論污水處理系統(tǒng)重金屬廢水處理工藝設(shè)計研究
摘 要： 近年來各地區(qū)普遍關(guān)注,重金屬廢水處理。隨著技術(shù)的進(jìn)步,重金屬廢水的處理工藝取得了很大的進(jìn)步,從傳統(tǒng)的沉淀法、化學(xué)法、吸附法到現(xiàn)代的微生物處理技術(shù)、反滲透技術(shù)等。傳統(tǒng)的治理含重金屬的廢水的方法,只是把重金屬從廢水中轉(zhuǎn)移到了其它得介質(zhì)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(yōu)、缺點及其應(yīng)用方向進(jìn)行研究和探討。
關(guān)鍵詞：污水處理系統(tǒng); 重金屬; 廢水處理工藝; 設(shè)計研究
重金屬廢水是對環(huán)境污染最嚴(yán)重和對人類危害最大的工業(yè)廢水之一。20世紀(jì)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(huán)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(xiàn)狀
水是一種寶貴的自然資源，隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)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(zhì)而言，還是從量而言，都有了更高的標(biāo)準(zhǔn)。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(qū)來說，水就更加寶貴了，防止水污染，保護(hù)水環(huán)境，目前已引起廣泛共識。
水污染是指水體因外界某種物質(zhì)的介入，導(dǎo)致原有質(zhì)量特性發(fā)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(tài)環(huán)境。人類社會為了滿足生活及生產(chǎn)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(chǎn)生生活污水和工業(yè)廢水，并最終又排入天然水體，這樣就構(gòu)成了一個用水的循環(huán)。
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(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，廢水中的重金屬從溶解的離子狀態(tài)轉(zhuǎn)變成難溶性化合物而沉淀下來，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)移到離子交換樹脂上;經(jīng)再生后又從離子交換樹脂上轉(zhuǎn)移到再生廢液中。總之，重金屬廢水經(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，最好回用。濃縮產(chǎn)物中的重金屬大都有使用價值，應(yīng)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(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)過程中采用合理的工藝流程和完善的生產(chǎn)設(shè)備，實行科學(xué)的生產(chǎn)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(chǔ)上對數(shù)量少、濃度低的廢水進(jìn)行有效的處理。重金屬廢水應(yīng)當(dāng)在產(chǎn)生地點就地處理，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。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)最高的重金屬是鎘、鎳和鋅，而在水生生物中富集系數(shù)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(tài)的重金屬轉(zhuǎn)變成不溶的重金屬化合物或元素，經(jīng)沉淀和上浮從廢水中去除，可應(yīng)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(xué)形態(tài)的條件下進(jìn)行濃縮和分離，可應(yīng)用反滲透法、電滲析法、蒸發(fā)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(yīng)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(yōu)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(xué)藥劑，可直接回用于生產(chǎn)過程。而用第一類方法，重金屬要借助于多次使用的化學(xué)藥劑，經(jīng)過多次的化學(xué)形態(tài)的轉(zhuǎn)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(xiàn)閉路循環(huán)。但是第二類方法受到經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的一些限制，目前還不適于處理大流量的工業(yè)廢水如礦冶廢水。這類廢水仍以化學(xué)沉淀為主要處理方法(見廢水化學(xué)處理法)，并沿著有利于回收重金屬的方向改進(jìn)。
4.重金屬廢水處理發(fā)展趨勢及展望
4.1生物法將成為主導(dǎo)方法 雖然化學(xué)法、物理化學(xué)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(tài)環(huán)境的改善。另外，通過基因工程、分子生物學(xué)等技術(shù)應(yīng)用，可使生物具有更強的吸附、絮凝、整治修復(fù)能力。因此生物法具有更加廣闊的發(fā)展前景。
4.2幾種技術(shù)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(jīng)濟(jì)效益。電化學(xué)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(tǒng)的電化學(xué)法來處理，電流效率較低，電能消耗較高。因此，為滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，實現(xiàn)廢水回用和重金屬回收,可將幾種技術(shù)集成起來處理重金屬廢水，同時發(fā)揮各種技術(shù)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(luò)合-超濾-電解集成技術(shù)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(xiàn)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(chǎn)物的無害化處理
重金屬廢水經(jīng)處理形成的濃縮產(chǎn)物，如因技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等原因不能回收利用，或者經(jīng)回收處理后仍有較高濃度的金屬物未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)時，不能任意棄置，而應(yīng)進(jìn)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(zhuǎn)變成難溶解的化合物，并且加入如水泥、瀝青等膠結(jié)劑，將廢物制成形狀有規(guī)則、有一定強度、重金屬浸出率很低的固體;還可用燒結(jié)法將重金屬污泥制成不溶性固體。
6.結(jié)束語
我們應(yīng)該充分利用自然界中的微生物與植物的協(xié)同凈化作用，并輔之以物理或化學(xué)方法，尋找凈化重金屬的有效途徑。對重金屬的污染源頭進(jìn)行嚴(yán)格的控制和監(jiān)督，利用物理和化學(xué)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(jìn)入城市排水管網(wǎng)。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(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。在已建成的環(huán)境治理項目
中，可以考慮進(jìn)行對重金屬處理的改進(jìn)和改造以達(dá)到對相應(yīng)重金屬的處理，而在有必要進(jìn)行重金屬處理的未建成環(huán)境治理項目，應(yīng)該在立項時即考慮對重金屬的去除，以達(dá)到更好的治理污染，修復(fù)環(huán)境的目的。
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