cr主要以Cr6+離子形態(tài)存在，因此向廢水中投加還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+后，投加石灰或NaOH產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀分離去除。化學(xué)還原法治理電鍍廢水是較早應(yīng)用的治理技術(shù)之一，在我國(guó)有著廣泛的應(yīng)用，其治理原理簡(jiǎn)單、操作易于掌握、能承受大水量和高濃度廢水沖擊。根據(jù)投加還原劑的不同，可分為FeSO4法、NaHSO3法、鐵屑法、SO2法等。

    應(yīng)用化學(xué)還原法處理含Cr廢水，堿化時(shí)一般用石灰，但廢渣多;用NaOH或Na2CO3，則污泥少，但藥劑費(fèi)用高，處理成本大，這是化學(xué)還原法的缺點(diǎn)。

    鐵氧體法

    鐵氧體技術(shù)是根據(jù)生產(chǎn)鐵氧體的原理發(fā)展起來(lái)的。在含Cr廢水中加入過(guò)量的FeSO4，使Cr6+還原成Cr3+，F(xiàn)e2+氧化成Fe3+，調(diào)節(jié)pH值至8左右，使Fe離子和Cr離子產(chǎn)生氫氧化物沉淀。通入空氣攪拌并加入氫氧化物不斷反應(yīng)，形成鉻鐵氧體。其典型工藝有間歇式和連續(xù)式。鐵氧體法形成的污泥化學(xué)穩(wěn)定性高，易于固液分離和脫水。鐵氧體法除能處理含Cr廢水外，特別適用于含重金屬離子種類(lèi)較多的電鍍混合廢水。我國(guó)應(yīng)用鐵氧體法已經(jīng)有幾十年歷史，處理后的廢水能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)內(nèi)電鍍工業(yè)中應(yīng)用較多。

    鐵氧體法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、投入資金少、操作簡(jiǎn)便、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。但在形成鐵氧體過(guò)程中需要加熱(約70oC)，能耗較高，處理后鹽度高，而且有不能處理含Hg和絡(luò)合物廢水的缺點(diǎn)。

    電解法

    電解法處理含Cr廢水在我國(guó)已經(jīng)有二十多年的歷史，具有去除率高、無(wú)二次污染、所沉淀的重金屬可回收利用等優(yōu)點(diǎn)。大約有30多種廢水溶液中的金屬離子可進(jìn)行電沉積。電解法是一種比較成熟的處理技術(shù)，能減少污泥的生成量，且能回收Cu、Ag、Cd等金屬，已應(yīng)用于廢水的治理。不過(guò)電解法成本比較高，一般經(jīng)濃縮后再電解經(jīng)濟(jì)效益較好。

    近年來(lái)，電解法迅速發(fā)展，并對(duì)鐵屑內(nèi)電解進(jìn)行了深入研究，利用鐵屑內(nèi)電解原理研制的動(dòng)態(tài)廢水處理裝置對(duì)重金屬離子有很好的去除效果。

    另外，高壓脈沖電凝系統(tǒng)(HighVoltageElectrocagulationSystem)為當(dāng)今世界新一代電化學(xué)水處理設(shè)備，對(duì)表面處理、涂裝廢水以及電鍍混合廢水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有顯著的治理效果。高壓脈沖電凝法比傳統(tǒng)電解法電流效率提高20%—30%;電解時(shí)間縮短30%—40%;節(jié)省電能達(dá)到30%—40%;污泥產(chǎn)生量少;對(duì)重金屬去除率可達(dá)96%一99%。