工業(yè)廢水中汞及大氣汞污染的處理技術(shù)
本技術(shù)參考文件組織策劃人：所 長： 蔡固平 副所長：盛志明
技術(shù)資料提供及主要完成人：科研組長： 陳定祥 全義成 霍顏達(dá)
編輯人：馮元麗 編輯完成時間：2010年09月
摘要:某些生產(chǎn)過程產(chǎn)生的工業(yè)廢水,含有有毒的汞及其化合物,本文對廢水中各類汞的處理技術(shù)進(jìn)行了總結(jié),包括物理化學(xué)法和微生物法的工藝和機(jī)理,后者在處理含汞工業(yè)廢水方面具有發(fā)展優(yōu)勢,具有較好的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞:汞 工業(yè)廢水 生物吸附 大氣污染 燃燒脫汞
Abstract:Mercury and their compounds are toxic substance which exist in industrial sewage. This papersummarized the treatment technology of mercury - containing sewage. The traditional physical and chemicalmethods and bio - technology are introduced, and the bio - technology is a potentialway to deal with mercury- containing industrial sewage.
Key words:mercury industrial sewage biosorption
引言
目前，工業(yè)廢水和城市生活廢水是我國水環(huán)境污染的污染源之一，尤其是隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大及工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，含有重金屬的有機(jī)廢水的污染源日益增多。汞離子便是其中之一，所以必須盡可能的除去汞離子。
1.汞的毒性以及汞污染物在工業(yè)生產(chǎn)中的產(chǎn)生
汞是一種銀白色的液體金屬 ,汞及其化合物都是有毒物質(zhì) ,可以通過各種途徑侵入人體 ,它的毒性是累積的 ,其中無機(jī)汞主要積聚于內(nèi)臟 ,少量積聚于腦髓、皮膚和人體的其他部分。在一般情況下多為慢性中毒 ,汞主要影響人的中樞神經(jīng)。含汞達(dá) 0. 0～0. 02mg/L的水能使魚類中毒 ,達(dá) 0. 03mg/L能使水生蟲類中毒 ,而人飲用含汞 50mg/L的水會中毒致死[1]。
由于汞具有一些特殊的物理、化學(xué)性能 ,所以廣泛的應(yīng)用在化工和石油化學(xué)工業(yè)、制藥、紙漿造紙電器電子儀表等工業(yè)部門。汞及其化合物會以 "三廢 "特別是廢水形式進(jìn)入環(huán)境 ,成為重要的污染物之一。
2.物理和化學(xué)處理技術(shù)
含汞廢水的危害早已被人們所認(rèn)識 ,并且開發(fā)了很多方法進(jìn)行處理。但大部分文獻(xiàn)中的處理數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)室或中試研究的結(jié)果。每種處理技術(shù)的效果和經(jīng)濟(jì)性與多種因素有關(guān) ,如汞的化學(xué)性質(zhì)、初始汞濃度、廢水中與汞共存的其他成分 ,以及要達(dá)到的汞去除率等。常用的處理技術(shù)有化學(xué)沉淀法 、混凝法 、離子交換法 、吸附法 、還原法 、羊毛吸、附法等。
2. 1 化學(xué)沉淀法
含汞廢水中加入硫化鈉處理 ,由于Hg與S有強(qiáng)烈的親和力 ,能生成溶度積小的硫化汞而從溶液中除去。所以硫化物沉淀法是最常用的一種沉淀處理法。沉淀法可與絮凝、重力沉降、過濾或溶氣浮選等分離過程相結(jié)合。這些后續(xù)操作可增加硫化汞沉淀的去除效果 ,但不能提高溶解汞本身的沉淀效率。表 1列出了硫化汞沉淀法的各種數(shù)據(jù)。
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當(dāng)初始汞濃度較高時 ,硫化汞沉淀法可以達(dá)到99. 9%以上的去除率。但即使經(jīng)過濾或活性炭深度處理 ,出水中汞的最低含量也有 10～20 g/L。在不增加硫化物用量前提下 ,在中性 pH值范圍內(nèi)沉淀效果最佳 ,當(dāng) pH值 >9時沉淀效率急劇降低[2]。除了不能把汞含量降至 10 g/L以下的缺點(diǎn)外 ,該法還有其他不足之處: （1） 在硫化物過量較多時會形成可溶性汞硫絡(luò)合物; （2）硫化物過量程度的監(jiān)測較困難; （3） 處理后出水的殘余硫會產(chǎn)生污染問題
硫化物沉淀法反應(yīng)式及溶度積如下:
2Hg++S2- =Hg2S↓ K =1. 8 ×10- 45
Hg +S =HgS↓ K =1. 6 ×10-54
有的工廠用硫化氫鈉、明礬二步處理汞含量為25mg/L的廢水 ,處理后排出水汞的含量可降至0. 006～0. 05mg/L。其方法原理為:
NaHS +H 2O→H 2S+NaOH
Hg2+ +S2- →HgS↓
2KAl (SO4 )2 →K2(SO4 )+Al2 (SO4)3
Al 3++3OH- →Al(OH) 3↓
由于產(chǎn)生共沉淀 ,故加入明礬可提高沉淀效率硫化物沉淀法處理所引起的環(huán)境問題是富汞沉淀污泥的不斷積累 ,這種污泥或者以環(huán)境可接受的方式處置 ,或者進(jìn)一步用以回收汞。
2. 2 混凝法
用混凝法對多種廢水進(jìn)行脫汞處理 ,所用的混凝劑包括硫酸鋁 明礬 、鐵鹽及石灰。在混凝法除汞的研究中 ,先在生活污水中加入 50～60 μg/L的無機(jī)汞 ,然后用鐵鹽或明礬聚集并過濾,兩種方法都可使含汞量降低 94% ～98%。用石灰混凝劑處理500 μg/L的高濃度含汞廢水 ,過濾后汞的去除率為70%。某工廠中試比較了明礬和鐵鹽對無機(jī)汞和甲基汞的處理效果 ,結(jié)果表明鐵鹽能有效地除去汞。另一項(xiàng)研究結(jié)果也報道了類似的結(jié)果 ,此外還發(fā)現(xiàn)即使混凝劑用量增加到 100～150mg/L,也不能改善汞的去除效果。表 2列出了混凝法的處理數(shù)據(jù)[3]。明礬處理后汞的出水含量為 1. 5～102 μg/L,鐵鹽處理后則為 0. 5～12. 8 μg/L。但當(dāng)初始汞濃度較低時 ,明礬和鐵鹽的混凝處理效果相似 ,此時汞的出水含量較低 ,為 0. 5～5. 0 μg/L。
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用明礬處理含汞廢水的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省費(fèi)用 ,相當(dāng)于硫化鈉法的 1/3,操作簡單 ,沉降速度快,含汞廢水中含汞量經(jīng)處理后可下降至 0. 02～0. 03mg/L,但此法對濃度較高、水質(zhì)較清的含汞廢水 ,其效果不如硫化鈉法。在處理廢水中同時含有汞及其他重金屬離子情。朱又春等在混凝法基礎(chǔ)上與微電解過程結(jié)合 ,得出結(jié)論可使汞富集在污泥中 ,更有利于后續(xù)的混凝操作。
2. 3 離子交換法
大孔巰基離子交換劑對含汞廢水處理有很好的效果。樹脂上的巰基對汞離子有很強(qiáng)的吸附能力吸附在樹脂上的汞 ,可用濃鹽酸洗脫 ,定量回收。含汞廢水經(jīng)過處理后排出水含汞量可降至 0. 05mg/L以下。此外 ,采用選擇吸附汞的螯合樹脂處理含汞廢水也正在推廣應(yīng)用。并取得了一定效果。在大部分無機(jī)汞的離子交換處理技術(shù)中 ,首先需加入氯氣或次氯酸鹽或氯化物 ,以形成帶負(fù)電荷的汞氯絡(luò)合物 ,然后用陰離子交換樹脂脫除。離子交換法主要用于處理背景氯化物含量較高的工業(yè)廢水。一些處理數(shù)據(jù)表明 ,先經(jīng)初步處理再用離子交換法進(jìn)行二級處理所得到的離子交換效果最佳 ,有關(guān)數(shù)據(jù)見表 3。
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當(dāng)廢水中氯化物濃度不高時 ,采用陽離子交換樹脂是有效的。含巰基(R – SH) 的樹脂如聚硫苯乙烯對汞離子的吸附有很高的選擇性。硫羥樹脂在歐洲被廣泛應(yīng)用于汞正離子的去除。其他高親和力的陽離子樹脂有異硫脲鎓樹脂和甲胺酸酯型樹脂。據(jù)報道異硫脲鎓樹脂對無機(jī)汞和甲基汞都有效 ,而甲胺酸酯型樹脂對汞有極高的親和力和選擇性。不管是用來去除汞氯絡(luò)合物的陰離子樹脂 ,還是用來去除汞離子的陽離子樹脂 ,它們處理無機(jī)汞的最低出水含量為 1～5μg/L。在中性或微酸性 pH值時采用二級處理可獲得最有效的結(jié)果。
用離子交換纖維凈化含汞廢水的優(yōu)點(diǎn)是: (1)處理水質(zhì)高、處理后可使汞含量達(dá) 0. 005mg/L以下; (2)設(shè)備簡單 ,離子交換纖維比表面積很大 ,可達(dá) 40 m2 /g。吸收汞的速度快 ,一般 20min就可平衡 ,縮小了設(shè)備體積;(3) 沒有二次污染 ,離子交換纖維吸汞飽和后 ,可以用酸液再生 ,再生液濃度比原來廢水要高 100倍以上[4] ,便于集中處理和利用 ,纖維老化后 ,可以燒掉纖維 ,回收汞鹽。
2. 4 吸附法
活性炭法能有效地吸附廢水中的汞 ,我國有些工廠已采用此法處理含汞廢水 ,但該方法只適用于處理低濃度的含汞廢水。廢水含汞濃度高時 ,可先進(jìn)行一級處理 ,降低廢水中汞濃度后再用活性炭吸附。將含汞量 1～2mg/L以下的廢水通過活性炭濾塔 ,排出水含汞量可下降至 0. 01～0. 05mg/L。回收汞后活性炭可再生并重復(fù)利用。日本某生產(chǎn)蒽醌染料工廠的廢水中含汞量為50～60mg/L,先加入石灰水?dāng)嚢琛⒊恋矸磻?yīng) ,在沉降槽中分離成沉淀和清液 ,通過石灰沉淀法可以除去96%的汞 ,清液中的含汞量降至 1～3mg/L,再將清液送入粒狀活性炭槽 ,吸附后廢水中含汞量可以降至 0. 1～0. 01mg/L,廢水最后流入廢水處理場 ,再稀釋 10～20倍后放掉。活性炭的處理效果與很多因素有關(guān) ,其中包括汞的初始形態(tài)和濃度、活性炭的用量和種類、pH控制值以及活性炭與含汞廢水的接觸時間等。增大活性炭用量以及增加接觸時間都可以提高汞的去除率。
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從表 4數(shù)據(jù)可見,活性炭對高濃度含汞廢水具有較高的去除率 （85%～99%） ;對低濃度汞的去除率雖然并不高,但出水中汞含量最低。因此,活性炭處理初始汞含量小于 1μg/L的廢水,去除率雖然低于70%,但出水汞含量卻可達(dá) 0. 25μg/L以下[5]。而同樣處理初始汞含量為 10～100μ g/L的廢水,汞去除率雖達(dá) 90%以上,但出水汞含量最高達(dá)到 20μg/L。有證據(jù)表明當(dāng) pH值降至 2～4時,汞去除率將有所升高。另一項(xiàng)研究中也觀察到這種 pH效應(yīng),在含汞 10 g/L的廢水中加入 100mg/L的粉狀活性炭,當(dāng) pH值從 9降為 7時,去除率從 50%升至 80%。在其他研究中,人們還選擇了其他物質(zhì)作為吸附劑[5],，采用 40%AlCl 3溶液改性過的膨潤土在 pH值為 8～9下處理含汞廢水,出水汞含量0. 0351mg/L[6]。于瑞蓮 采用硫酸對天然膨潤土改性后處理含汞廢水,pH值為 8條件下,去除率達(dá)到 97. 1%。研究了 TiO2 復(fù)合吸收劑對含汞廢水的處理,可將汞含量 100μg/L的水樣中汞離子達(dá)到97. 7%的去除率,吸附劑經(jīng)再生后可以再利用。
2. 5 還原法
無機(jī)汞離子經(jīng)還原可轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘俟?然后通過過濾或其他技術(shù)進(jìn)行分離。還原劑種類很多,包括鐵、鉍、錫、鎂、銅、錳、鋁、鉛、鋅、肼、氯化亞錫和硼氫化鈉。有關(guān)這些還原方法的處理數(shù)據(jù)見表 5。雖然文獻(xiàn)中關(guān)于還原法的討論很多,但實(shí)際處理數(shù)據(jù)卻較少。還原法的主要優(yōu)點(diǎn)是汞能以金屬單質(zhì)的形式回收。
鐵和鋅較好,因其價格低,溶液中損失少,反應(yīng)速度較高。用鐵時,pH值應(yīng)適當(dāng),堿性大了會生成氧化鐵和氫氧化鐵沉淀,pH =6～9時,汞回收量最多,pH值低于 5時,發(fā)生氫氣,減少了有效面積;用鋅時,pH=9～11為最好,在微堿性或酸性溶液中,鋅易于取代汞,可使含汞 1～400mg/L,pH =2～11的廢水經(jīng)處理后收到良好效果。鐵粉還原法是酸性介質(zhì)中 ,鐵粉與無機(jī)汞離子起氧化 -還原反應(yīng)而釋放出汞 ,經(jīng)過濾后除去。用一步法處理含汞量為 450～600mg/L的廢水時 ,用對應(yīng)于廢水質(zhì)量 2%的鐵粉處理后 ,含汞量可降到 0. 5～5. 0mg/L,去除率在 90%以上。二步法可將含汞量降到 0. 05mg/L。大約 40kg鐵粉,可去除 1kg汞。鋅粉還原法用于處理較高 pH值（9～11） 的含汞廢水效果最好。用 2mm粒徑鋅粒填充 10cm厚的還原濾床 ,含汞廢水通過濾床過濾 13s,便可使廢水凈化到含汞 200μg/L,而在 110s內(nèi)可凈化到含汞5μg/L。鋁粉接觸法適用于處理含汞單一的廢水 ,當(dāng)鋁粉與汞離子接觸時 ,汞離析和鋁生成鋁汞齊 （汞與鋁結(jié)合成的合金） ,附著于鋁粉表面 ,再將此鋁粉加熱分解即可得到汞。鋁粉添加量越多 ,除汞效率越高。采用填料過濾法比投加鋁粉效果較好 ,該法能使含汞廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
2. 6 過濾法
過濾法是采用鎂的有機(jī)物、玻璃柱、鐵屑等作濾料 ,通過過濾去除廢水中的汞 ,脫汞效率在 80% ～90%之間。采用含鎂的無機(jī)礦物為過濾介質(zhì) ,含汞廢水按 120～200L/ m 2•min 的流速通過 38cm厚的濾墊一次 ,脫汞率達(dá) 83%[7]。含氯化汞 2mg/L的廢水通過內(nèi)裝玻璃珠（或砂礫）的玻璃柱 ,可除去 90%的氯化汞。含汞廢水通過鐵屑填充層的表面 ,離解出的鐵離子使汞析出沉淀 ,但必須維持鐵屑填充層的表面始終不能變?yōu)檠趸F ,所以該法的缺點(diǎn)是需要時常酸洗表面層。
3.微生物法處理技術(shù)
微生物法與傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法相比 ,具有以下優(yōu)點(diǎn): (1 )高吸附率 ,高選擇性; ( 2)需處理的化學(xué)或生物污泥量少; (3)去除極低濃度重金屬離子的廢下液效率高; (4)適用 pH及溫度范圍寬; (5)運(yùn)行費(fèi)用低。它彌補(bǔ)了現(xiàn)有工藝不能將污水中汞離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至 10- 9級的不足 ,受到越來越多的重視。
3. 1 生物吸附法
目前國內(nèi)外關(guān)于用生物吸附技術(shù)處理含汞廢水的研究主要集中在純菌種的分離提取、基因工程菌的構(gòu)造、混合菌的培養(yǎng)等方面。以下將從不同菌種進(jìn)行簡要介紹。
(1)單一菌種。Necde S. 等對 Phanerochaetechrysosposporium干細(xì)胞進(jìn)行了研究 ,在溫度 25℃、pH值為 7的環(huán)境下 ,干細(xì)胞對汞含量為 5～500mg/L的溶液中無機(jī)汞、烷基汞的吸附能力達(dá)到最大值。從污染物中分離到一株細(xì)菌 ,該菌種可在 HgCl2含量 5～500mg/L的溶液中生長 ,而且汞去除量與菌體升長同步 ,在溫度 30℃、pH值為 7的環(huán)境下 ,HgCl2含量為 30mg/L的水樣 ,培養(yǎng) 24h后 ,可以達(dá)到汞的去除率為 91. 7%[8]。純菌種處理含汞廢水的瓶頸是其耐汞能力 ,純菌種耐受汞的能力一般是相當(dāng)?shù)偷?,雖然干細(xì)胞能處理高達(dá) 500mg/L的含汞廢水 ,受含汞濃度、pH值的影響很小 ,但是干細(xì)胞沒有生物活性 ,不能擴(kuò)大培養(yǎng)。
（2）基因工程菌。用 pBR322為載體將假單胞菌 B - 33抗汞質(zhì)粒 pBH33的抗汞基因克隆至大腸桿菌。汞揮發(fā)實(shí)驗(yàn)證明 ,抗汞基因克隆株 C600 （pBH337）的去汞率是 C600的 3. 2倍。美國的 Wilson實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù)構(gòu)建了一種能從很低濃度廢水中富集汞離子的基因工程菌 ,又比一般的生物吸附法前進(jìn)了一大步。目前在抗汞基因的研究上國內(nèi)外都加大了力度 ,提取抗汞質(zhì)粒 （Plasmid ）、轉(zhuǎn)座子 （Transposon） 、提取有機(jī)汞裂解酶和汞還原酶 ,用來構(gòu)造基因工程菌。雖然在降解汞方面取得了良好的效果 ,但是其復(fù)雜的技術(shù)要求和大量資金的投入限制了其工業(yè)化應(yīng)用。
（3 ）混合菌。在填充了易滲透物質(zhì)的生物反應(yīng)器中將 6種汞還原菌混合培養(yǎng)或單個培養(yǎng) ,發(fā)現(xiàn)前者的處理效果要優(yōu)于同等條件下的單種菌。單一菌種隨著汞濃度急劇升高 ,吸附汞的效率顯著提高 ,最終導(dǎo)致菌體內(nèi)汞濃度的劇增 ,從而加速菌種死亡;而混合菌不受汞濃度連續(xù)或者急劇升高的影響 ,始終保持著較高的汞降解率。雖然混合菌在很多領(lǐng)域中的作用已得到充分證實(shí),部分成果已成功應(yīng)用。但存在著混合菌體系中不能有效地協(xié)調(diào)菌間的關(guān)系使其達(dá)最佳生態(tài)狀態(tài)的問題 ,這嚴(yán)重地阻礙了混合菌培養(yǎng)的發(fā)展和應(yīng)用。
3. 2 生物強(qiáng)化法
當(dāng)廢水中含有有毒、難降解的有機(jī)污染物時 ,由于對該類有機(jī)物具有專項(xiàng)降解能力的微生物在環(huán)境中的種類和數(shù)量較少 ,傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)效果不佳。如果在傳統(tǒng)的生物處理體系中投加具有特定功能的微生物或某些基質(zhì) ,增強(qiáng)它對特定污染物的降解能力,從而改善整個污水處理體系的處理效果 ,這種技術(shù)稱為生物強(qiáng)化技術(shù)。
(1 )細(xì)胞的固定化。固定化微生物技術(shù)克服了生物細(xì)胞太小、與水溶液分離較難、易造成二次污染的缺點(diǎn),具有穩(wěn)定性強(qiáng)、效率高、能純化和保持菌種高效的優(yōu)點(diǎn)。具有廣闊的應(yīng)用前景。其主要方法有:無載體固定化法、包埋法、交聯(lián)法、載體結(jié)合法等 。
對 經(jīng) 褐 藻 酸 鈣 包 裹 的Phanerochaete chrysosporium菌吸附汞進(jìn)行了研究,在 pH值 5. 0～6. 0范圍 ,溫度在 35℃左右時 ,汞的處理量達(dá)到最大值。同時認(rèn)為 ,由于在死菌體周圍更易于形成胞外多聚物 ,使吸附能力增強(qiáng)。汞對活細(xì)胞有毒害作用 ,能抑制細(xì)胞對金屬離子的生物積累過程。將藍(lán)綠色假單胞桿菌的死細(xì)胞進(jìn)行固定化,通過磷酸鈉浸泡 ,最大處理量達(dá)到每克干細(xì)胞能吸附 400mg汞。并猜測可能是由于磷酸鈉改變了微生物的官能團(tuán) ,也有可能磷酸鈉能有效地維持最佳 pH值[9]。
2 投菌活性污泥法。這是近年國外發(fā)展起來的技術(shù) ,該法是將具有強(qiáng)活性的細(xì)菌投入到曝氣池中 ,使曝氣池混合液內(nèi)的各種細(xì)菌處于最佳活性狀態(tài)。這在造紙廢水和焦化廢水處理領(lǐng)域有成功的應(yīng)用。通過投加苯酚降解菌處理焦化廢水中的苯酚 ,使苯酚的去除率穩(wěn)定在 95% ～100%,而沒有進(jìn)行生物強(qiáng)化的對照組 ,苯酚的去除率開始很高 ,但很快降到 40%左右。利用直接投加特效降解微生物的方法 ,成功地處理了造紙廠廢水中的樹脂酸。盡管如此 ,但尚未見投菌活性污泥法用于處理含汞廢水的報道 ,從研究機(jī)理和處理技術(shù)上分析 ,投菌活性污泥法應(yīng)用于含汞廢水處理是可行的。有許多微生物對重金屬汞具有抗性及降解性,(主要起作用的是細(xì)胞中的遺傳物質(zhì) 質(zhì)粒或轉(zhuǎn)座子)上的抗性基因 ,因?yàn)榭剐曰蚓幋a的金屬解毒酶催化 ,使高毒性金屬轉(zhuǎn)化成為低毒形態(tài)。有研究發(fā)現(xiàn)細(xì)菌含有的兩種誘導(dǎo)酶 （有機(jī)汞裂解酶和汞還原酶） ,對甲基汞具有降解和還原作用。有機(jī)汞裂解酶能裂解碳 -汞鍵 ,通過汞還原酶把汞離子轉(zhuǎn)化成弱毒性及揮發(fā)性的元素汞[10]。也有實(shí)驗(yàn)表明，投加的菌株能夠與活性污泥系統(tǒng)迅速結(jié)合成為一個整體 ,在系統(tǒng)中成為優(yōu)勢菌株 ,使活性污泥活性顯著提高投入活性污泥系統(tǒng)中的菌株與活性污泥的結(jié)合是一個自然絮凝的過程 ,該過程的時間與微生物的種類及活性污泥的性質(zhì)有關(guān)。因此可把對二價汞具有特殊降解能力的菌種投加到活性污泥中 ,改善生長環(huán)境及培養(yǎng)條件 ,使其成為優(yōu)勢菌種。這樣 ,不但投入了曝氣池內(nèi)所缺少的細(xì)菌 ,而且使微生物適應(yīng)性增強(qiáng) ,提高了污水處理廠的處理效果。
4.廢水處理技術(shù)的問題與展望
傳統(tǒng)物理和化學(xué)方法有其優(yōu)點(diǎn) ,也有局限性其中離子交換法、鐵鹽或明礬混凝法及活性炭吸附法能將含汞量將至 3μg/L以下 ,采用硫化物沉淀加混凝的傳統(tǒng)沉淀法時 ,出水汞含量可以控制在 10～20μg/L范圍內(nèi)。其他一些方法 ,尤其是供小規(guī)模處理的還原法 ,也可得到較低的出水汞濃度。而在微生物處理方法中 ,自然形成的菌種耐汞能力非常差 ,只能處理含汞濃度低的廢水。但從自然界中分離獲得的汞還原菌種 ,能提高其抗汞能力 ,或者構(gòu)建基因工程菌增強(qiáng)其抗汞性 ,然后將高效菌種添加到活性污泥中 ,使其成為優(yōu)勢菌種并絮凝 ,同時達(dá)到馴化活性污泥的目的。目前 ,投菌活性污泥法在廢水處理中的應(yīng)用范圍在逐漸擴(kuò)大 ,同時取得了很好的效果。但未見其用于含汞廢水的處理 ,問題在于: (1)投加的菌株能
否在短時間內(nèi)與活性污泥系統(tǒng)結(jié)合 ,并且成為優(yōu)勢菌種 ,這方面可考慮改變菌種生長條件 ,使對汞具有降解能力的菌種成為優(yōu)勢菌種; (2)菌體流失問題 ,用固定化技術(shù)及菌種間的自然絮凝可以使菌體流失問題得到改善; (3)甲基汞的劇毒性會破壞活性污泥系統(tǒng)的平衡 ,可考慮逐漸提高汞離子的濃度 ,增強(qiáng)系統(tǒng)對其耐受能力。在含汞廢水處理方面 ,如果能有效的解決上述問題 ,投菌活性污泥法將會成為一種非常可行的方法。
同時，無論采取何種技術(shù)，無論效率高低，但都是在含汞工業(yè)廢水產(chǎn)生之后采取的應(yīng)對措施，最關(guān)鍵的應(yīng)是減少含汞廢水中的濃度。因此，必須進(jìn)行生產(chǎn)工藝的改革，做到生產(chǎn)過程中不用汞或少用汞，降低汞的排放量，其次才是對含汞廢水進(jìn)行回收和適當(dāng)處理。
5. 燃燒脫汞
5.1 燃燒脫汞技術(shù)
大氣汞污染處理技術(shù)主要在燃煤技術(shù)中汞的去除研究比較多。從目前汞的控制排放技術(shù)研究來看，主要集中在三個方面燃燒前脫汞、燃燒中脫汞和燃燒后脫汞。其中以燃燒后脫汞技術(shù)的研究最為廣泛。
燃燒前脫汞是一種新的污染防治戰(zhàn)略，它的主要手段是通過浮選法除去原煤中的部分汞，阻止汞進(jìn)入燃燒過程。它是一種物理清洗技術(shù)，是建立在煤粉中有機(jī)物質(zhì)與無機(jī)物質(zhì)的密度不同及它們的有機(jī)親和性不同的基礎(chǔ)上。一般說來，汞與其他礦物質(zhì)類似，主要存在于無機(jī)物質(zhì)中。在洗選時汞會大量富集在浮選廢渣中，從而起到了除去煤中汞的作用。
目前，有關(guān)燃燒過程中脫除汞的研究很少。燃燒中脫汞研究較少，主要通過改進(jìn)反應(yīng)釜和控制合適的燃燒溫度使汞形成易于捕集的形態(tài)。
燃燒后脫汞主要是通過改進(jìn)現(xiàn)有的污染控制設(shè)備的操作來實(shí)現(xiàn)排放，主要包括飛灰再注入、活性炭吸附劑注入、鈣吸附劑注入等。
飛灰對汞的吸附主要通過以下途徑：物理吸附、化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)以及三者的結(jié)合。燃煤產(chǎn)生的飛灰能吸附煙氣中的汞，飛灰是影響煙氣中汞的形態(tài)分布的一個重要因素。通常添加活性炭會提高飛灰中的碳含量。盡管目前學(xué)術(shù)界一致認(rèn)為飛灰顆粒能捕捉氣相汞，但對飛灰吸附汞的機(jī)理并沒有很好的熟悉。
活性炭對汞、砷、硒的吸附是一個多元化的過程，它包括吸附、凝聚、擴(kuò)散以及化學(xué)反應(yīng)等過程，與吸附劑本身的物理性質(zhì)、溫度、煙氣氣體成分、停留時間、煙氣中痕量元素濃度、活性炭與痕量元素的比例等因素有關(guān)。活性炭對汞的捕捉率與活性炭噴入速率成正比，煙氣中的SO2和NOX對活性炭捕捉汞的影響，SO2濃度增加時，活性炭對兩種形態(tài)的汞捕捉效率都會降低，而NOX會降低活性炭對單質(zhì)汞的捕捉率。吸附溫度為25℃時純活性炭的吸附能力最大，150℃時注硫活性炭的吸附能力比純活性炭大大增強(qiáng)了。此外，煙氣中汞去除還與炭汞比例有關(guān)。
盛志明等人2004年冬季在湖南地區(qū)對大氣中氣態(tài)元素汞進(jìn)行了大范圍的流動監(jiān)測調(diào)查，重點(diǎn)監(jiān)測電廠分布地區(qū)及東部汞采冶加工地區(qū)，實(shí)測采用石灰-石膏法脫硫電廠的燃煤汞平衡，評價了汞去除效果，結(jié)果表明，燃煤中的汞大約20%留在灰渣中，石灰-石膏脫去約20%，約59%的汞通過煙氣排放到空氣中，說明采用石灰-石膏法進(jìn)行煙氣脫硫?qū)Τ休^明顯效果。國外較好的廢氯化汞觸媒汞回收方法是：氯化揮發(fā)-焙燒，以HgCl2形式回收汞。該方法在100-300℃以氯氣氧化除去廢觸媒中有機(jī)化合物并將可能存在的金屬汞氧化，然后在300-400℃焙燒，從氣相回收，汞回收率可達(dá)97%-98%，汞揮發(fā)率高，廢觸媒含氯化汞可從處理前的4%左右降到處理后的0.05%左右，缺點(diǎn)是設(shè)施必須采用非凡防腐材料，投資、運(yùn)行成本高。
5.2含汞廢氣的治理技術(shù)
含汞廢氣的凈化方法有冷凝法、吸收法、吸附法、氣相反應(yīng)法、電子射線法及聯(lián)合法等。假如含汞廢氣濃度較高，則宜先用冷凝法進(jìn)行預(yù)處理，由于冷凝后氣相中仍有相當(dāng)數(shù)量的汞，還需要用其他方法如吸收、吸附等手段加以凈化。
常用的液體吸收劑有高錳酸鉀、漂白粉、次氯酸鈉等；常用的固體吸附劑有活性炭、焦炭、分子篩、樹脂及活性氧化鋁、玻璃絲等。氣相反應(yīng)法是用某種氣體與含汞廢氣產(chǎn)生氣體化學(xué)反應(yīng)來消除汞。最常用的主要是碘化升華法。即將結(jié)晶碘法在汞作業(yè)室內(nèi)加熱蒸發(fā)或自然升華，形成的碘蒸汽與室內(nèi)的汞蒸汽反應(yīng)，生成不易揮發(fā)的碘化汞，用水沖刷即可消除殘余汞。
利用植物來降低含汞廢氣是繼物理、化學(xué)方法后的一種新方法，植物體通過對汞廢氣的吸收、遷移、分布、蓄積及轉(zhuǎn)化過程使廢氣中汞濃度降低。植物不僅能夠美化環(huán)境，還是降汞的好材料。
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