废水涉重金属污染如何治理

废水涉重金属污染的治理需结合重金属毒性强、难降解、易富集的特性，采用 “源头控制 - 过程处理 - 末端达标 - 资源回收” 的全链条策略。以下从治理原则、核心技术、案例及趋势等方面展开说明：

重金属污染的治理原则

分类处理：根据废水中重金属种类（如铅、镉、汞、铬、砷、铜、镍等）和浓度分级处理，例如高浓度含铬废水与低浓度含镍废水需采用不同工艺。

资源化导向：优先考虑重金属回收，如电镀废水中的铜、镍可通过技术转化为工业原料，实现 “以废治废”。

达标排放与回用：处理后水质需符合《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）或行业特定标准（如电镀、冶金行业标准），同时推动中水回用以节约水资源。

核心治理技术与工艺

（一）物理化学法：高效去除与分离

化学沉淀法

氢氧化物沉淀：通过投加石灰、氢氧化钠调节 pH 值，使重金属离子生成氢氧化物沉淀（如 Cr³+ 生成 Cr (OH)₃）。

▶ 优点：工艺成熟、成本低，适用于高浓度重金属废水；

▶ 缺点：污泥量大，需严格控制 pH（如处理含镍废水时 pH 需维持在 9-10）。

纳米螯合剂沉淀：投加螯合化合物，生成溶度积更低的沉淀，去除效率高于氢氧化物沉淀，适用于低浓度重金属废水。

▶ 注意：需防止酸性沉淀返溶，通常搭配加碱工艺。

吸附法

材料类型：

传统吸附剂：活性炭、沸石（对 Cd²+、Pb²+ 吸附效果好）；

新型材料：纳米氧化铁、改性膨润土、石墨烯复合材料（如磁性 Fe₃O₄@C 纳米颗粒对 As³+ 吸附容量达 200 mg/g）；

工业废料：钢渣、粉煤灰（低成本吸附剂，如钢渣对 Zn²+ 的去除率可达 95%）。

▶ 应用场景：电镀废水深度处理、矿山酸性废水（AMD）中重金属去除。

膜分离技术

反渗透（RO）、纳滤（NF）：通过膜孔筛分和电荷排斥截留重金属离子，如 RO 对 Cu²+、Ni²+ 的截留率超 99%，常用于回用场景。

电渗析（ED）：利用电场作用使重金属离子透过离子交换膜，可同时实现浓缩与分离，适用于含多种重金属的废水（如冶金废水）。

▶ 缺点：膜易污染，需预处理（如去除悬浮物），成本较高。

离子交换法

利用离子交换树脂（如螯合树脂）与重金属离子发生交换反应（如 R-SO₃H + Cu²+ → R-SO₃Cu + H+），适用于低浓度、高价值重金属回收（如电子废水提金）。

（二）生物法：环境友好型处理

微生物修复

细菌 / 真菌吸附：如芽孢杆菌、酵母菌通过细胞壁官能团（氨基、羧基）吸附重金属（如酵母菌对 Pb²+ 的吸附量可达 100-200 mg/g），适用于低浓度废水（<50 mg/L）。

微生物还原：如脱硫弧菌可将 Cr (VI) 还原为低毒的 Cr (III)，再通过沉淀去除。

植物修复

利用超富集植物（如蜈蚣草富集砷、印度芥菜富集镉）种植于废水处理湿地，通过根系吸收、富集重金属，适用于大面积、低浓度废水（如矿山废水塘）。

藻类吸附

如螺旋藻、小球藻通过细胞表面吸附和胞内积累去除重金属（如小球藻对 Hg²+ 的去除率达 90% 以上），可与人工湿地结合使用。

（三）联合工艺：强化处理效果

化学沉淀 + 膜过滤：如某电镀园区废水处理采用 “氢氧化物沉淀 + UF+RO” 工艺，处理后水中 Cu²+、Ni²+ 浓度 < 0.1 mg/L，达到回用水标准。

吸附 + 电化学氧化：针对含汞废水，先用活性炭吸附，再通过电化学氧化破坏汞的络合物，Zui终汞浓度可降至 0.001 mg/L 以下。

生物处理 + 氧化：如含铬废水先经盐还原菌（SRB）将 Cr (VI) 还原为 Cr (III)，再用 Fenton 氧化去除残余有机物，确保总铬达标。

典型案例分析

某电子厂含铜废水处理项目

工艺：“调节池 + 硫化物沉淀 + 离子交换 + RO”

流程：废水先经硫化物沉淀去除 90% 以上的 Cu²+，再通过螯合树脂吸附残留铜离子，Zui后 RO 膜过滤实现回用，铜回收率达 98%，产水 COD<10 mg/L，Cu²+<0.05 mg/L。

某矿山酸性废水（AMD）治理项目

工艺：“中和沉淀（石灰）+ 微生物燃料电池（MFC）+ 人工湿地”

效果：石灰中和后 pH 从 2.5 升至 6.5，MFC 利用废水中有机物发电，同时通过微生物将 Fe³+ 还原为 Fe²+，Zui后人工湿地中的芦苇、香蒲富集重金属（如 Zn、Cd），出水重金属浓度全部达标。

深度处理与排放标准

排放标准：

重点行业如电镀废水需满足《电镀污染物排放标准》（GB 21900-2008），其中总铬≤0.5 mg/L，总镍≤0.1 mg/L；

地表水排放需符合《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅲ 类标准（如 As≤0.05 mg/L，Cd≤0.005 mg/L）。

深度处理技术：

活性炭吸附、臭氧氧化、电化学催化氧化等，用于去除微量重金属和络合物，确保水质稳定达标。

资源化利用方向

重金属回收：

电镀废水中的镍、铜可通过电解法（如隔膜电解）直接回收金属单质；

电子废料浸出液中的金、银通过离子交换树脂吸附后，经洗脱、还原得到高纯金属。

污泥无害化：

含重金属污泥经固化 / 稳定化处理（如添加水泥、粉煤灰）后，可用于路基填料或建筑材料，降低环境风险。

技术发展趋势

纳米材料应用：如纳米 TiO₂光催化降解重金属 - 有机物复合污染，同时吸附重金属离子。

智能化监控：通过在线传感器实时监测废水中重金属浓度，联动调节加药系统，提升处理效率。

零排放工艺：推动 “预处理 + 膜浓缩 + 蒸发结晶” 全量化处理，如某光伏企业含铅废水经此工艺实现水回用率 95%，铅以晶体形式回收。

重金属废水治理需结合行业特性与区域排放标准，通过 “技术组合 + 资源循环” 实现环境效益与经济效益的统一，未来新型材料与智能化技术将成为突破重点。