工業(yè)廢水中重金屬去除技術(shù)：方法與創(chuàng)新應(yīng)用

來(lái)源：凡清

時(shí)間：2025-6-7

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工業(yè)重金屬?gòu)U水來(lái)源于電鍍、冶金、電子及化工等行業(yè)，含鉻（Cr）、鎘（Cd）、鉛（Pb）、銅（Cu）等毒性強(qiáng)、難降解的金屬離子。若直接排放，將引發(fā)水體生態(tài)鏈污染，并通過(guò)生物富集威脅人類健康。各國(guó)對(duì)此類廢水設(shè)定了嚴(yán)苛排放標(biāo)準(zhǔn)（如 Cd<0.1 mg/L、Cr<0.5 mg/L），推動(dòng)多種深度處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

一、化學(xué)沉淀法：經(jīng)典高效的主流工藝

通過(guò)化學(xué)藥劑使溶解態(tài)重金屬轉(zhuǎn)化為不溶性沉淀物分離，兼具成本低與操作簡(jiǎn)易性：

1. 氫氧化物沉淀：投加石灰（Ca(OH)?）或NaOH，生成金屬氫氧化物沉淀。需精準(zhǔn)控制pH（如Cr3?沉淀pH=8~10，Zn2?在pH=9~10易返溶），并添加PAC等絮凝劑加速沉降。

2. 硫化物沉淀：加入Na?S或H?S，形成溶度積更小的金屬硫化物（如CdS、HgS）。沉渣量減少40%，金屬回收純度提升，但硫化物顆粒細(xì)微難沉降，需耦合絮凝技術(shù)。

3. 還原沉淀（針對(duì)高價(jià)態(tài)金屬）：用硫酸亞鐵或NaHSO?將Cr??還原為Cr3?，再沉淀去除，是電鍍含鉻廢水處理的核心工藝。

局限性：沉淀法常殘留5~20 mg/L重金屬，需后續(xù)深度處理，且污泥處置不當(dāng)易造成二次污染。

二、物理化學(xué)法：深度凈化的關(guān)鍵手段

吸附法  

活性炭/樹(shù)脂吸附：活性炭憑借高比表面積物理吸附低濃度重金屬；離子交換樹(shù)脂（如陽(yáng)離子樹(shù)脂Tulsimer CH-90）通過(guò)羧基、氨基螯合金屬離子，可將Cu2?、Ni2?降至0.1 ppm以下，但再生成本高。  

生物吸附創(chuàng)新：改性農(nóng)業(yè)廢棄物（如棕櫚殼炭）或微生物制劑成為新興低成本吸附劑。殼聚糖包覆棕櫚殼炭對(duì)Cr吸附容量達(dá)154 mg/g，且可生物降解。

膜分離技術(shù)  

反滲透（RO）、電滲析（ED）能實(shí)現(xiàn)重金屬濃縮液回收與凈水回用。RO處理電鍍鎳廢水回收率＞95%，但需預(yù)處理防止膜堵塞，適用于小水量高價(jià)值場(chǎng)景。

三、電化學(xué)法：高效回收金屬資源

1. 電解沉積：直接通電還原陰極重金屬（如Cu2?→Cu），適合高濃度電鍍液再生，但對(duì)＜100 mg/L廢水效率低。

2. 電絮凝：以鐵/鋁陽(yáng)極電解產(chǎn)生絮凝劑，同步實(shí)現(xiàn)氧化還原與絮凝，對(duì)As、Cd去除率超90%，能耗較高是其瓶頸。

四、生物化學(xué)法：綠色技術(shù)的突破

利用微生物代謝或植物富集實(shí)現(xiàn)重金屬固定：

1. 生物硫化：厭氧條件下硫酸鹽還原菌生成H?S，與重金屬形成硫化物沉淀。處理含Cr?? 40 mg/L廢水時(shí)，去除率高達(dá)99.97%。

2. 微生物絮凝：菌膠團(tuán)分泌物（如多糖、蛋白質(zhì)）絡(luò)合重金屬離子，形成可沉降絮體，對(duì)Hg2?、Ag?特異性強(qiáng)，無(wú)二次污染。

3. 植物修復(fù)：鳳眼蓮、蜈蚣草等富集植物吸收水中Cd、As，適用于低濃度廢水生態(tài)修復(fù)。

五、組合工藝：應(yīng)對(duì)復(fù)雜廢水的趨勢(shì)

單一技術(shù)難以滿足嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)，工程中常采用多級(jí)聯(lián)用：

1. 沉淀+吸附：石灰初步沉淀后，用活性炭或樹(shù)脂深度吸附，確保重金屬＜0.1 ppm。

2. Fenton-硫化物耦合：通過(guò)Fenton氧化破絡(luò)，再結(jié)合硫化物深度沉淀，可將劇毒鉈（Tl）降至＜1 μg/L，同步去除多種伴生金屬。

3. 生物+膜集成：生物處理去除可降解有機(jī)物后，RO膜截留殘余重金屬離子，實(shí)現(xiàn)近零排放。

未來(lái)方向與挑戰(zhàn)

隨著資源回收需求增長(zhǎng)，污泥中重金屬提取（如從電鍍污泥回收鎳）及生物吸附劑規(guī)?；蔀檠邪l(fā)熱點(diǎn)。實(shí)踐選擇需遵循“以廢治廢”原則：高濃度廢水（＞100 mg/L）首選化學(xué)沉淀；低濃度或回用水需求場(chǎng)景適用吸附/膜技術(shù)；而生化法則在低碳要求下凸顯潛力。通過(guò)智能監(jiān)控與工藝優(yōu)化，重金屬?gòu)U水治理正邁向“達(dá)標(biāo)排放-資源回收-能源節(jié)約”的三維目標(biāo)。