重金屬廢水處理

重金屬廢水處理是指將重金屬廢水中的重金屬去除並予以回收利用或無害化處理的過程。在礦冶、機械製造、化工、電子、儀表等工業中的許多生產過程中都產生重金屬廢水。例如，金屬表面加工，特別是電鍍過程中排出含有鉻、鎘、銅、鋅、鎳等重金屬和氰化物的漂洗廢水和鍍槽廢液，在使用汞的生產過程中，如使用汞陰極電解法的氯鹼製造工業，使用氯化汞或硫酸汞作催化劑的乙烯生產過程，使用汞作原料的電子和儀器儀表工業等 ^[2]  。

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。

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，經化學沉澱處理後，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澱下來，從水中轉移到污泥中；經離子交換處理後，廢水中的金屬離子轉移到離子交換樹脂上；經再生後又從離子交換樹脂上轉移到再生廢液中。總之，重金屬廢水經處理後形成兩種產物，一是基本上脱除了重金屬的處理水，一是重金屬的濃縮產物。重金屬濃度低於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，應儘量回收利用；沒有回收價值的，要加以無害化處理。

重金屬廢水的治理，必須採用綜合措施。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採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，以免使處理複雜化。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。在農作物中富集係數最高的重金屬是鎘、鎳和鋅，而在水生生物中富集係數最高的重金屬是汞、鋅等 ^[3]  。

可分為兩類：一是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，經沉澱和上浮從廢水中去除，可應用中和沉澱法、硫化物沉澱法、上浮分離法、離子浮選法、電解沉澱或電解上浮法、隔膜電解法等；二是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澱法、硫化物沉澱法和電解沉澱法應用最廣。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，可直接回用於生產過程。而用第一類方法，重金屬要藉助於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，還不適於處理大流量的工業廢水如礦冶廢水。這類廢水仍以化學沉澱為主要處理方法，並沿着有利於回收重金屬的方向改進 ^[1]  。

比較廣泛地用於處理含氰的重金屬廢水。以電解氧化使氰分解和使重金屬形成氫氧化物沉澱的方式去除廢水中的氰和重金屬。硫化汞廢渣用電解法處理能高效地回收純汞或汞化物。

廢水中的重金屬氫氧化物和硫化物還可用鼓氣上浮法去除，其中以加壓溶氣上浮法最為有效。電解上浮法能有效地處理多種重金屬廢水，特別是含有重金屬絡合物的廢水。這是因為在電解過程中能將重金屬絡合物氧化分解生成重金屬氫氧化物，它們能被鋁或鐵陽極溶解形成的活性氫氧化鋁或氫氧化鐵吸附，在共沉作用下完全沉澱。廢水中的油類和有機雜質也能被吸附，並藉助陰極上產生的細小氫氣泡浮上水面。此法處理效率高，在電鍍廢水處理中往往作為中和沉澱處理後的進一步淨化處理措施。

往重金屬廢水中投加陰離子表面活性劑，如黃原酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、明膠等，與其中的重金屬離子形成具有表面活性的絡合物或螯合物。不同的表面活性劑對不同的金屬離子或同一種表面活性劑在不同的pH值等條件下對不同的重金屬離子具有選擇絡合性，從而可對廢水中的重金屬進行浮選分離。此法可用於處理礦冶廢水。

廢水中的重金屬如果以陽離子形式存在,用陽離子交換樹脂或其他陽離子交換劑處理;如果以陰離子形式存在，如氯鹼工業的含汞廢水中的氯化汞絡合陰離子【HgCl₄】-2，氰化電鍍廢水中的重金屬氰化絡合陰離子Zn(CN)厈、Cd(CN)娸+、Cu(CN)厈，含鉻廢水中的鉻酸根陰離子CrO厈，則用陰離子交換樹脂處理。

活性炭能在酸性(pH值2～3)條件下從低濃度含鉻廢水中有效地去除鉻。含硫活性炭能有效地去除廢水中的汞。活性炭還可用於處理含鋅和銅的電鍍廢水。活性炭能吸附CN-，並在有Cu²⁺和O₂存在的條件下使CN-氧化，從而使吸附CN-的部位得到再生。

主要有電滲析和反滲透法。電滲析的特點是濃縮倍數有限,須經多級電滲析處理,才能把廢水中有用物質濃縮到可回用的程度。反滲透法用於處理鍍鎳、鍍銅、鍍鋅、鍍鎘等電鍍漂洗廢水。對鎳、銅、鋅、鎘等離子的去除率大都大於99%。因此重金屬廢水通過反滲透處理就能濃縮和回用重金屬，反滲透水（產水）質量好時也可回用。

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，或者經回收處理後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，並且加入如水泥、瀝青等膠結劑，將廢物製成形狀有規則、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製成不溶性固體 ^[1]  。