重金屬廢水真的很難處理嗎？

近日，福建省晉江市人民法院以污染環(huán)境罪判處被告人施某群有期徒刑七個月，并處罰金人民幣一萬元。同時，判決禁止被告人施某群在三年內(nèi)禁止從事相關(guān)職業(yè)。

據(jù)悉，施某群為當(dāng)?shù)乩湉S經(jīng)營主，在被生態(tài)環(huán)境部門查處后，依舊繼續(xù)開展生產(chǎn)不思悔改，直排超過國家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)10倍以上的含鋅廢水。


01 利益開道、屢查屢犯！


直排重金屬廢水超標(biāo)30.4倍

2022年4月以來，被告人施某群在未取得環(huán)境影響評價手續(xù)、未購買相關(guān)排污設(shè)施的情況下，組織工人將去油清洗拉鏈頭產(chǎn)生的廢水通過車間外排口，直接排入化糞池，與生活污水混釋后排入市政管網(wǎng)。

同年5月21日，晉江生態(tài)環(huán)境局發(fā)現(xiàn)上述違法排放的廢水已通過化糞池泄露至?xí)x江陽溪。經(jīng)檢測，車間外排口淤積廢水中鋅濃度152mg/L，超標(biāo)30.4倍。

同時，還查明被告人施某群所經(jīng)營的車間曾因未辦理環(huán)評、環(huán)保驗(yàn)收手續(xù)被責(zé)令停止生產(chǎn)，限期拆除超環(huán)評的生產(chǎn)工序。

法院審理認(rèn)為，被告人施某群違反國家規(guī)定，排放超過國家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)十倍以上的含鋅污染物，嚴(yán)重污染環(huán)境，其行為已構(gòu)成污染環(huán)境罪。

此外，在未辦理環(huán)評審批手續(xù)，未建設(shè)配套污染防治設(shè)施的情況下，被告人施某群在被生態(tài)環(huán)境部門查處后，仍繼續(xù)開展生產(chǎn)，直排重金屬超標(biāo)的廢水。


02 低成本、高去除率！


重金屬廢水新舊處理工藝對比

回到文章開頭，環(huán)保和利益真的無法平衡嗎？關(guān)于重金屬廢水，選擇合適的處理方法往往可以用較低的成本費(fèi)用實(shí)現(xiàn)高去除效率。

1、以化學(xué)沉淀法為代表的傳統(tǒng)典型工藝

傳統(tǒng)的處理方法是向廢水中添加沉淀劑，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成溶解度低的物質(zhì)，使廢水中溶解的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄灾亟饘倩衔?，并通過沉淀或上浮將其從廢水中去除。

根據(jù)投加的試劑，最常用的有氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體法。

1）氫氧化物沉淀法

優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟、投資少、管理方便、 設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定。
缺點(diǎn)：若pH調(diào)制不當(dāng)會使沉淀的重金屬再次溶解；對低濃度重金屬去除效果不好；沉淀體積大、含水率高、過濾困難；由于要投加藥劑，使處理成本高。

2）硫化物沉淀法

優(yōu)點(diǎn)：沉淀反應(yīng)速度較快；沉淀物溶解度低，適合選擇性處理重金屬離子并實(shí)現(xiàn)重金屬離子的回收。
缺點(diǎn)：需嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，pH大多為8，否則反應(yīng)效果欠佳；硫化物本身在水中殘留，過量時易形成水溶性多硫化物，遇酸生成硫化氫氣體，從而造成二次污染。

3）鐵氧化法

優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟、應(yīng)用較廣；廢水中的重金屬離子與鐵鹽生成穩(wěn)定的鐵氧體共沉淀物，設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定；管理方便。
缺點(diǎn)：處理時間較長，對溫度要求較高（約70℃），不適用于處理較大規(guī)模的重金屬廢水。

雖然化學(xué)沉淀法被廣泛應(yīng)用于重金屬廢水的處理中，但其會產(chǎn)生大量的富含重金屬的沉淀物，如處置不妥會產(chǎn)生二次污染。

2、新興的重金屬廢水處理工藝

傳統(tǒng)處理工藝處理效果好，技術(shù)成熟，但在實(shí)踐中存在諸多缺陷。比如，由于受到經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的一些限制，以化學(xué)沉淀法為代表的傳統(tǒng)重金屬廢水處理工藝不適于處理大流量的工業(yè)廢水，如金屬冶煉廢水。

將傳統(tǒng)的化學(xué)處理技術(shù)，結(jié)合生物處理技術(shù)， 能很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)處理工藝的不足。

1）微電解生物法

與物理吸附法相比，生物吸附法是利用生物體特有的化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性吸附重金屬廢水中的重金屬離子，再利用固液兩相分離的形式將重金屬去除。

如果重金屬廢水中的重金屬濃度比較低，生物吸附法能夠在短時間內(nèi)完成對重金屬的處理。

同時，生物吸附法對于重金屬廢水的酸堿度和溫度的敏感性比較弱，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的適應(yīng)性。與物理吸附劑相比，生物吸附劑能夠直接從自然界中獲取，來源更為廣泛。

常見的吸附劑包括腐殖酸、海泡石等。但這些吸附劑對多種重金屬元素會表現(xiàn)出一定的選擇性，通常只能吸附其中的一種或者幾種重金屬。

2）生物化學(xué)法

生物化學(xué)法是利用微生物對重金屬廢水進(jìn)行處理，加入化學(xué)試劑作為沉淀劑，將可溶性金屬離子轉(zhuǎn)化為不溶性化合物進(jìn)行去除。

其中，硫酸鹽生物還原法是一種典型的生化法。

生化法處理組合工藝目前被應(yīng)用于處理電鍍廢水，其核心物質(zhì)即復(fù)合微生物菌膠團(tuán)，同時具有靜電吸附、價態(tài)轉(zhuǎn)化、絡(luò)合螯合、生物絮凝、緩沖pH值五大功能，對六價鉻等重金屬離子具有很強(qiáng)的價態(tài)轉(zhuǎn)化作用，形成的菌膠團(tuán)性質(zhì)穩(wěn)定且具有良好的沉降性，使廢水得到穩(wěn)定處理。

電鍍廢水因鍍件和工藝的不同，產(chǎn)生的污染物種類也不同，且濃度差異較大、成分復(fù)雜，除含有大量的重金屬離子外,還含有有毒物質(zhì)氰化物。

近年來，隨著國內(nèi)電子制造業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了大量的電鍍廢水，科研工作者對高濃度電鍍廢水處理方法研究甚多，產(chǎn)生了多種工藝，如化學(xué)法、電解法、離子交換法、電滲析法等，這些工藝不同程度地存在著工藝復(fù)雜、能耗大、運(yùn)行成本高、處理設(shè)施占地面積大、有二次污染等弊端。

而生化處理具有成本低、效率高、操作管理簡單、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。通過基因工程、分子生物學(xué)等新技術(shù)的應(yīng)用，可以使生物具有更強(qiáng)的吸附性、絮凝性和適應(yīng)性，使生化聯(lián)合處理工藝具有更廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

3）生物吸附法

生物吸附原理是利用生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成特性吸附溶解在水中的金屬離子，通過固液兩相分離去除廢水中的重金屬離子。

該法在低濃度情況下，具有選擇吸附重金屬能力強(qiáng)，處理效率高，操作的pH值和溫度范圍寬，易于分離回收重金屬，成本低等特點(diǎn)。

生物吸附劑因其來源廣泛、價格低廉、吸附能力強(qiáng)、易分離回收重金屬等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。

例如，腐殖酸是一種相對便宜的吸附劑。通過合成腐殖酸樹脂，成功地處理了含鉻、鎳廢水；再如，海泡石是一種含鎂的天然纖維狀水合硅酸鹽黏土，對廢水中的鎳、鈷、鉛、銅、鎘等重金屬離子具有良好的吸附作用，對高濃度重金屬的吸附性能更為顯著。

在實(shí)踐中，生物吸附法也存在一些缺陷。比如：

吸附效應(yīng)的能力，很容易受到環(huán)境因素的影響；微生物通常是選擇性地吸附重金屬，廢水中常含有多種重金屬，使微生物的吸附特性受到影響甚至影響到微生物的生長繁殖。

4）生物絮凝法

這種處理方法是利用微生物的代謝產(chǎn)物處理重金屬廢水，這些代謝產(chǎn)物可以使重金屬離子形成絮凝沉淀，最終被析出。

實(shí)踐證明，有效的生物絮凝作用可以使活性污泥表現(xiàn)出較強(qiáng)的沉降和脫水性能，同時還可以對重金屬廢水處理后的水質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化。

生物絮凝劑具有生物分解性，不會對水體環(huán)境造成二次污染，同時它們的來源比較廣泛，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)自然界中有17種微生物都可以表現(xiàn)出絮凝作用。

但由于生物絮凝劑具有一定的活性，保存起來比較困難，因此難以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。

在未來發(fā)展過程中，可以通過基因工程對這些微生物進(jìn)行馴化，培育出具有特殊功能的新菌株，用于特定重金屬廢水的高效處理。

5）植物修復(fù)法

植物修復(fù)法是利用植物體對重金屬的轉(zhuǎn)移和富集作用來達(dá)到重金屬廢水處理的效果。除了能夠處理被重金屬污染的水體外，植物修復(fù)法還可以處理被重金屬污染的土壤。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，工作人員會將廢水中的元素輸送到植物的根系等位置，或者使其聚集到植物體的枝條上，在完成處理之后再去除這些根系或者枝條，這并不會影響植物體的正常生長，而且還可以降低重金屬廢水中重金屬的濃度。

目前，在礦山生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)、人工濕地環(huán)境重金屬廢水處理等領(lǐng)域，植物修復(fù)法都表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢，得到了廣泛的應(yīng)用。

近年來，研究人員還通過盆栽試驗(yàn)對重金屬的整個遷移過程進(jìn)行了追蹤，得到了重金屬濃度在不同階段的變化規(guī)律和去除規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上對植物體的修復(fù)能力進(jìn)行了計算，使重金屬廢水處理變得更為有效和精準(zhǔn)。


03 2種方式、3個方向！


重金屬廢水資源化利用

目前，重金屬廢水資源化主要是指廢水資源化和重金屬資源化，其主要方式是以膜分離為基礎(chǔ)聯(lián)合化學(xué)法和電化學(xué)等工藝。

一般來說，重金屬廢水資源化主要包括2種方式：

◎ 直接用膜處理廢水，濃縮液通過電解回收重金屬。

可直接電解濃縮液實(shí)現(xiàn)重金屬回收，但原水未經(jīng)處理，離子濃度較高、負(fù)荷較大，需要多級膜處理才能使出水達(dá)標(biāo)。

◎ 先向廢水中投加沉淀劑除去部分重金屬離子，再通過膜處理提高出水質(zhì)量。
由于先形成部分沉淀使得膜負(fù)荷降低因而出水易于達(dá)標(biāo)，但產(chǎn)生的沉淀增加了重金屬回收的難度。

綜上所述，這2種方式各有優(yōu)劣和側(cè)重，前者便于重金屬回收，后者易于出水回用。

案例1、膜集成技術(shù)處理含銅廢水

通過膜集成技術(shù)（超濾、反滲透、離子交換等）處理含膠體、重金屬（Cu2+）的工業(yè)廢水，處理后的水中Cu2+濃度可由原來的140.1mg/L降到1.58mg/L，導(dǎo)電率降為5.9μs/cm，出水水質(zhì)達(dá)到生產(chǎn)用水要求。

所產(chǎn)生的濃縮廢水經(jīng)回收濃縮系統(tǒng)（RO）后進(jìn)入萃取系統(tǒng)，最后通過電解回收銅，實(shí)現(xiàn)廢水處理的閉路循環(huán)。

通過4年多的實(shí)際運(yùn)行，該工藝可以實(shí)現(xiàn)含銅工業(yè)廢水循環(huán)利用，每年可回收電解銅100t。

案例2、高效固液分離－重金屬廢水處理及資源化技術(shù)

有公司開發(fā)新型高效固液分離（JDL）－重金屬廢水資源化處理新技術(shù)，JDL處理器具有固液分離、污泥濃縮、金屬回收的功能。

該技術(shù)無需添加PAM，并且采用JDL高效固液分離，可解決RO膜堵塞的難題。

據(jù)了解，某產(chǎn)業(yè)園使用該技術(shù)處理線路板廢水。運(yùn)行顯示，其對廢水中的銅、鎳、鉻、鋅等去除率可達(dá)到99.6%以上，其中進(jìn)水的Cu2+濃度由26.38～103.49mg/L下降至0.14～0.23mg/L，產(chǎn)生污泥中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)55%～60%，且污泥中的雜質(zhì)金屬（鐵、鋁）等較少。

因此，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)廢水的回用和重金屬的回收。

案例3、混凝沉淀/膜處理組合工藝處理蓄電池廢水

采用混凝沉淀/膜處理組合工藝處理蓄電池生產(chǎn)廢水，其規(guī)模為5.0m3/h，進(jìn)水pH為2～4，鉛、鎘含量分別為10、5mg /L。

運(yùn)行結(jié)果表明，混凝沉淀能除去廢水中大部分的重金屬離子，再結(jié)合膜處理工藝可確保出水鉛濃度低于0.3mg /L，鎘濃度低于0.02mg/L，保證回用率達(dá)70%以上。

半年多的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，采用該組合工藝處理廢水效果穩(wěn)定、抗逆性強(qiáng)，具有良好的工業(yè)應(yīng)用價值。