含汞废水深度处理工艺方法流程与药剂

含汞废水主要来源于氯碱工业、电子制造、采矿、农药生产、医疗行业（如废旧温度计、血压计）及有色金属冶炼等领域，汞及其化合物具有极强毒性和生物累积性，是《水污染物综合排放标准》（GB 8978-1996）中严格控制的第一类污染物（总汞排放限值≤0.05 mg/L）。其处理需根据汞的存在形态（无机汞、有机汞）、浓度及水质特性选择技术路线，以下是常见处理方法及应用策略：

按汞形态分类：

无机汞：主要以 Hg²⁺、Hg₂²⁺形式存在，常见于氯碱工业（电解法生产烧碱）、采矿废水；

有机汞：如甲基汞、乙基汞，毒性更强（甲基汞的毒性是无机汞的 100 倍以上），主要来源于农药（如赛力散）、化工合成废水。

按浓度分类：

高浓度含汞废水：汞浓度＞1 mg/L，需先回收汞资源；

低浓度含汞废水：汞浓度＜1 mg/L，需深度处理至达标。

螯合沉淀法

原理：向废水中投加纳米除汞剂，生成极难溶的沉淀（Ksp=1.6×10⁻⁵³），pH 控制在 8-10 时效果。

应用：高浓度无机汞废水（如氯碱厂废水，汞浓度 5-10 mg/L），处理后汞浓度可降至 0.1 mg/L 以下，沉淀污泥需密闭处理以防止汞挥发。

优点：效率高，可处理高浓度废水；缺点：污泥量大，需后续处置。

还原法

原理：利用还原剂（如 NaBH₄、SnCl₂、铁粉、亚钠）将 Hg²⁺还原为单质汞（Hg⁰），通过气浮或活性炭吸附回收。

应用：电子工业含汞废水（如电路板蚀刻液），先调节 pH 至酸性（pH=2-3），投加 NaBH₄（还原电位 - 1.24V），Hg²⁺被还原为 Hg⁰，再通过曝气吹脱或活性炭吸附去除，处理后汞浓度＜0.01 mg/L。

优点：可回收单质汞，降低处理成本；缺点：还原剂成本较高，需控制反应条件。

氢氧化物沉淀法

原理：投加 NaOH、Ca (OH)₂调节 pH 至 10-12，生成 Hg (OH)₂沉淀，但 Hg (OH)₂溶解度较高（Ksp=3×10⁻²⁶），通常需与硫化物法联用，或通过混凝剂（如 PAC、PAM）强化沉淀。

应用：低浓度无机汞废水的预处理，单独使用时难以达标，常作为辅助工艺。

吸附法

活性炭吸附：活性炭对汞的吸附容量约 5-10 mg/g，适用于低浓度废水深度处理（汞浓度＜0.1 mg/L），需先去除废水中的悬浮物，避免堵塞孔隙。改性活性炭（如载硫、载氯活性炭）可提升吸附效率，吸附后汞可通过高温再生（600-800℃）回收。

硫化物改性吸附材料：如硫化铁、硫化锌纳米材料，通过表面 S²⁻与 Hg²⁺形成硫化物沉淀，吸附容量可达 50-100 mg/g，适用于中低浓度废水。

离子交换树脂：选用巯基（-SH）、氨基（-NH₂）功能化树脂，通过离子交换去除 Hg²⁺，树脂饱和后可用 HCl 或 NaCl 溶液再生，适用于低浓度、成分简单的废水（如实验室废水）。

膜分离法

纳滤（NF）/ 反渗透（RO）：通过膜截留 Hg²⁺或有机汞络合物，适用于低浓度废水深度处理，出水汞浓度可＜0.001 mg/L，但膜易受重金属离子污染，需预处理去除悬浮物和有机物。

液膜法：利用乳化液膜中的载体（如二硫代氨基甲酸盐）与 Hg²⁺形成络合物，通过膜迁移至内相，实现分离，适用于高浓度废水，汞去除率＞99%，但膜稳定性和破乳技术需优化。

蒸发浓缩法

原理：通过加热蒸发使废水浓缩，汞以蒸气形式逸出，经冷凝回收单质汞，适用于高浓度、成分简单的含汞废水（如汞矿选矿废水）。

应用：蒸发后冷凝水汞浓度可＜0.05 mg/L，残液需进一步处理，需注意汞蒸气的密闭收集，防止大气污染。

微生物还原法

原理：利用耐汞微生物（如假单胞菌、芽孢杆菌）体内的汞还原酶（MerA）将 Hg²⁺还原为 Hg⁰，或通过甲基化酶将汞转化为挥发性甲基汞（需控制条件避免二次污染）。

应用：低浓度无机汞废水（汞浓度＜0.5 mg/L），需先驯化微生物，处理后汞浓度可＜0.05 mg/L，常与生物膜法联用。

优点：成本低，无二次污染；缺点：处理周期长，有机汞需先转化为无机汞。

植物修复法

原理：种植超富集植物（如凤眼莲、芦苇、印度芥菜），通过根系吸收和富集汞，适用于低浓度含汞废水（汞浓度＜0.1 mg/L）或受污染水体的生态修复。

应用：某汞污染河流治理中，种植凤眼莲 2 个月后，水体汞浓度从 0.08 mg/L 降至 0.02 mg/L，植物收割后需高温焚烧或固化处理，防止汞释放。

生物吸附法

原理：利用藻类、真菌（如酵母菌）、细菌的细胞壁成分（如多糖、蛋白质）与汞离子结合，形成吸附络合物。

应用：低浓度废水处理，吸附容量约 10-50 mg/g，适用于 pH 5-7 的条件，吸附后微生物需无害化处理。

工艺路线：硫化物沉淀（Na₂S 投加量为理论值 1.2 倍）→ 混凝沉淀（PAC+PAM）→ 活性炭吸附。

案例：某烧碱厂电解废水（汞浓度 8 mg/L，含 NaCl 10%），先投加 Na₂S 生成 HgS 沉淀，pH 调节至 9，再经 FeSO₄混凝沉淀，出水汞浓度＜0.1 mg/L，Zui后通过载硫活性炭吸附，出水汞浓度＜0.03 mg/L，满足排放标准。沉淀污泥经高温焙烧回收汞，回收率＞95%。

工艺路线：还原法（NaBH₄还原 Hg²⁺为 Hg⁰）→ 气浮分离 Hg⁰ → 膜过滤（RO）。

案例：某电路板厂废水（汞浓度 2.5 mg/L，含 Cu²⁺、Ni²⁺），先调节 pH 至 3，投加 NaBH₄（摩尔比 1:1.5），搅拌 30 分钟，Hg²⁺被还原为 Hg⁰，通过曝气气浮收集汞蒸气，再经 RO 膜处理，出水汞浓度＜0.005 mg/L，可回用于清洗工序。

工艺路线：氧化（UV/H₂O₂）破络→ 硫化物沉淀→ 生物处理。

案例：某农药厂废水（含甲基汞 0.8 mg/L），先经 UV/H₂O₂（H₂O₂投加量 3000 mg/L）氧化 2 小时，将甲基汞分解为 Hg²⁺，再投加 Na₂S 沉淀，Zui后通过厌氧 + 好氧生物处理，出水汞浓度＜0.04 mg/L。

难点：

有机汞（如甲基汞）稳定性强，需先破络转化为无机汞；

低浓度废水深度处理成本高，常规方法难以达到＜0.001 mg/L 的回用标准；

含汞污泥处置不当易造成二次污染，需固化或安全填埋。

趋势：

开发高效吸附材料（如纳米 TiO₂负载硫化物、石墨烯改性树脂），提升吸附容量和选择性；

推广 “还原 - 吸附 - 膜分离” 一体化设备，实现自动化处理；

探索电化学还原技术（如三维电极法），直接将 Hg²⁺还原为单质汞并回收；

结合技术，对含汞废水处理全流程（从产生到处置）进行溯源管理，确保合规。

处理前需明确汞的形态：有机汞需先通过氧化（如臭氧、Fenton 法）或微生物降解转化为无机汞；

高浓度废水应优先回收汞资源，降低处理负荷（汞的市场价值高，回收可抵消部分成本）；

硫化物沉淀时需控制 S²⁻投加量，避免过量产生 H₂S 气体，可通过在线监测 ORP（氧化还原电位）控制反应终点；

含汞废气（如蒸发、气浮过程中产生的汞蒸气）需通过碘吸附塔或活性炭吸附塔处理，防止大气污染；

处理后的污泥属于危险废物（HW29），需交由有资质单位处置，不得随意堆放。

通过 “源头控制 - 分类处理 - 资源回收 - 深度净化” 的全流程管理，含汞废水可实现达标排放或回用，同时减少汞对生态环境的危害。