介绍一下废水重金属污染治理的常用技术

废水重金属污染治理需结合重金属的毒性、难降解性等特点，采用物理化学法、生物法及联合工艺等技术。以下是常用技术的详细介绍：

物理化学法：高效分离与去除

1. 化学沉淀法

通过投加化学药剂形成沉淀，将重金属离子从废水中分离，是Zui常用的预处理技术。

氢氧化物沉淀法

原理：调节废水 pH 值，使重金属离子（如 Cu²+、Cd²+）生成氢氧化物沉淀（如 Cu (OH)₂）。

药剂：石灰（Ca (OH)₂）、氢氧化钠（NaOH）等。

应用：适用于高浓度重金属废水（如电镀、矿山废水），对 Cr³+、Ni²+ 的去除率可达 90% 以上。

缺点：污泥产量大，需严格控制 pH（如处理含镍废水时 pH 需维持在 9~10），否则易重新溶解。

纳米螯合沉淀法

原理：投加螯合沉淀剂，生成溶度积更低的沉淀物，去除效率高于氢氧化物沉淀。

优势：可在较低 pH 条件下使用，适用于处理含 Hg、As 等毒性强的重金属废水。

注意：需防止 酸性情况返溶，常搭配加碱的预处理。

2. 吸附法

利用吸附材料的表面特性吸附重金属离子，适用于低浓度废水深度处理或重金属回收。

常用吸附材料：

传统材料：活性炭（对 Cd²+、Pb²+ 吸附效果好）、沸石（多孔结构，优先吸附重金属阳离子）。

新型材料：

纳米材料：如纳米氧化铁（对 As³+ 吸附容量达 200 mg/g）、磁性 Fe₃O₄@C 复合材料（可磁分离回收）。

改性材料：改性膨润土（通过阳离子交换提升吸附能力）、石墨烯氧化物（高比表面积，对 Hg²+ 吸附效率高）。

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。

3. 膜分离技术

通过膜的筛分、电荷排斥等作用截留重金属离子，常用于废水回用。

技术类型：

反渗透（RO）、纳滤（NF）：RO 膜对 Cu²+、Ni²+ 的截留率超 99%，适用于处理含单一或多种重金属的废水，产水可直接回用。

电渗析（ED）：利用电场驱动重金属离子透过离子交换膜，可实现浓缩与分离（如冶金废水中回收镍、铜）。

缺点：膜易被悬浮物、有机物污染，需预处理（如砂滤、超滤），运行成本较高。

4. 离子交换法

利用离子交换树脂与重金属离子发生交换反应，适用于低浓度、高价值重金属回收。

树脂类型：

螯合树脂（如含 - SH、-NH₂基团）：对 Cu²+、Ni²+ 有高选择性，如某电子废水提金项目中，螯合树脂对 Au³+ 的吸附量可达 150 mg/g。

阳离子交换树脂：通过 H + 与重金属阳离子（如 Pb²+）交换，适用于酸性废水。

应用：电子废水提金、电镀废水中镍的回收，处理后水质可达排放标准或回用水要求。

生物法：环境友好型处理

1. 微生物修复技术

利用微生物的吸附、还原等作用去除重金属。

细菌 / 真菌吸附：

机制：微生物细胞壁的氨基、羧基等官能团与重金属离子结合（如芽孢杆菌对 Pb²+ 的吸附量可达 100~200 mg/g）。

应用：适用于低浓度废水（重金属浓度 < 50 mg/L），如纺织染整废水中的 Cu²+ 去除。

微生物还原：

如脱硫弧菌可将高毒性的 Cr (VI) 还原为低毒的 Cr (III)，再通过沉淀去除；硫化细菌可将重金属离子转化为硫化物沉淀。

2. 植物修复技术

利用超富集植物吸收、富集废水中的重金属，适用于大面积、低浓度废水（如矿山废水塘）。

典型植物：

蜈蚣草（富集砷，地上部砷含量可达 1% 以上）、印度芥菜（富集镉、铅）、向日葵（吸收铀、铬）。

应用场景：人工湿地系统中种植植物，配合微生物协同处理，如某矿山废水湿地中，芦苇对 Zn 的去除率达 80%。

3. 藻类吸附技术

藻类（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。

优势：生长速度快、吸附容量大（如小球藻对 Hg²+ 的去除率达 90% 以上），可与人工湿地结合，降低处理成本。

联合工艺：强化处理效果与资源化

1. 化学沉淀 + 膜过滤

案例：某电镀园区废水处理采用 “氢氧化物沉淀 + UF（超滤）+RO（反渗透）” 工艺：

先通过石灰调节 pH 使重金属沉淀，UF 去除悬浮物，RO 进一步截留微量重金属，处理后 Cu²+、Ni²+ 浓度 < 0.1 mg/L，达到回用水标准，水回用率超 70%。

2. 吸附 + 电化学氧化

针对含汞废水：先用活性炭吸附大部分 Hg²+，再通过电化学氧化（如钛基氧化铱电极）破坏汞的络合物，Zui终汞浓度可降至 0.001 mg/L 以下（优于国标 0.05 mg/L）。

3. 生物处理 + 氧化

处理含铬废水：先经盐还原菌（SRB）将 Cr (VI) 还原为 Cr (III)，再用 Fenton 氧化（H₂O₂+Fe²+）去除残余有机物，Zui后通过氢氧化物沉淀使总铬达标（<0.5 mg/L）。

技术对比与选择

技术类型 适用浓度 去除效率 成本 优势 局限性

化学沉淀法 高浓度（>100 mg/L） 80%~95% 低 工艺成熟、处理速度快 污泥量大、需调节 pH

吸附法 低浓度（<50 mg/L） 90%~99% 中高 可深度处理、部分材料可回收 吸附材料需再生或更换

膜分离技术 中低浓度 95%~99% 高 出水水质好、可回用 膜易污染、预处理要求高

微生物修复 低浓度 70%~90% 低 环境友好、可原位处理 处理周期长、受水质影响大

联合工艺 全浓度范围 98% 以上 中高 效率高、可资源化 工艺复杂、运维要求高

发展趋势

纳米材料应用：如纳米 TiO₂光催化技术，可同时降解有机物和吸附重金属离子，提升处理效率。

智能化控制：通过在线传感器（如重金属离子电极）实时监测水质，联动调节加药系统或膜组件运行，实现精准处理。

零排放与资源化：推动 “预处理 + 膜浓缩 + 蒸发结晶” 工艺，如某光伏企业含铅废水经此工艺实现 95% 水回用，铅以晶体形式回收，达到 “零排放” 目标。

重金属废水治理需根据行业特性（如电镀、矿山、电子）和排放标准（如 GB 8978、行业特定标准）选择合适技术，结合 “处理 - 回收 - 回用” 模式，实现环境效益与经济效益的统一。