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处理污水中重金属的方法十篇

发布时间:2024-04-25 19:29:27

处理污水中重金属的方法篇1

关键词:重金属污染;环境保护;水体处理技术;重金属污染处理方法

自从人类进入工业化时代以后,虽然带来了经济上的繁荣,但是付出的环境代价是惨痛的,近年来严重的环境污染问题已经是社会焦点话题,特别是重金属的污染情况已经严重的危害到了人们的健康和生命安全。工业的重金属的排放形式主要是以水污染的方式进行排放的,工业重金属污水排放已经成为重要的环境污染问题[1,2]。根据污水的渠道进行划分可以分为:矿产资源开采重金属污水、工业生产重金属污水、民用生活重金属污水和农药重金属污水等。而自然状态下重金属的污染来源主要是由地质风化作用造成的。重金属污水中重金属元素具有难以消除、危害性大等特点,有的重金属甚至是含有剧毒性,还有一些重金属元素是严重的致癌元素。

1重金属水体污染分析

Cd、Cr、mn、ni、pb、Hg、Ge、Co、Zn等元素都会对水体造成严重的重金属污染。在通常的状态下,及其微量的金属元素是不会对水体产生污染,但是这些金属元素一旦超过一定的标准时,就会对水体产生一定污染危害。在自然界下的水质当中本身会含有一定的金属元素,但是这些金属元素含量及其微小不会对水质产生影响,因此,在自然状态下水质中的重金属元素不会对水质和水中的动植物产生影响。但是由于人为因素向水中排放大量的重金属元素,除非使用相对应的处理方法,否则很难在自然状态下进行沉淀和过滤。按照排放量进行排名主要的工业排放企业包括:矿产资源企业、金属熔炼企业、化工企业、造纸相关行业、制革产业、染烫行业等等,在这些工业领域中排放大量的污水同时带有ni,pb,Cd,Cr,Hg等重金属元素。重金属超标的污水中是含有一定的毒性,不仅仅会对水质中的生物产生影响,重金属污水还会通过地下水污染地层水源,水源被植物吸收后会在植物体内进行沉积,人类或者是动物吃了吸收了重金属污水的植物后会对身体产生一定的毒副作用。

2重金属污水处理技术

对含有重金属污水的处理和净化方法已成为社会舆论和环境研究的重点之一,根据目前的技术对重金属污水处理方法主要包括有物理方法、化学方法、生物方法等。

2.1物理方法

吸附法是最常见的物理方法,利用一些具有多孔性物质作为吸附剂投放到重金属污水中去吸附水中重金属阴阳离子。活性炭是目前使用最早,并且运用最为广泛的吸附物质,活性炭表面积大、吸附能力强,但是使用成本较为昂贵,并且难以脱附,由于成本的原因限制了活性炭在重金属污水处理中的发展[3]。所以,寻找一种吸附能力强并且价格低廉的吸附材料是当今研究热点话题。除了活性炭以外,还经常使用矿物质材料、工业废料以及农业废弃物等作为廉价的吸附材料。沸石是最早的重金属污水吸附材料,沸石的骨架结构比较复杂有很大的接触面积,具有很强的吸附性。

2.2生物方法

微生物絮凝法是最常见的生物净化污水的方法,微生物絮凝法利用微生物或细菌生物进行新陈代谢产生一定的絮状物,通过这些絮状物进行絮凝沉淀去除重金属的方法[4,5]。微生物絮凝法对重金属污水的处理效果好,并且使用安全、方便、无毒,不会对水质产生二次污染,微生物新陈代谢的絮状物还是水中植物的废料,并且沉积的重金属元素可以很方便的进行分离,对重金属污水处理的微生物培育方便生长环境要求低,比较适合大量的工业重金属污水过滤所使用的。利用微生物进行絮凝沉淀法对重金属污水处理效果如表所示。

2.3化学方法

化学沉淀法是根据重金属能够与某些化合物进行反应,生成不溶于水的重金属化合物。这些不溶于水的化合物会在反应区进行沉淀。化学沉淀法所利用的原理都是根据重金属的化学性质所决定的,重金属污水在经过一系列的化学反应区后,让污水中的重金属离子由原来的游离状态变成金属化合物沉淀下来,在通过进一步的化学反应进行分离。目前为止最常使用的化学沉淀法主要分为:凝聚沉淀技术、酸碱沉淀技术、三氧化二铁沉淀技术、矿化物沉淀技术以及反应盐沉淀技术等等。

3结语

处理污水中重金属的方法篇2

1.1重金属污染物排放特征及存在问题

排放特征废气.废气重金属主要来源于冶炼企业,主要排放含铅、镍等重金属污染物颗粒粉尘.废气监测结果表1显示,铅和镍重金属污染物均达到GB9078-1996《工业炉窑大气污染物排放标准》二级标准,符合排放标准限值要求.重金属污染物,铅排放浓度变化范围为<5×10-4~0.9880mg/m3,镍排放浓度变化范围为<3×10-5~0.0125mg/m3.主要重金属区域排放速率变化图2~图3显示,铅排放速率整体呈现下降趋势,镍排放速率变化不明显.废气排放中以铅尘的排放为主.固体废物.冶炼企业固体废物主要是冶炼废渣,该固体废物的浸出毒性监测结果表明仅铬、铅检出,铬质量浓度范围在0.13~0.50mg/L,铅质量浓度范围在0.3~0.5mg/L,其他金属铜、镉、锌、镍、总汞均未检出,检测项目均未超出GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》的标准限值,表明冶炼废渣属于一般工业固体废物.固体废物全部综合利用,不外排.废水.工业废水重金属污染物监测表2显示,浓度平均值占标率中铅最高为26.6%,其次是总铬和镍,分别为14%和8%,铜、总汞、镉和砷均未检出.各种重金属污染浓度均达到《污水综合排放标准》相应标准要求;厂区雨水沉淀池出水的总铬达不到《污水综合排放标准》第一类污染物最高允许排放浓度要求.企业废水回用,不外排.铁山矿石散货堆场污水处理系统出口的监测结果表2显示,浓度最大值占标率总铬为75.1%,其次为锌为5.2%,镍、铅、铜、总汞、镉和砷均未检出.污水经矿污水处理系统处理后,各项指标均能达《污水综合排放标准》第一类污染物最高允许排放浓度要求.散货堆场废水大部分回用,少量外排入海,排放无规律.

1.2存在的环境污染问题

废气中尘的影响范围采用环保部HJ2.2-2008《环境影响评价技术导则-大气环境》中的估算模式进行最坏情况下的模拟计算,参数选用监测最低排放高度50m,烟气流量取监测最大流量700000m3/h,烟气温度取100℃,影响距离最大约为1.0km,而铅尘在烟尘中的含量较小,企业位于工业区合理位置,所有排放源1.5km范围内均为工业用地,因此,正常达标排放的情况下对大气环境影响较小.2011年、2012年近岸海域海洋水质中枯水期重金属综合污染指数a1分别为0.04、0.14;a2分别为0.03、0.06;结果表明,2012年重金属污染水平略微上升,铁山港区工业的发展对附近海域水质影响不大.地下水现状重金属浓度监测结果表3显示,监测重金属项目均符合GB/t14848-93《地下水质量标准》三类标准要求;各监测因子监测浓度值无明显变化,对地下水的影响较小.由于工业区生产废水和港口码头的散货堆场废水均不经过地表水,故对地表水水质影响甚微.土壤污染源主要是废水、废气和固体废物污染.工业园区冶炼企业的污水经过处理后回用,不外排;港口码头的散货堆场废水收集处理后大部分回用,少量排入附近海域,故废水排放对土壤影响较小.工业固体废弃物主要为冶炼炉渣,炉渣所含的金属元素比较稳定,故一般所含重金属污染物较难浸出,浸出液的重金属污染物浓度符合《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》的标准要求,浸出毒性较低,属于一般工业固体废物;固体废物综合利用,但临时堆场须加强,按《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》要求完善相应防护措施.工业废气经静电除尘或布袋除尘处理后,绝大部分重金属污染物被去除,其排放浓度不高且能达标排放,但废气含重金属的粉尘和烟尘长期沉积,对工业区及附近的土壤会造成一定影响[5].土壤监测结果表4显示,重金属监测项目均符合GB15618-1995《土壤环境质量标准》二级标准要求,重金属的监测浓度值变化不明显,工业生产重金属排放对土壤影响微小.工业区现场调查中存在的问题主要表现为清洁生产水平须提高,雨污分流、污污分流效果不理想、初期雨水收集系统不完善、应急水池不完善以及废水处理方法针对性不够强;无组织排放尘的管理、工业固体废弃物临时堆存“防风、防雨、防渗漏”措施等方面须加强.红土矿露天堆放,部分堆场的围墙不完善,导致红土镍矿向外流失;虽有完善的堆场废水收集和处理设施,但污水处理系统运行和处理效率有待加强管理.

2对策与措施

2.1实施可持续发展战略建立iSo14000环境管理体系,严格实施清洁生产,减少重金属污染物的产生和排放是最根本的措施.大力推广安全高效、低能耗低物耗、环保达标、资源综合利用效果好的先进生产工艺.根据《清洁生产促进法》要求,对工业区内所有涉及重金属污染企业生产或服务过程中的资源、能源以及废物产生情况实施强制性清洁生产审核.通过建立规范的环境管理体系和加强环境管理工作,实现全过程科学管理,最大限度地利用资源,减少污染物并达标排放,实现企业内部的物质循环和能量利用,实现企业经济与环境效益的统一.积极推动临海工业园的循环经济建设.根据区域环境污染综合防治的需要,把区域结构性污染和产业结构调整结合起来,帮助涉重企业采用清洁生产技术.对工业区内涉重企业的能流、物流、废物流以及信息流按照循环经济理论进行系统集成,推行热电联产、集中供热的资源共享,建立起企业间物质流动和循环利用、能量梯级利用的机制,实现企业“节能、降耗、减污、增效”,构建区域循环经济发展模式,推动重金属废弃物的减量化和循环利用.尤其是工业区产生大量的冶炼废渣和砷渣的综合利用,变废为宝.工业园在招商引资的同时,要有引进能推动园区循环经济建设的项目,如冶炼废渣、废耐火材料的利用项目.在规模较大的涉重企业内或具备开展循环经济条件的入园企业间通过物流、能流或废物流的相互交换,形成产业生态链[6],使工业园区及其涉重企业走上可持续发展之路.

2.2强化污染源治理废气.目前问题主要为无组织排放源尘的收集和回收利用.可有针对性的在原料运输、加工、混料等过程中,可产生尘源部位采用密闭措施,吸风除尘捕集回收利用,场所经常洒水抑制扬尘产生.废水.完善工业区环境基础设施,强化污染集中控制[7].针对厂区雨污分流、污污分流效果不理想,初期雨水收集系统不完善,应急水池不完善等问题,必须加快推进临海各工业园区环境基础设施建设,完善园区污水管网和雨水管网,实现雨污分流.加快建设并完善污水处理厂设施,确保园区污水集中处理并稳定达标排放.鼓励建设各涉重产业园工业废水集中处理厂、固体废弃物填埋场等环保基础设施,提高涉重污染物集中处理处置能力.重金属废水的治理传统方法和新技术,其中较传统的治理方法有化学沉淀法、电化学法、吸附法和膜分离法等,较新的技术有纳米技术、光催化法、新型介孔材料和基因工程等方法[8].铁山港工业区废水主要重金属污染因子为铬,浓度不高,水量不大,可考虑选择内电解法絮凝床[8],该方法中电化学反应均自发进行,无需消耗能源,以废治废,废水处理量大,出水水质好,适合处理低浓度重金属废水,同时,工艺成熟且不产生二次污染.固体废物.针对固体废物渗滤液和港口散货堆场,采用利用化学法、物理化学法和生物化学法等常见方法来分离重金属,有效处理工业废水[9].开展固体废物堆场综合整治,及时清理废渣,并严格按《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》完善临时堆渣场的“三防”措施,通过设置堤、坝、挡土墙等手段,防止一般工业固废及其渗滤液的流失,并设导流渠,将渗滤液导流排至污水处理系统进行处理.

2.3排放总量控制随着重金属企业进驻铁山港临海工业区,新增废气重金属污染物排放量将超过以往的排放水平.因此,必须严格控制铁山港临海工业区新增重金属污染物排放量的建设项目,现有重金属企业的改、扩建和技改项目,必须坚持新增产能与淘汰产能“减量置换”、“等量置换”的原则.

2.4提高管理水平加强涉重企业动态环境管理.铁山港临海工业区区内的所有涉重金属企业都应纳入重点污染源管理.环保部门应建立涉重企业以重金属污染现状数据库为主要内容的环境管理动态档案,对重金属污染实施重点监管.对通过竣工环保验收正式生产的建设项目及时纳入数据库管理.企业生产、日常环境管理、清洁生产、治理设施运行情况、监测数据、污染事故、环境应急预案、环境执法及解决历史遗留问题等情况要列入数据库进行动态管理,实施综合分析、核查监管.环保部门通过整治违法排污企业保障群众健康环保等专项行动及日常监督,限期整治污染物不能稳定达标排放的企业,停产整改造成环境危害的企业或未进行环评和“三同时”验收的各涉重企业,坚决取缔整改不到位的涉重企业.加强企业污染防治和环境管理.加强企业内部环境管理,抓好重金属污染物的日常监控,完善厂区雨水和污水系统,保证污染治理设施正常运行和污染物达标排放,完善和落实环境应急预案[10].规范涉重金属物料堆放场、废渣场、废水废气排污口的建设,应急池、初期雨水池和冲渣水池做好防渗、防漏设施,废渣场做好防雨、防渗、防流失措施.冲渣水循环回用不外排,其他含重金属生产废水应做到循环回用不外排.加强厂区生产管理,防止物料跑冒滴漏,减少重金属污染物的无组织排放.加强含重金属废弃物的管理,防止流失和扩散,禁止向没有重金属污染治理能力的单位销售或转移,杜绝二次污染.涉重金属企业必须建立重金属污染物产生和排放的详细台账.加强重金属监察执法能力建设.环保部门要配备必要的现场执法设备、重金属应急监测仪器和取证设备,配备应急执法车,加强快速反应能力建设.推进环境监察的现代化,向自动化、网络化、智能化方向发展.加大重金属污染源监管力度.对重点涉重金属排污企业排污口安装在线自动监控装置,实行联防联控、实时监控、动态管理.建立环境监测日监测、月报告制度.加强涉重金属排放企业污染源监督性监测,密切监控企业废水、废气排放口及无组织排放情况.对重点防控区域以及企业周边一定区域内的环境空气、地表水、饮用水源地、土壤、沉积物等开展定期监测.健全完善企业排污总量控制和排污许可证制度,做到持证排放、按量排污.

2.5健全重金属污染预警应急体系沿海各地市以及涉重金属企业结合自治区突发公共事件总体应急预案,要建立和完善重金属污染突发事件的应急预案和群发性环境污染健康危害事件的应急预案,并定期开展重金属污染事件的应急演练.建立技术、物资和人员保障系统,落实值班、报告、处理制度,明确应急响应处置工作职责,健全重金属污染事故的快速反应机制.

3结语

处理污水中重金属的方法篇3

1•1试验材料

试验材料为取自上海浦东新区、嘉定区、宝山区、南汇区、金山区以及长宁区6个区的8个污水处理厂脱水后的污水污泥(分别用S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8表示)。其中S1、S8接收的污水中大部分是生活污水,S2、S4和S5接纳的废水中工业废水占70%以上,其他污水处理厂生活污水和工业废水比例相当。污泥的保存及使用参照iSo5667-15:2009进行。

1•2试验方法

1•2•1污水污泥常规指标及重金属的检测方法根据我国城镇建设行业标准CJ/t221—2005城市污水处理厂污泥检验方法测定污泥湿样的含水率、总磷(tp)、VSS/SS以及6种重金属(Cu、Cd、pb、Zn、as、Hg)。污泥中酸挥发性硫(aVS)采用Hsieh等[11]的“冷扩散法”测定,总有机碳(toC)的测定采用颗粒有机碳分析仪,总氮(tn)的测定采用元素分析仪。根据tessier等[12]提出的连续提取法进行重金属形态分析,增加水溶态重金属的分析,其他条件见表1。

1•2•2污水污泥的浸出方法分别采用我国国家环境保护标准HJ557—2010水平振荡法、荷兰nen7341:1994[13]、美国tCLp法和欧盟en12457-3:2002法对污泥湿样进行浸出试验。浸出液选用0•8μm的玻璃纤维滤膜替代0•45μm的混合纤维膜进行过滤。4种浸出方法的具体操作条件见表2。1•2•3浸出液检测浸出液中的Cu、Cd、pb、Zn采用火焰原子吸收分光光度法测定,as和Hg采用原子荧光光度法测定[14]。DoC的测定采用非分散红外吸收法在toC分析仪上进行[14],硝酸根离子(no-3)和磷酸根离子(po3-4)的测定采用离子色谱法。

2结果与讨论

2•1污水污泥的常规指标

污泥湿样的含水率、toC、tn、tp、aVS以及VSS/SS等常规指标见表3。由表3可知:污泥湿样的含水率为68•5%~81•7%;tn和tp的变化范围分别为3•80%~6•84%和0•052%~0•19%,与李艳霞等[15]报道的我国城市污泥中tn和tp的质量分数基本相符,但tn的质量分数偏高,可能与上海市对污水处理厂严格的脱氮要求有关[16-17];toC质量分数为12•2%~21•8%,其中,S2的toC质量分数最高,增加了重金属与有机物结合的可能性[18];表征污泥中挥发性有机物总量的VSS/SS为47%~72%,该值的高低与污水处理厂进水水质和污水处理工艺直接相关;aVS是指污泥中通过冷酸处理可挥发和释放出H2S的硫化物[19],污泥样品的aVS质量比为30•2~3760mg/kg,与武倩倩等[20]研究的湖泊或近岸污染沉积物中aVS的平均值相比,污泥中aVS的质量比非常高,这与污水中大量含硫物质的输入及在处理工艺中的沉降有关。aVS控制着许多二价金属离子在污泥和间隙水两相间的分配[21],在污泥倾海处理过程中,海洋环境条件的变化,如氧化还原电位的升高会促进重金属硫化物的氧化,进而加速重金属从污泥中的释放[22],并最终导致海洋环境受到污染。

2•2污泥湿样中重金属总量及存在形态

2•2•1重金属总量污水污泥中重金属总量测定结果见表4。Zn和Cu在所有污泥样品中的质量比都比较高,之后依次是pb、as、Cd和Hg,这与来自浙江省12个污水处理厂的污水污泥重金属总量的范围基本一致[23]。通过比较所有污泥样品中重金属的总量发现,S2、S5和S4样点中重金属总量较其他5个样品高,可能与这3个污水处理厂位于以钢铁和汽车制造业为支柱产业的重工业区而使得进水中含有大量的重金属有关。之后是S6、S3和S7,这3个污水处理厂的进水中约有一半是工业废水,如染料、造纸和化工废水。S1和S8的进水以生活污水为主,因此样品中所含重金属总量最低。通过将污泥样品中重金属总量与CJ/t309—2009城镇污水处理厂污泥处置农用泥质污染物质量比限值进行比较可知,除S2和S5由于Cu和Zn超过B级总量质量比限值而不能进行农用以外,其余6个污泥湿样均符合B级污泥的要求,但要作为可能进入食物链的粮食、蔬菜等a级农用,必须进行处理。另由表4可知,所有污泥样品中pb的污染最轻,造成除S2和S5外污泥不能作为a级污泥农用的主要原因是Cd污染比较严重。这与张增强等[24]调查发现常年施用污泥会造成蔬菜(大白菜、菠菜)中Cd严重超标、污泥中Cd污染较严重的结果基本一致。

2•2•2污水污泥中重金属形态分析重金属的生物活性、迁移性及毒性在很大程度上取决于其存在的形态[25]。水溶态、可交换离子态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态是相对不太稳定的形态,而硫化物及有机结合态是较稳定的形态,残渣态是非常稳定的形态[25]。由图1可知:8个污泥样品中Cd的水溶态、可交换离子态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的质量分数在70%以上,且Cd是毒性最强的元素之一[26],因此,污泥中的Cd最易释放到水相中,对水环境具有潜在的危害;Zn的不稳定形态所占比例在20%~50%,在环境因子适宜的条件下,有相当部分的Zn迁移至水相;而Cu在硫化物及有机结合态中的质量分数最高,其次是残渣态,两者所占比例达90%以上,即Cu主要以稳定形态存在,迁移性较低;pb、Hg、as主要存在于残渣态中,其中Hg的残渣态比例几乎全在90%以上,pb的4种不稳定形态所占比例在20%~40%,as的不稳定形态比例在20%以下,这3种重金属在环境中几乎不会发生较大的迁移。同时,6种重金属在所有污泥中的存在形态不存在显著差异,仅S7和S8的硫化物及有机结合态的as明显比其余6个样品高,这可能与S7和S8本身的aVS质量比最高有关。

2•34种方法浸出液的分析与评价

2•3•1重金属的浸出水平振荡法、nen7341:1994法、tCLp法和en12457-3:2002法4种浸出方法浸出液中的重金属浸出量见图2。由图2可知,Zn在6种重金属中浸出量最高(最大浸出量为2677•53mg/kg),其次是Cu和pb,as、Hg和Cd的浸出量较低(其中Cd在除nen7341:1994实际之外的所有方法中都没有浸出)。Zn的浸出量最高可能与其在污水污泥中总量本来就较高有关,且其不稳定形态比例高达20%~50%。虽然Cu在污泥中的总量与Zn具有相近的数量级,但由于Cu主要是以相对稳定的形态存在,其浸出量较Zn低很多。根据总量测定及形态分析的结果,pb、as、Hg的总量和迁移性顺序均为pb、as、Hg,这与图2中3种重金属的浸出量顺序是一致的。虽然Cd主要以不稳定形态存在,但其浸出量最多达0•49mg/kg。这与污泥本身Cd总量较低有关;还可能与Cd在固液相间的迁移转化有关[27],因为浸出液中的Cd可能由于吸附作用而被污泥固体重新吸附和截留。通过分析4种方法的浸出结果可知,nen7341:1994法对重金属的浸出量最多,USepa的tCLp法和欧盟en12457-3:2002法大致相当,tCLp法对重金属的浸出量略多,而我国现行的水平振荡法对重金属的浸出量最少。这除了与污水污泥中重金属总量及其存在形态有关外,也与不同方法的浸出特点有关。有研究表明,液固比小,体系处于过饱和状态,浸出组分含量较高,浸出量低;液固比高,体系可能处于不饱和状态,组分的含量没有显著变化,但组分的浸出量增加[9]。采用nen7341:1994实际浸出试验浸出的Zn、Cu、Cd量最多,一方面可能是由于此试验是多级浸出,除了可以在5次较高的液固比20∶1下浸出更多的Zn和Cu外,还可以在一定程度上克服污泥的吸附性浸出少量的Cd;另一方面,可能是由于浸提剂呈酸性,初始较低的pH值有利于Zn和Cu的释放[28],而稳定的pH值条件(nen7341:1994潜在浸出试验中浸提剂的pH值稳定在4)对迁移性非常低的pb、as、Hg的影响较大。水平振荡法由于以超纯水为浸提剂以及采用较低的液固比、过长的静置时间[9]、相对温和的振荡方式[9],浸出的Cu、Zn、pb、as和Hg量最少。将上述浸出液中重金属的浸出量与GB5085•3—2007中危害成分质量比限值进行比较,所有样品浸出液中重金属均未超过规定的限值。根据eCCouncildecisionof19December2002[29]中规定的限值,除S5在nen7341:1994实际浸出试验得到的Zn浸出量超过限值以外,其余样品浸出液中重金属也均未超过限值。但上述判断仅是在基于对浸出液单一成分进行化学分析的基础上得到的,并未考虑多种污染物同时存在的叠加效应。如果能以水生生物或底栖生物作为受试对象对浸出液的毒性进行进一步评价可能更为科学。

2•3•2其他污染物的浸出溶解性有机碳(DoC)是一项表示水中有机物含量的水质指标。污水污泥中浸出的有机物进入水体后,将在微生物的作用下进行氧化分解,大量消耗水体中的溶解氧,并对水生生物造成威胁[30]。污水污泥中DoC和营养元素氮磷的浸出结果见图3。DoC的浸出量为185•1~66397•3mg/kg,其中en12457-3:2002法和nen7341:1994法浸出的DoC量相对较多。与eCCouncildecisionof19December2002中的限值相比,所有污泥样品的DoC浸出量均超过限值,属于具有浸出毒性特征的危险废物。这可能与污水污泥样品中toC质量比本来就较高有关。但我国并未对浸出液中DoC的质量比限值作出规定。另外,由图3可知,污水污泥浸出过程中也会有相当部分的氮、磷等营养元素浸出。no-3的浸出量最多可达33532•7mg/kg,且以nen7341:1994法浸出的no-3较多;po3-4的浸出量以en12457-3:2002法最多,高达4020•6mg/kg。虽然我国GB5085•3—2007和eCCouncildecision均未对浸出液中氮、磷营养元素的质量比限值作出规定,但是过多的氮、磷等营养物质一旦通过浸出进入水体会使藻类大量繁殖,造成水体的富营养化,减少鱼类的生存空间[30]。我国海域富营养化程度和范围已呈逐年加重和扩大的趋势,氮、磷含量整体上已超过我国海水二类水质标准,导致赤潮频发[31-32]。因此,污水污泥在倾海时应对其浸出液中的氮、磷等营养元素进行严格控制,否则会进一步加重海洋的富营养化。

3结论

处理污水中重金属的方法篇4

【关键词】铬;物理化学法;生物修复法

1引言

铬(chromium)是法国化学家lvauquelin于1797年首次发现的,是一种用途广泛而又对人体危害较大的重金属元素[1]。环境中稳定存在的两种价态cr(ⅲ)和cr(ⅵ)有着几乎相反的性质,适量的cr(ⅲ)可以降低人体血浆中的血糖浓度,提高人体胰岛素活性,促进糖和脂肪代谢,提高人体的应激反应能力等;而cr(ⅵ)则是一种强氧化剂,具有强致癌变、致畸变、致突变作用,对生物体伤害较大[2]。

铬污染最常见的是水体污染,如电镀铬废水、制革、制药、印染业等应用铬及其化合物的工业企业排放的废水,主要以cr(ⅲ)和cr(ⅵ)两中价态进入环境。据资料介绍,制革工业通常处理1t原皮,要排出含铬为410mg/l的废水50-60t。炼油厂和化工厂所用的循环冷却水中含铬量也较高。镀铬厂的废水中含铬量更高,尤其在换电镀液时,常排放出大量含铬废水。铬对水体的污染不仅在我国而且在全世界各国都已相当严重了。世界各国普遍把铬污染列为重点防治对象[3]。

2水体中铬的存在形态

天然水体中铬的质量浓度一般在1-40μg/l之间,主要以cr3+、cro2-、cro42-、cr2o27-4种离子形态存在,水体中铬主要以三价铬和六价铬的化合物为主。铬的存在形态直接影响其迁移转化规律[4]。三价铬大多数被底泥吸附转入固相,少量溶于水,迁移能力弱。六价铬在碱性水体中较为稳定并以溶解状态存在,迁移能力强。因此,水体中若三价铬占优势,可在中性或弱碱性水体中水解,生成不溶的氢氧化铬和水解产物或被悬浮颗粒物强烈吸附后存在于沉积物中,若六价铬占优势则多溶于水中。六价铬毒性一般为三价铬毒性的100多倍,但铬可由六价还原为三价,还原作用的强弱主要决定于do、bod5、cod的值,do值越小,bod5值和cod值越高,则还原作用越强。

3水体重金属铬污染的治理方法

3.1物理化学方法

(1)稀释法和换水法

稀释法就是把被重金属污染的水混入未污染的水体中,从而降低重金属污染物浓度,减轻重金属污染的程度[5]。此法适于受重金属污染程度较轻的水体的治理。这种方法不能减少排入环境中的重金属污染物的总量,又因为重金属有累积作用,所以这种处理方法目前渐渐被否定。换水法是将被重金属污染的水体移出,换上新鲜水,而减轻水体污染的一种措施,该方法适用于鱼塘等水量较小的情况。

(2)混凝沉淀法

许多重金属在水体溶液中主要以阳离子存在,加入碱性物质,使水体ph值升高,能使大多数重金属生成氢氧化物沉淀。另外,其它众多的阴离子也可以使相应的重金属离子形成沉淀。所以,向重金属污染的水体施加石灰、naoh、na2s等物质,能使很多重金属形成沉淀去除,降低重金属对水体的危害程度。这是目前国内处理重金属污染普遍采用的方法。

(3)离子还原法和交换法

离子还原法是利用一些容易得到的还原剂将水体中的重金属还原,形成无污染或污染程度较轻的化合物,从而降低重金属在水体中的迁移性和生物可利用性,以减轻重金属对水体的污染。电镀污水中常含有六价铬离子(cr6+),它以铬酸离子(cr2o72-)的形式存在,在碱性条件下不易沉淀且毒性很高,而三价铬毒性远低于六价铬,但六价铬在酸性条件下易被还原为三价铬。因此,常采用硫酸亚铁及三氧化硫将六价铬还原为三价铬,以减轻铬污染。

离子交换法是利用重金属离子交换剂与污染水体中的重金属物质发生交换作用,从水体中把重金属交换出来,以达到治理重金属污染的目的。经离子交换处理后,废水中的重金属离子转移到离子交换树脂上,经再生后又从离子交换树脂上转移到再生废液中。

离子还原法和交换法费用较低,操作人员不直接接触重金属污染物,但适用范围有限,并且容易造成二次污染。

(4)电修复法

电修复法是20世纪90年代后期发展起来的水体重金属污染修复技术,其基本原理是给受重金属污染的水体两端加上直流电场,利用电场迁移力将重金属迁移出水体。ridha等[6]提出,在一个碳的毡状电极上,用电沉积法从工业废水中除去铜、铬和镍的技术。另外,可以用电浮选法净化含有铜、镍、铬和锌等重金属的工业污水。此外,近年来还有人把电渗析薄膜分离技术应用到污水重金属处理实践当中。

3.2生物修复法

(1)微生物修复法

重金属污染水体的生物修复机理主要包括微生物对重金属的固定和形态的转化。前者是微生物通过带电荷的细胞表面吸附重金属离子,或通过摄取必要的营养元素主动吸收重金属离子,将重金属富集在细胞表面或内部;后者是通过微生物的生命活动改变重金属的形态或降低重金属的生物有效性,从而减轻重金属污染,如cr6+转变成cr3+而毒性降低,as、hg、se等还原成单质态而挥发,微生物分泌物对重金属产生钝化作用等。

(2)动物修复法

应用一些优选的鱼类以及其它水生动物品种在水体中吸收、富集重金属,然后把它们从水体中驱出,以达到水体重金属污染修复的目的。研究发现,一些贝类具有富集水体中重金属元素的能力,如牡蛎就有富集重金属锌和镉的能力。据报导,若以湿量计算,牡蛎对镉的富集量可以达到3-4g/kg[7]。动物修复法需驯化出特定的水生动物,并且处理周期较长、费用高,再则后续处理费用较大,所以在实际应用中推广难度较大。

(3)植物修复方法

20世纪80年代前期,chaney提出利用重金属超富集植物(hyper-accumulator)的提取作用清除土壤重金属污染这一思想后。经过人们不断地实践、总结和归纳才形成了植物修复的概念[8]。植物修复被定义为利用自然或基因工程植物来转移环境中的重金属或使环境中的重金属无害化,是目前生物修复技术中研究最热的一类。

对于铬超富集植物,到目前为止,在美国、澳大利亚、新西兰等国已发现能富集重金属的超富集植物500多种,其中有360多种是富集ni的植物[9]。对于铬超富集植物,得到学者们认同的有dicomaniccoliferawild和suterafodinawild两种,铬最高含量分别为1500mg/kg、2400mg/kg[10],均高于铬超富集植物的参考值1000mg/kg。国内报道的湿生禾本科植物李氏禾也对铬具有较好的富集能力[11]。因此,采用一些水生铬超富集植物用于铬污染水体修复是可行的。

4结论

由于水体铬污染也伴随着富营养的趋势,可以通过有机物将六价铬还原成三价铬,利用底泥吸附三价铬,转入固相,降低铬的迁移,减少污染的扩散,然后,利用水生铬超富集植物从底泥中将铬提取到植物上部,人工收获转移,焚烧后用于提取重金属,循环利用。因此,利用铬超富集湿生植物对铬污染水体进行修复,是一种非常有潜力的铬污染水体修复技术。

处理污水中重金属的方法篇5

关键词:环境监测;重金属元素;取样;分析方法

中图分类号:X830.2文献标识码:a文章编号:1673-1069(2017)06-79-2

引言

随着我国绿色发展理念的深化,重金属污染防治工作越来越受到重视,防治重金属污染成为我国重要的环保工作之一。为了从根本上减少重金属污染给人民生活带来的种种危害,对环境监测中的重金属元素进行分析,是解决重金属污染的首要任务。本文将对污染源及危害进行概述,然后对重金属分析方法及注意事项进行论述。希望本文的探讨能给监测工作者带来一定的借鉴作用,使重金属元素的检测工作更加高效进行。

1重金属污染源头

无论作为化学元素本身,还是作为化工原料来讲,重金属元素都具备毒性。随着工业的发展,重金属广泛应用于各个生产领域,造成了城乡重金属污染的主要源头。工业方面,煤矿运输中的扬尘,煤矿以及化工产品的燃烧,钢材的冶炼等环节会产生有毒重金属。接着有毒金属物质,随着大气的流动,排放到空气中,造成空气污染。另外,工业生产会留下大量工业废水,未经检验合格的污水任意排放到周围的水源中,造成周围的水体污染。农业方面,化学肥料的使用使有毒的重金属离子残留在土壤中,经过时间的积累土地质量越来越差,对农业产量和质量造成巨大的影响。人民生活方面,电池等化工废弃物被人为丢弃,没有经过处理的重金属渗入地下,其中的重金属离子同样给环境造成污染。交通方面,尤其是繁华地带,交通事故引起的汽油泄露、汽车焚烧等后果也成为重金属离子流入大气的主要途径。因此,工业、农业、交通、人民生活等方面是重金属污染的主要源头,这也是环境监测的主要方向[1]。

2重金属污染危害

重金属污染会很大程度上造成空气、水体、土壤等污染,与人民的生活息息相关,可见,重金属的污染危害直击人类。当重金属残留物流入到空气中,空气的流动加大了重金属污染范围,使其波及范围广,危害性大。土壤和水体中的重金属离子在降解上更是存在极大困难。从生物角度讲,食物链的进程中具有富集作用。也就是说,有害物质经过食物链的层层递进集中进入人体内导致各类疾病引发。在我国,地区性重金属中毒的例子比比皆是,重金属的污染具有地域性,采矿业及工业汇集的地方,重金属污染会更加严重,使周围的人民健康带来威胁。地球上一切的生物都离不开空气、水体、土壤。因此,重金属污染不尽快解决,污染速度之快将会给地球带来不可想象的灾难。针对重金属的环境检测分析刻不容缓。

3重金属分析方法

3.1分析方法的选择

通过重金属污染的源头与危害分析,重金属元素主要存在于大气、土壤、水源中,所以环境监测中的重金属污染分析主要针对大气、土壤、水源,分别对空气、土壤、水质进行采样分析,根据样品中金属元素浓度和元素间的相互作用来选择分析方法。一般来讲,得到推广应用的有光分析法,电化学分析可以通过使用仪器设备对样品中的重金属元素进行检测。光分析法,原理上是利用紫外线的分光性,通过原子的光谱吸收与荧光反应,辨别重金属物质的分布状况。电化学法,是结合生物分析法在环境监测中使用。为了监测的准确性与便捷性,分析方法的选择要根据样品中重金属含量以及分析指标进行选择。

3.2样品制备

环境污染特e是水体、土壤污染问题越加突出,加强重金属污染的鉴别,需要采集具有良好代表性的样品。样品制备主要包括对污染固体和水体的取样。比如,垃圾的焚烧物、含铅汽油、轮胎焚烧残留物、工厂附近的废水和家用废弃电池都是可进行采集的样品。根据污染源特性,利用合适的采样工具,进行不同深度的样品制备。在采集之前,需要分析测定污染体的酸碱度,重金属离子的含量。金属污染物样品的制备是对样品进行预处理的前提,直接影响仪器的分析结果、监测结果的准确度。在环境检测中,重金属的含量比较低,如果制备样品时没有注意规范操作,制备样品混入其他物质,增加了分析结果的干扰项。样品制备还需要采集有代表性的样品,制备环节需谨慎操作[2]。

3.3液体样品预处理

进行液体的预处理,实质上是对吸附在液体表面的杂志与有机物质等进行处理,目的是消除对分析结果的影响,减少监测误差。在液体样品处理之前,应用洗涤液将预装样品的瓶子进行清洁,然后在弱酸性的溶液中放置十五分钟,用清水冲洗干净后盛装液体样品。处理方法采用化学过滤法,使用孔径为0.45微米的滤纸进行过滤,将酸碱度降低到1到2之间。若使用硝酸溶液,硝酸的加入其溶液的质量比例为1:500,重金属溶液可快速溶解到溶液中。保存后应用氯化酸消解方法进行试验。采用碱性溶液防治样品挥发。消解过程中,用电热板进行加热。消解法被普遍应用在重金属检测试验中,具有方便、高效的特点。

3.4固体样品预处理

固体进样法是固体预处理中最直接的一个方法,在土壤检测中得到广泛应用。固体进样法是针对固体悬浮液进行取样,即将固体当作液体样品,进行一定的稀释后再详细分析。针对高要求的固体样品,也可以采用特定的预处理。特定的固体样品预处理,包括酸分解进样法、固体悬浮液法、碱熔法等。几个方法中通常以酸解法为先,酸解法无法满足要求时,可采用高温碱熔法。进行高温消解时,可利用高压微波加热,使消解方式更加高效。通常电热板法有一定的局限性,比如由于电热板的加热时间较长,易造成元素的损失与挥发。高R密封加热,能够减少试剂中元素的损耗与挥发性[3]。

3.5空气样品预处理

在化工与煤矿厂集中地带,周围空气中重金属离子含量较大,便于采样和研究。利用中流量采样器,采集固定污染源排气筒中颗粒物,以此分析其中的重金属含量。在采集过程中注意避免降雨天气,在风向稳定、温度适宜的情况下进行采集。由于空气采样的较难实施,采样人员需要学习有关检测技术规范,正确使用仪器设备。采样后,将样品滤膜用锡箔纸夹好,放在干燥箱内保存,便于日后实验室的分析测试。空气样品的预处理可参照固体样品处理方式。

3.6污染程度分析

水质和土质的污染受到金属污染实际上是重金属含量的超标,超过的标准越多,污染程度越严重。实际监测中,重金属元素的样品含量分布,可经过多种分析方法体现,进而确定重金属的污染程度。通常可以采用公式法计算,污染程度用单因子指数表示,不同重金属的采样点单因子指数不同,污染程度不同。重金属的实际检测浓度为变量,污染程度与其成正比。该金属元素的背景值为定量,背景值的大小有关采样区域,污染程度与其成反比[4]。

4结论

重金属污染是对环境造成巨大危害的污染之一。在“十三五”规划中,国家出台了重金属污染综合治相关政策及加强重金属污染防治工作的指导意见,国家的指导与支持使金属元素污染防治工作更加高效。做好环保防治工作,需要在环境检测中加强对重金属元素的分析。本文分析了重金属污染的源头和危害,分别阐述了液体样品和固体样品,制备过程及监测之前进行处理的注意事项。根据分析结果以及重金属污染程度,采取不同的应对防范措施和治理措施。以上针对监测环境中的重金属分析方法的探究,可供监测工作人员参考。除此之外,保护环境是人类共同的责任,在防治工作的顺利开展时,更重要的是,提升企i及民众的环境保护意识。只有这样,重金属污染问题才能得到根本上的解决。保护与治疗应双管齐下,将我国的持续发展战略方针实施到底。

参考文献

[1]龚海明,马瑞峻,汪昭军,叶云,胡月明.农田土壤重金属污染监测技术发展趋势[J].中国农学通报,2013(02):

140-147.

[2]张霖琳,薛荔栋,滕恩江,吕怡兵,王业耀.中国大气颗粒物中重金属监测技术与方法综述[J].生态环境学报,

2015(03):533-538.

处理污水中重金属的方法篇6

关键词:重金属废水;环境污染;处理方法;改善措施

1重金属废水的来源

重金属废水主要来自于冶金以及电子和电镀行业,尤其是电子和电镀行业的工业废水,其成分尤为复杂,除却酸碱性废水和含氰(Cn-)废水外,可以根据重金属废水中所含的化学元素进行划分。例如:含汞(Hg)废水、含砷(as)废水、含铜(Cu)废水以及含镉(Cd)废水等。

各种重金属废水,对于环境的污染极大,在重金属废水的处理问题上国内外都非常重视,通过有针对性的处理工艺,治理各式各样的重金属废水;将有毒化为无毒、有害化为无害。并且回收重金属废水中较为昂贵的重金属,将处理后的废水再次循环使用,减少重金属的排放量。

2重金属废水对环境的污染

重金属并不能被生物降解成为无害物。重金属废水排入河流或海域后,除一部分被水生物以及鱼虾等吸收以外,剩余大部分都被水中各种有机物质和无机胶体以及微生物吸附,之后经过聚集沉降与水底。

2.1汞(Hg)对环境的危害

汞污染主要来自于燃煤电厂以及树脂厂和水泥生产厂等,而由于汞可以通过大气以及河流进行远距离的传输,使得汞可以造成跨界污染和区域性污染,最让人记忆深刻的就是,美国环境调查局层发表说,中国的汞污染已经通过大气污染到了美国的河流。这也对汞污染在防范上造成了极大的困难。

而值得注意的是微量的液体汞在吞食后是无毒的,相关记载中有着明确的注释,微量的液体汞在生物体内会形成有机化合物。但是汞蒸气和汞盐都是有剧毒的,在口服或吸入和接触后会导致脑部和肝功能损伤。毒性最大的为二甲基汞[(CH3)2Hg],人体皮肤只需要接触几微升的二甲基汞[(CH3)2Hg]就会导致死亡。而即使是毒性小的汞在对人类的危害上也很大,由于汞可以在生物体内累积,极易被皮肤和呼吸道以及消化系统吸收,会出现水俣病症状,破坏生物的中枢神经系统。

2.2砷(as)对环境的污染

砷(as),民间的说法就是砒霜,在化学元素周期表中处于第四周期。含砷(as)的废水主要来自于冶炼厂,其可以通过大气、地表水和土壤进行传播污染。

砷(as)在日常生活中的作用非常多,如除了可以作为除草剂以及杀虫剂外,还可以作为干燥剂和防腐剂来使用。而含砷(as)的药物经过大量以及长期的使用后会使得大部分砷(as)进入土壤中并残留下来,进而影响植物的生长甚至发生毒害事故。

含有砷(as)的废水没有得到有效的处理就排放,会导致河流以及排放地地质的污染,会导致生物体内细胞中的酶与巯基结合,进而致使酶功能系统发生障碍,影响细胞的正常代谢,引发神经系统疾病和毛细血管等病害。

3重金属废水的处理措施

重金属废水的处理措施有很多种,具体需要根据其处理的效果和成本以及初始浓度和废水中的共存离子要求出水,最后水质达标后根据情况是循环再次利用还是直接排放。

3.1生物处理法

生物法是众多化工企业的首选,不光投资小,而且回报率还高。针对不下沉的悬浮物有很好的效果。生物处理分为好氧和厌氧两大类处理方法,还有像土地处理法、活性污泥法、稳定塘法、等多种工艺。污水生物处理从宏观上来讲,就是通过微生物将废水中的重金属进行吞食,也就是说通过微生物的代谢将重金属降解,使得废水达到相应指标。但需要注意的是在使用污水生物处理的时候必须采用BoD5/CoDCr等法案来判断污水中的污染物是否可以被降解。

3.1.1好氧生物处理法。好氧生物处理工艺,投资少、回报高,一直被各大化工企业广泛的使用。其操作也极为简单:将活性污泥投放与废水中,对有机污染物进行吸附、凝聚和分解最后产出合成的细胞体以及二氧化碳和水。

3.1.2厌氧生物处理法。厌氧生物处理法在相对密封、无氧的环境下,极为有用,厌氧分子可以将废水中的有机污染物分解成二氧化碳以及甲烷等气体,与此同时将部分有机物质合成细菌胞体。厌氧生物法是指在没有分子氧的条件下,通过厌氧微生物(包括兼性厌氧微生物)的作用,将废水中的有机物分解为甲烷和二氧化碳等物质的过程,同时把部分有机质合成细菌胞体方法。厌氧生物处理工艺有厌氧生物滤池以及上流式厌氧污泥床反应器(UaSB)等。厌氧处理的优势是耗能低、微生物食物量少以及污泥产生量低。

两种处理工艺各有其优势,具体还是需要根据环境来选择使用。在废水中污泥含量小的情况下,一般都使用好氧处理法,反之则使用厌氧处理法。值得注意的是,虽说厌氧处理的主要对象为有机污泥,但近年来由于有机废水浓度增高,通常都会先使用厌氧处理法,之后根据处理效果以及现场情况再使用好氧法进行处理。

3.2电解处理法

该工艺根据Fe/C原电池反应的原理进行处理废水,也可以称作铁屑过滤法,其在废水处理的各项指标上都非常好。加快氧化速度、吸附还有氧化还原等都是电解法的具现化。作为生化处理法的前提,保证“预处理技术”,电解处理技术可以使得有机物浓度急剧降低,有效的减少废水中各种重金属的毒素,进而使得生化处理法可以有效实施。由于其适用范围极为广泛、污水处理效果极佳并且使用的寿命也很长并且不需要配备任何电力,具有“以废治废”的意义。

3.3化学沉淀法

化学沉淀法也是重金属废水处理常用的处理方法,主要的工作原理是通过化学反应使得废水中呈溶解状态的重金属转变成不溶于水的重金属化合物,在通过过滤以及分离最后除去水溶液中的沉淀物,具体有沉淀处理法、铁氧体共沉淀处理法和硫化物沉淀处理法等。但由于环境以及沉淀剂的客观影响,初次沉淀的出水浓度无法达到相应标准,这时就需要根据情况,添加相应的化学物,再次循环沉淀,直到出水达标位置。

4重金属废水处理的改善措施

重金属随着工业废水排除后,及时浓度小于国家标准,也会造成环境污染,因其具有产期的持续性,特别是汞以及砷还有铜等重金属,很难通过土壤或河流将其降解,因其无法降解,作为生物链顶端的就人类会出现各种重金属中毒的事故。

未来的重金属废水处理的方案必须进一步的完善,通过细节的改变,使得重金属废水浓度进一步降低;例如化学沉淀工艺在处理废水时,根据废水所含的重金属,将沉淀剂更换、加减量等措施使得废水重金属浓度减少;再如生物处理法,在预处理时,根据情况,增加或减少处理时间,将废水中的重金属有效的吸附量以及降解效果增加,最后在处理时使得废水重金属含量小于标准。对重金属废水处理的完善,就是对人类自身和生活环境的负责,有效完善的处理工艺都是现在废水处理的当务之急。

5结束语

重工业的存在有着其必然性,而生态环境保护的提高也势在必行,有效的重金属水污染处理措施,可以使得污水得到有效的净化,而净化的污水使得污水排放好后对水源的污染减少。而所有的处理措施都有着相应的弊端,如何完善这些弊端都是现阶段研究的目标,相信重金属废水处理的提高可以使得我们生存的环境进而改善。

参考文献

[1]黄镨瑶,郑兴,李天龙.浅谈重金属废水处理工艺及应用[J].电子制作,2014(2)

处理污水中重金属的方法篇7

[关键词]重金属;废水;处理方法;金属元素

中图分类号:X70文献标识码:a文章编号:1006-0278(2013)02-081-02

一、引言

重金属废水是指矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的含重金属的废水。重金属(如含镉、镍、汞、锌等)废水是对一环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一,其水质水量与生产工艺有关。废水中的重金属一般不能分解破坏,只能转移其存在位置和转变其物化形态。处理方法是首先改革生产工艺,不用或少用毒性大的重金属,在生产地点就地处理(如不排出生产车间)常采用化学沉淀法、离子交换法等进行处理,处理后的水中重金属低于排放标准可以排放或回用。形成新的重金属浓缩产物尽量回收利用或加以无害化处理。

二、重金属污染的现状

重金属一般是指密度大于4.5g/cm3、原子序数在24以上的金属,主要包括铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、汞、钨、金、银等。随着我国国民经济的快速发展和工业化进程的加快,由重金属引起的污染日趋严重。不但表面水体存在着重金属的污染,而且城市土壤、农田、湿地中的重金属含量也超标。以铜离子为例:沈敏等对长江下游沉积物中的Cu进行了全量和醋酸提取态分析,结果表明,Cu的质量分数近年来明显增加。“等研究了滇池表面沉积物,发现其中Cu的含量高于背景值。Chen等对北京市的30家公园内土壤中所含重金属Cu的分析表明,综合污染指数范围为0.97-9.21。

三、重金属废水的来源

重金属污染主要来自采矿业、冶金、机械加工、表面处理、重工业等。重金属约有45种,如铜、铅、锌、铁、钴、镍、钒、铌、钽、钛、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。,而我们常说的重金属污染是指因人类活动导致环境中的重金属含量增加并超出正常范围,并使得环境质量恶化。它对环境不仅有严重的危害并且给人类健康带来影响。很多重金属的一些价态是剧毒物质,被人食用后会立即引起不良反应甚至死亡。

金属是人体健康中不可或缺的微量元素,但如果超量就会造成严重的后果。近年来,随着国家经济的快速发展,城市规模日益变大,废水的大量排放。水源和土壤中重金属积累加剧,重金属污染也越来越严重。重金属离子对水体的污染,由于其不易降解性和毒害性,被定为第一类污染物,环保工作者和科研人员已经把如何减小和消除重金属危害作为的一大课题。

由于工业的快速发展和城市化进程的加快,越来越多的工矿业废水、生活污水等未经适当处理就直接排放,从而引起多种水域的重金属污染,同时也造成土壤污染,以及富含重金属的大气沉降物的输入,在降雨作用下,都使得地下水中重金属含量急剧升高,引起地下水重金属污染。重金属废水主要来自矿山坑内排水、废石场淋浸水、选矿厂尾矿排水、有色金属冶炼厂除尘排水、有色金属加工厂酸洗水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁厂酸洗排水。以及电解、农药、医药、烟草、油漆、颜料等工业。废水中重金属种类、含量以及存在形态随不同生产种类而异,变化很大。

四、那么重金属废水的危害

重金属废水是公认的对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一,它有三大显著特点[5-7]。毒性强:一般重金属产生毒性的范围在1.0-lomg/L之间,锡、汞等剧毒重金属的毒性浓度范围低至0.001-o.1mg/L。持续性:废水中的重金属无论采用何种处理方法都不能使之降解,只能改变其化合价和存在形式。富集性:重金属经生物可大量富集,例如铜的富集倍数可达上万倍,这些富集的重金属通过食物链,最终进入人体,严重威胁着人体健康。

五、怎么来处理重金属废水

重金属废水的处理方法可分为两类:一是使废水中呈溶解状态的重金属转变成不溶的重金属化合物或元素,经沉淀和上浮从废水中去除,可应用中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分离法、离子浮选法、电解沉淀或电解上浮法、隔膜电解法等;二是将废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离,可应用反渗透法、电渗析法、蒸发法、离子交换法等。

第一类方法应用最广是中和沉淀法、硫化物沉淀法和电解沉淀法。从重金属废水回用的角度看,第二类方法优于第一类,因为用第二类方法处理,重金属是以原状浓缩,不需添加任何化学药剂,可直接回用于生产过程。而用第一类方法,重金属要借助多次使用化学药剂,经过多次反复的化学形态的转化才能回收再利用。一些重金属废水如电镀漂洗水用第二类方法回收,也很容易实现闭路循环。但是第二类方法目前还受到经济和技术上的一些限制,目前还不适于处理大流量的工业废水如矿冶废水。这类废水仍以化学沉淀为主要处理方法,并沿着有利于回收重金属的方向改进。

方法一:电解法。

比较广泛地用于处理含氰的重金属废水。以电解氧化使氰分解和使重金属形成氢氧化物沉淀的方式去除废水中的氰和重金属。硫化汞废渣用电解法处理能高效地回收纯汞或汞化物

方法二:上浮法。

废水中的重金属氢氧化物和硫化物还可用鼓气上浮法去除,其中以加压溶气上浮法最为有效。电解上浮法能有效地处理多种重金属废水,特别是含有重金属络合物的废水。这是因为在电解过程中能将重金属络合物氧化分解生成重金属氢氧化物,它们能被铝或铁阳极溶解形成的活性氢氧化铝或氢氧化铁吸附,在共沉作用下完全沉淀。废水中的油类和有机杂质也能被吸附,并借助阴极上产生的细小氢气泡浮上水面。此法处理效率高,在电镀废水处理中往往作为中和沉淀处理后的进一步净化处理措施。

方法三:离子浮选法。

往重金属废水中投加阴离子表面活性剂,如黄原酸钠、十二烷基苯磺酸钠、明胶等,与其中的重金属离子形成具有表面活性的络合物或螯合物。不同的表面活性剂对不同的金属离子或同一种表面活性剂在不同的pH值等条件下对不同的重金属离子具有选择络合性,从而可对废水中的重金属进行浮选分离。此法可用于处理矿冶废水。

方法四:离子交换和吸附。

废水中的重金属如果以阳离子形式存在,用阳离子交换树脂或其他阳离子交换剂处理;如果以阴离子形式存在,则用阴离子交换树脂处理。

活性炭能在酸性(pH值2~3)条件下从低浓度含铬废水中有效地去除铬。含硫活性炭能有效地去除废水中的汞。活性炭还可用于处理含锌和铜的电镀废水。活性炭能吸附Cn-,并在有Cu2+和02存在的条件下使Cn-氧化,从而使吸附Cn的部位得到再生。

方法五:膜法。

主要有电渗析和反渗透法。电渗析的特点是浓缩倍数有限,须经多级电渗析处理,才能把废水中有用物质浓缩到可回用的程度。反渗透法用于处理镀镍、镀铜、镀锌、镀镉等电镀漂洗废水。对镍、铜、锌、镉等离子的去除率大都大于99%。因此重金属废水通过反渗透处理就能浓缩和回用重金属,反渗透水(产水)质量好时也可回用。重金属浓缩产物的无害化处理。

重金属废水经处理形成的浓缩产物,如因技术、经济等原因不能回收利用,或者经回收处理后仍有较高浓度的金属物未达到排放标准时,不能任意弃置,而应进行无害化处理。常用方法是不溶化和固化处理,就是将污泥等容易溶出重金属的废物同一些重金属的不溶化剂、固定剂等混合,使其中的重金属转变成难溶解的化合物,并且加入如水泥、沥青等胶结剂,将废物制成形状有规则、有一定强度、重金属浸出率很低的固体;还可用烧结法将重金属污泥制成不溶性固体。

六、展望

现在重金属水污染越来越严重,摆在我们明前的环境问题越来越严重,我们应该摆正自己的位置,担当起为环境做一份自己的努力!

参考文献:

[1]张建梅.重金属废水处理技术研究进展,西安联合大学学报[J].2003,6(2):55-59.

处理污水中重金属的方法篇8

关键词:塌陷区;土壤;重金属;评价

Doi:10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.119

1背景概况

随着经济的高速发展,各类含有重金属的污染物通过各种渠道进入土壤中,造成土壤中重金属富集。土壤中重金属会通过各种途径进入大气,水体以及动植物,进而在人体类富集,危害人类健康。随着近年来多地出现重金属污染影响人类健康事件的发生后,重金属问题日益被人们重视。

淮南矿业谢桥煤矿位于安徽省颍上县东北部,谢桥煤矿位于淮南煤田潘谢矿区西部,处于凤台、颍上两县交界,距颍上县城约20公里。并且隶属于安徽省淮南市矿业集团的谢桥矿区共划分为东一、东二、西一、西二四个采煤区,总面积大约为50km2[1]。

由于煤炭的过量开采,导致地面塌陷,从而出现采煤沉陷区这一环境问题。采煤沉陷区形成后,其巨大洼地在下雨积水后,形成了大面积的水域,并且随着时间的推移,水底逐渐长出水草并且产生微生物,由于附近居民在沉陷水域中养殖鱼类,使得之前的陆生环境完全演变为了水生环境。谢桥矿区采煤塌陷水域周边堆积的煤矸石矿山等给水体,给塌陷塘输入了大量的持续性有机污染物、重金属等[2]。随着后期煤炭开采规模的不断增加,沉陷区水域面积不断扩展,水体水质受到严重影响,渔牧业等也会受到影响,严重制约了当地经济水平和养殖业的发展[3]。

2材料与方法

2.1研究区域概况

研究区域位于安徽省淮南市谢桥矿区,谢桥沉陷水域主要分为西北沉陷水域和东南沉陷水域。所选择的土壤采样点位于沉陷水域的两侧,塌陷水域北侧依次分布5个采样点,南侧接近村庄和河流布设2个采样点(如图所示)。每个采样点采取1个表层土壤样品,土壤深度为0~20cm。

2.2样品分析测定

将土壤样品烘干研磨过0.149mm尼龙筛,称取0.5g样品置于聚四氟乙烯坩埚中,用去离子水润湿样品,然后加入10ml浓盐酸;在电热板上低温消解蒸发至剩5ml左右,加入15ml浓硝酸;接着加热使液体蒸发至粘稠状,然后加入10ml氢氟酸继续加热;坩埚中溶液快干时,加入5ml的高氯酸,继续消解至冒白烟,残渣呈现均匀的浅色取下坩埚,加入1ml(1+1)硝酸,加热溶解残渣,至溶液完全澄清,转入50ml容量瓶中,定容,过滤,上原子吸收分光光度计检测。

2.3污染评价方法

评价方法采用指数法,分别求出各重金属离子的单因子指数和区域土壤重金属的综合污染指数,对谢桥区塌陷水域各采样点的土壤中重金属污染现状进行评价分析。

(1)单因子指数法:国内外常用的评价方法之一,是用区域某污染物的实测值与土壤背景值进行相比,用比值表示该区域内此项污染物受污染的程度。

pi=Ci/Si

式中:pi为土壤中污染物i的环境质量指数;Ci为土壤中污染物i的实测浓度(mg/kg);Si为该区域土壤中污染物i的环境背景值(mg/kg)。

(2)综合指数法:采用内梅罗污染指数法计算其综合污染指数

式中:pn为内梅罗污染综合指数;maxpi为各项污染物中污染指数最大值;为各项污染物污染指数平均值。

根据单因子指数法和内梅罗综合污染指数法,可以将土壤重金属污染等级分为5个污染级别。

3实验结果与讨论

3.1土壤重金属检测结果

采样点土壤中重金属含量如下图所示:

由表2可知,1号采样点处各项理化性质含量均较高,主要原因可能是因为其距离河流较近,河流的汇入给塌陷区土壤带来大量的污染物质。由上面三个折线图可知,Hg、Cu、pb、ni、Zn和Fe在各点位土壤中分布较为均匀;Cd、Cr在各点位土壤中分布变化较大;4号采样点出Cd含量比其他点位高,可能与该处点源污染有关。谢桥区土壤中不同重金属平均污染程度为:Cd

3.2谢桥塌陷区土壤重金属污染评价

参照1997年杨晓勇等人对淮南市土壤重金属背景值的研究结果,分别计算淮南谢桥塌陷区土壤重金属单因子污染指数和综合污染指数[6]。

从单因子指数结果可知,研究地区土壤的重金属污染以Zn最为突出,7个采样点处污染以达到严重污染;4号采样点土壤中Cd也达到严重污染,5号点土壤中Cd指数也大于2,属于中度污染;并且大部分采样点中的ni污染均达到轻度污染,其他点属未污染。所有采样点处Cr和Cu的污染指数都小于1,属于未污染,说明塌陷水域附近基本无Cr污染;Hg除了6号点超过1,其他采样点处均未污染;1号点处pb指数超过1,其他点处土壤均未污染。总结为,谢桥塌陷区土壤重金属污染水平为Zn>Cd>ni>pb>Cu>Hg>Cr。

从内梅罗综合指数结果可以看出,谢桥塌陷区土壤各采样点污染程度为:tR004>tR007>tR001>tR005>tR002>tR003>tR006。各点处的综合污染指数均大于3,属于严重污染。因为内梅罗指数法中最大污染因子Zn值较大,故综合指数法夸大了重金属Zn值对土壤的污染。由于内梅罗指数法突出了污染指数最大的污染物对环境质量的影响和作用,此种计算方法对所得结果的影响很大,有些时候可能会存在人为夸大了一些因子的影响作用的情况,同时根据内梅罗指数法计算出来的综合污染指数,只能在一定程度上反映污染的程度而难以反映出污染的质变特征[1]。因此研究中,内梅罗综合指数法存在一定的局限性。

4结论

(1)谢桥区土壤中不同重金属平均污染程度为:Cd

(2)根据单因子指数法,谢桥塌陷区土壤重金属污染水平为Zn>Cd>ni>pb>Cu>Hg>Cr,以Zn污染较为突出。内梅罗指数法显示,谢桥塌陷区土壤各采样点污染程度为:tR004>tR007>tR001>tR005>tR002>tR003>tR006,并且内梅罗指数法在本项研究中适用性较低。

参考文献:

[1]苏桂荣.淮南潘谢矿区底泥与土壤中重金属竖向分布规律研究[D].安徽理工大学,2012.

[2]苏桂荣,姚多喜,李守勤等.基于aRCGiS的塌陷塘水质特征研究及评价――以淮南矿业集团谢桥矿为例[J].安徽理工大学学报:自然科学版,2012,32(01):39-42.

[3]淮南市环境保护局.淮南市生态环境现状调查报告[R].淮南:淮南市环境保护局出版,2001.

[4]郭伟,孙文惠,赵仁鑫等.呼和浩特市不同功能区土壤重金属污染特征及评价[J].环境科学,2013,34(04):1561-1567.

[5]土壤环境质量标准GB15618-1995.

[6]杨晓勇,孙立广,张兆峰等.淮南市土壤元素背景值与土壤环境质量评估[J].土壤学报,1997(03):344-347.

[7]方涛,刘剑彤,张晓华等.2002.河湖沉积物中酸挥发性硫化物对重金属吸附及释放的影响[J].环境科学学报,22(03):324-329.

处理污水中重金属的方法篇9

关键词:土壤污染重金属危害修复方法

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一,也是人类生态环境的重要组成部分[1-2]。随着近年来经济发展,工农业生产不断扩大,所产生的废水和废渣也不断增多,不但破坏地表植被,而且其中有毒有害重金属还随废水的排放及废渣堆的风化和淋滤进入周边土壤环境[3-6]。目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染耕地面积近2,000万公顷,约占总耕地面积的1/5,其中工业“三废”污染耕地1,000万公顷,污水灌溉的农田面积已达330多万公顷。

1.土壤重金属污染的定义

在自然界,重金属以各种形态存在,常见的金属元素有铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钼、金、银等;其中既有对生命活动所需要的微量元素,如锰、铜、锌等;但大多数重金属元素在环境中对环境都会有一定的污染作用,主要包括汞、镉、铅、铬以及类金属砷等对生物体具有显著毒害作用的元素[7]。重金属的密度一般在4.0以上,约60种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大,所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。砷、硒是非金属,但是它的毒性及某些性质与重金属相似,所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。由于土壤中铁和锰含量较高,因而一般不太注意它们的污染问题,但在强还原条件下,铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。

土壤重金属污染是指由于人类在生产活动中将重金属带入到土壤中,致使土壤中重金属累积到一定程度,含量明显高于背景,并可造成土壤质量的退化、生态与环境的恶化现象[8]。土壤本身含有一定量的重金属元素,如植物生长所必需的mn、Cu、Zn等。因此,只有当叠加进入土壤的重金属元素累积的浓度超过了作物需要和忍受程度,作物才表现出受毒害症状,或作物生长并未受害但产品中某种金属的含量超过标准,造成对人畜的危害时,才能认为土壤已被重金属污染[9]。如土壤环境质量标准值(GB15618-1995)[10]。

2.土壤中重金属的来源、种类

土壤重金属污染主要是由工业产生的“三废”以及污水灌溉、农药和化肥的不合理施用等农业措施引起的。随着工农业生产的发展,重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出,部分地区土壤重金属污染现象十分严重。总体来讲,土壤重金属污染源较广泛,即有自然来源,又有包括人类活动带入土壤的部分,目前主要来源为人为因素。主要包括大气尘降、污水灌溉、工业废弃物得不当堆放、采矿及冶炼活动、农药和化肥的过多施用等[11-12]。

2.1污水灌溉

污水灌溉通常指的是使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。中国水资源较为紧缺,部分灌区常把污水作为灌溉水源来利用。污水的种类按其来源可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。城市生活污水中重金属含量虽然不多,但由于我国工业发展迅速,许多工矿企业污水未经分流处理而排入下水道与生活污水混合排放,从而造成污灌区土壤Hg、as、Cr、pb、Cd、Zn等重金属含量逐年累积[15-16]。在分布上,往往是靠近污染源头和城市工业区土壤污染严重,远离污染源头和城市工业区,土壤几乎不受污水中的重金属污染。

污灌在北方比较严重,因为我国北方比较干旱,水资源短缺严重,并且许多大城市都是重工业大城市,所以农业用水更加紧张,污水灌溉在这些地区较为普遍。据统计,我国北方旱作地区污灌面积约占全国90%以上。南方地区相对较小,仅占6%,其余则在西北地区。污灌不仅导致土壤中重金属元素含量的增加,而且还会在人体内富集。研究显示我国沈阳、温州和遂昌等地由于污水灌溉引发了人体镉中毒;鞍山宋三污灌区土壤中Hg、Cd的累积显著,污染严重;用处理过的污水灌溉是解决干旱地区作物需水问题的一条可行途径。但由此导致的土壤污染特别是重金属污染必须引起重视。

2.2农药和化肥污染

农药和化肥是重要的农用物资,对农业生产发展起到重要的推动作用,但如果不合理施用,则可导致土壤中重金属污染。部分农药在其组成中含有Hg、as、Cu、Zn等重金属元素,过量或不合理使用将会造成土壤重金属污染。肥料中含有大量的重金属元素,其中氮、钾肥料含量相对较低,而磷肥中则含有较多的有害重金属,另外复合肥的重金属含量也相对较高。施用含有重金属元素的农药和化肥,都可能导致土壤中重金属的污染。

2.3矿山开采和冶炼加工

我国重金属矿产相对丰富,在金属矿山的开采、冶炼过程中,会产生大量废渣及废水,而这些废渣和废水随着矿山排水和降雨进入土壤环境中,便可直接地造成土壤重金属污染,这在我国南方地区表现得尤为突出。

3.重金属污染的特点及危害

3.1重金属元素污染土壤的主要特点

在土壤环境中重金属污染特点可以分为两部分:一是土壤环境中重金属自身的特点,二是重金属元素在不同介质中所表现的特点。具体特点如下:(1)形态变换较为复杂,重金属多为过渡元素,有着较多的价态变化,且随环境eh,pH配位体的不同呈现不同的价态、化合态和结合态。重金属形态不同则其毒性也不同;(2)有机态比无机态的毒性大;(3)毒性与价态和化合物的种类有关;(4)环境中的迁移转化形式多样化;(5)生物毒性效应的浓度较低;(6)在生物体内积累和富集;(7)在土壤环境中不易被察觉;(8)在环境中不会降解和消除;(9)在人体内呈慢性毒性过程。(10)土壤环境分布呈区域性;

过量的重金属会引起动植物生理功能紊乱、营养失调、发生病变,重金属不易被土壤微生物降解,可在土壤中累积,也可通过食物链在人体内积累,危害人体健康。土壤一旦遭受重金属污染,就很难彻底消除,污染物还会向地下水和地表水中迁移,从而扩大其污染。因此重金属对土壤的污染是一类后果非常严重的环境问题。

3.2人类因土壤重金属污染而遭受的危害[25]

(1)土壤污染使本来就紧张的耕地资源更加短缺;(2)土壤污染给农业发展带来很大的不利影响;(3)土壤污染中的污染物具有迁移性和滞留性,有可能继续造成新的土地污染;(4)土壤污染严重危及后代人的利益,不利于可持续发展;(5)土壤污染造成严重的经济损失;(6)土壤污染给人民的身体健康带来极大的威胁;(7)土壤污染也是造成其他污染的重要原因。

4.对重金属污染的防治及修复

4.1对土壤污染的预防

目前,仍未找到可广泛应用且行之有效的重金属污染治理方法,但控制污染源,是防止土壤污染的根本措施之一,同时利用土壤的自净作用对污染物净化具有一定的预防作用。控制土壤重金属污染源,即控制进入土壤中的重金属污染物的数量和速度,通过土体自身的净化作用,降低污染。

(1)控制和消除工业“三废”

尽量利用循环无毒工艺,减少和消除重金属污染物的排放,对工业“三废”进行回收改善,使其化害为利,并严格控制工业生产中污染物排放量和浓度,使之符合排放标准。

(2)土壤污灌区的监测和管理

在污灌区对灌溉污水的重金属元素进行控制,监测水中重金属污染物质的成分、含量及其变化,避免引起土壤污染。

(3)合理施用化肥和农药

对于农药和化肥的施用,应以环保无毒为准则,禁止或限制使用高残留农药,大力发展高效、低毒、低残留农药,发展生物防治措施。为保证农业的增产,合理施用化学肥料和农药是必需的,但需控制好施用量,否则会造成土壤或地下水的污染。

(4)土壤容量和土壤净化能力的提高

在农业生产过程中,施用有机肥,改良松散型沙土,改善土壤胶体的种类和数量,增加土壤对有害重金属的吸附能力和吸附量,从而减少重金属在土壤中的生物有效性。利用微生物品降解土壤中的重金属,提高土壤净化能力。

4.2土壤中重金属污染的修复方法

(1)工程措施

工程治理措施是指在土壤环境中,用物理或物理化学的原理来减少重金属污染物的措施。主要包括客土,换土,翻土,淋洗液热处理以及电解等方法。以上方法措施的治理效果相对彻底,但实工过程复杂、所需治理费用较高且比较容易引起土壤肥力效果降低。

(2)生物措施

生物治理是指利用能够在土壤中生存的生物的某些习性来抑制和改良土壤重金属污染。nandaKumarpBa等发现某些特殊植物对土壤中的重金属元素具有富集作用。寇冬梅等研究认为食用菌对重金属具有吸附作用。所用方法有动物治理,微生物治理,植物治理等。生物措施的优点是实施较为简便易行、投资较少且对环境破坏小,而缺点是在短期内不易得到治理效果。

(3)化学措施

化学治理方法是利用化学物质和天然矿物对重金属污染进行的原位修复技术,目前,在许多区域得到应用。化学治理措施主要包括利用土壤改良剂、抑制剂,增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量,改变pH、eh和电导等理化性质,使土壤重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用,以降低重金属的生物有效性。化学治理措施优点是治理效果相对较明显,而缺点是容易再度活化。

(4)农业措施

农业治理措施是通过改变耕作方式和管理制度来达到降低土壤重金属危害的方法。m.puschenreiter等探讨了利用农业耕作措施治理土壤重金属的方法,得出在不同污染地区种植不同的农作物可有效降低重金属的污染。治理方法主要包括控制土壤水分,选择合适的农药、化肥,增施有机肥,选择农作物品种等。农业治理措施的优点在于操作简单、费用不高,而缺点是需要较长治理周期却治理效果不显著。

参考文献

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处理污水中重金属的方法篇10

关键字:污泥回收;弊大于利;重金属;二次污染

中图分类号:tG506文献标识码:a

不锈钢企业的长足发展与其冷轧重金属污泥的处理是相辅相成的。首先企业的发展为污泥的处理提供了经济和技术保障,使污泥处理能够面向世界、面向现代化;其次污泥的妥善处理为企业的长足发展提供了可能性,一个破坏环境、威胁人们身体健康的企业是不可能永葆生机的。

一、不锈钢冷轧重金属污泥产生及其过程和特点

(一)不锈钢冷轧重金属污泥的产生过程

众所周知,在进行不锈钢冷轧重金属产品生产及处理过程中,会排放出大量的废水,经过数年的实验研究,人们发现,这些废水可分为含有Cr6+的中性盐废水和含有其它金属的混酸废水。这两类废水毒性大、成分复杂,如果任其排放,必将酿成不可想象的后果。因此,为了处理这些废水,国内外一直在相关领域进行积极研究。

一般工厂企业对废水的处理流程大致是还原中性盐废水,转化Cr6+为Cr3+,经过中和、沉淀及脱水等一系列步骤之后,废水将得到有效处理,形成红褐色的泥饼。但在此流程中,为了保证出水量达到标准,大部分企业经常加大对石灰乳的投放,由于石灰乳的过量加入,从而极大地增加了末端泥饼的产量。[1]污泥的增加,一方面存在污染隐患,另一方面又包含了部分可利用资源。

(二)不锈钢冷轧重金属污泥的特点

1、成分组织不同。经过大量实验研究,在酸洗废水量及产生污泥原因不同的作用下,污泥的成分也不尽相同。

2、含有有用金属,但提炼不易。其中,污泥中含有10%以上的铁、铬、镍,30%以上的生石灰,如果能有效提炼,将会有一定的利用价值。但是由于杂质含量复杂,加之成分较高,如果进行再利用,经过试验,弊大于利。

3、杂质含量较高,有害物质毒性大。在相关部分重复的检测下,不锈钢企业的污泥排放中,氟、镍等严重超标,被认定为危险排放物,因此,对其妥善处理尤为重要。[2]

二、重视不锈钢冷轧重金属污泥回收的必要性

关注不锈钢冷轧重金属污泥回收,努力提高相关的技术水平,对国家、企业及当地居民都具有重大的意义。

(一)实现资源的再利用。由于不锈钢冷轧重金属污泥中含有一定成分的可利用金属,因此通过有效地提炼,将会实现资源的再利用,从而有利于我国不锈钢产业的进一步发展。

(二)减少企业成本。不锈钢企业以较高的技术对冷轧重金属污泥进行合理处理,降低处理成本,并对有用资源进行再利用,从而给企业带来了极大的利益。

(三)避免污染及二次污染。由于排放的金属污泥中,含有大量的有毒物质,因此妥善处理可以避免污染和二次污染,更重要的是避免了对当地土地和水源的污染,也就是维护了当地居民的健康。

三、不锈钢冷轧重金属污泥回收技术

(一)不锈钢冷轧重金属污泥回收之新旧技术对比

1、传统的污泥回收技术特点及问题

在传统的电镀污泥等处理过程中,通常会采取填埋、返回工序二次利用、有价金属提炼回收三种方法,这三种方案,暂时的处理了不锈钢企业冷轧重金属污泥的排放问题,对有用资源的利用取得了一定的成效。但与之相比,却显露了更多的缺点。

(1)二次污染。虽然在安全填埋的指导下,对污泥作出了处理,但是这种安全并不可靠,在自然界的作用下,会使其二次腐蚀土地、污染水源。

(2)工序复杂,成本过高。在提炼有价金属及对其返回工序过程中,需要大量的设备及化学药剂,会致使成本过高。

(3)技术不到位,实用性不强。在对污泥处理、分析中,由于相关人员的技术水平限制,并不能有效的回收有用金属,处理有毒物质。

2、新技术―不锈钢冷轧酸洗废水处理

通过新技术,能够有效减少源头的污泥量,有效处理废水排放,并能提高有用物质的利用率。由于不锈钢企业的废水排放分为中性盐废水和混酸废水,因此在处理过程中,也将利用分段处理的方法。

在实验中,首先通过na2So3对中性盐废水进行还原,使Cr6+转化为Cr3+,然后与混酸废水混合,加入适量naoH,进入pH调节,使pH值控制在9.5―10.5之间,之后加入定量碱液,经过首次沉淀,得到了金属氢氧化沉淀物,然后对首次沉淀的上清液进行澄清,并投加石灰乳,经过浓缩沉淀,形成了钙盐泥饼。

为了检验方案的可行性,专业人员对沉淀物做了相关实验和分析。通过实验图像,发现首次沉淀物的颜色较深、密度较大,而二次沉淀物与之相反。具体的数据分析如图所示:

两次不锈钢冷轧工艺的废水中重金属含量比较(%)

我们可以得出,通过不锈钢冷轧酸洗废水的二次沉淀,污泥产生量在减少的情况下,污泥中的重金属含量却有所上升。这充分说明不锈钢冷轧酸洗废水处理工艺具有较大的科学性和实践意义。

(二)不锈钢冷轧酸洗废水处理产生的污泥处理

这种分段式的处理方法,通过两次沉淀,分离了重金属污泥和钙盐污泥。其中,在首次沉淀后,得到的铁、镍、铬可制作造渣剂,用于工业炼钢,也可以以其直接还原铁,用于工业生产;而二次沉淀后,由于铁、镍、铬等有效地被分离出去,得到的硫酸钙和氟化钙重金属含量较低,既可作为水泥矿化剂或复合矿渣剂等,也可以安全填埋,不会对生态造成破坏。

四、不锈钢冷轧重金属污泥回收的发展趋势

(一)转变末端处理的方式。在传统的处理方法中,由于技术水平限制和经验的不足,各个不锈钢企业对废水的处理常常是想办法在末端改进措施,在生产的最后对废水进行处理。经过长时间的实践,人们发现,废水产生后,处理起来过程复杂、难度大且成本高,因此,人们的注意力逐渐转向源头,并且在生产整个过程中,对其监控,在废水产生之前对其处理。

(二)转变统一、混合的处理方式。传统的工艺中,对酸洗废水的处理是混合排入,一次沉淀,由此沉淀物无法回收利用,并且消耗较大。为了提高有用资源的利用率,降低成本,减少污染,应对酸洗废水进行分类排放,二次沉淀,由此,可以大大提高沉淀物的可用性。

(三)转变单一人力处理的方式。在对污泥处理过程中,我国多以手动方式进行化学剂的添加、污水污泥的测量和实验等,由此,受技术人员水平和状态的影响比较大,容易导致数据不准确。随着技术的发展,不锈钢企业将污泥处理自动化。运用高科技,对生产的废水污泥全程监控,并装有报警系统,使在处理污泥过程中精确而稳定。

结束语

改革开放以来,我国的不锈钢产业得到前所未有的发展,在我国不锈钢生产初具规模的今天,我们更应该面向未来,重视不锈钢产业污泥的处理技术。从根本上,我国应提高自身的科学技术水平,将现代化手段运用到污泥处理产业中来;其次,我国应大力培养相关的综合性人才,为我国的不锈钢冷轧重金属污泥处理寻找更适合的道路;最后,我们应学习西方较为先进的技术,由于我国的起步较晚,因此,我们在发展自己的同时,借鉴更先进的技术,取长补短,真正实现污泥处理无污染,高利用,以促进我国不锈钢产业的进一步发展。

参考文献

[1]石磊.不锈钢冷轧酸洗废水的分步处理与资源回收[D].上海:宝钢钢铁股份有限公司技术中心,2011.