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禁止從事相關職業。

據悉，施某群為當地拉鏈廠經營主，在被生態環境部門查處后，依舊繼續開展生產不思悔改，直排超過國家污染物排放標準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30.4倍

2022年4月以來，被告人施某群在未取得環境影響評價手續、未購買相關排污設施的情況下，組織工人將去油清洗拉鏈頭產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。

同年5月21日，晉江生態環境局發現上述違法排放的廢水已通過化糞池泄露至晉江陽溪。經檢測，車間外排口淤積廢水中鋅濃度152mg/L，超標30.4倍。

同時，還查明被告人施某群所經營的車間曾因未辦理環評、環保驗收手續被責令停止生產，限期拆除超環評的生產工序。

法院審理認為，被告人施某群違反國家規定，排放超過國家污染物排放標準十倍以上的含鋅污染物，嚴重污染環境，其行為已構成污染環境罪。

此外，在未辦理環評審批手續，未建設配套污染防治設施的情況下，被告人施某群在被生態環境部門查處后，仍繼續開展生產，直排重金屬超標的廢水。


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，環保和利益真的無法平衡嗎？關于重金屬廢水，選擇合適的處理方法往往可以用較低的成本費用實現高去除效率。

1、以化學沉淀法為代表的傳統典型工藝

傳統的處理方法是向廢水中添加沉淀劑，發生化學反應生成溶解度低的物質，使廢水中溶解的重金屬轉變為不溶性重金屬化合物，并通過沉淀或上浮將其從廢水中去除。

根據投加的試劑，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

優點：技術成熟、投資少、管理方便、 設施運行穩定。
缺點：若pH調制不當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

優點：沉淀反應速度較快；沉淀物溶解度低，適合選擇性處理重金屬離子并實現重金屬離子的回收。
缺點：需嚴格控制反應條件，pH大多為8，否則反應效果欠佳；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

優點：技術成熟、應用較廣；廢水中的重金屬離子與鐵鹽生成穩定的鐵氧體共沉淀物，設施運行穩定；管理方便。
缺點：處理時間較長，對溫度要求較高（約70℃），不適用于處理較大規模的重金屬廢水。

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

2、新興的重金屬廢水處理工藝

傳統處理工藝處理效果好，技術成熟，但在實踐中存在諸多缺陷。比如，由于受到經濟和技術上的一些限制，以化學沉淀法為代表的傳統重金屬廢水處理工藝不適于處理大流量的工業廢水，如金屬冶煉廢水。

將傳統的化學處理技術，結合生物處理技術， 能很好地彌補傳統處理工藝的不足。

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結構和化學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，表現出了較強的適應性。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）生物化學法

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

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用于處理電鍍廢水，其核心物質即復合微生物菌膠團，同時具有靜電吸附、價態轉化、絡合螯合、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的價態轉化作用，形成的菌膠團性質穩定且具有良好的沉降性，使廢水得到穩定處理。

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

近年來，隨著國內電子制造業的快速發展，產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，產生了多種工藝，如化學法、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雜、能耗大、運行成本高、處理設施占地面積大、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、無二次污染等優點。通過基因工程、分子生物學等新技術的應用，可以使生物具有更強的吸附性、絮凝性和適應性，使生化聯合處理工藝具有更廣闊的發展潛力。

3）生物吸附法

生物吸附原理是利用生物的化學結構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，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。

生物吸附劑因其來源廣泛、價格低廉、吸附能力強、易分離回收重金屬等優點而得到廣泛應用。

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。

在實踐中，生物吸附法也存在一些缺陷。比如：

吸附效應的能力，很容易受到環境因素的影響；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物處理重金屬廢水，這些代謝產物可以使重金屬離子形成絮凝沉淀，最終被析出。

實踐證明，有效的生物絮凝作用可以使活性污泥表現出較強的沉降和脫水性能，同時還可以對重金屬廢水處理后的水質進行優化。

生物絮凝劑具有生物分解性，不會對水體環境造成二次污染，同時它們的來源比較廣泛，目前已經發現自然界中有17種微生物都可以表現出絮凝作用。

但由于生物絮凝劑具有一定的活性，保存起來比較困難，因此難以進行大規模生產。

在未來發展過程中，可以通過基因工程對這些微生物進行馴化，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）植物修復法

植物修復法是利用植物體對重金屬的轉移和富集作用來達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，植物修復法還可以處理被重金屬污染的土壤。

在實際應用過程中，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，在礦山生態系統修復、人工濕地環境重金屬廢水處理等領域，植物修復法都表現出了明顯的優勢，得到了廣泛的應用。

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


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聯合化學法和電化學等工藝。

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現重金屬回收，但原水未經處理，離子濃度較高、負荷較大，需要多級膜處理才能使出水達標。

◎ 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量。
由于先形成部分沉淀使得膜負荷降低因而出水易于達標，但產生的沉淀增加了重金屬回收的難度。

綜上所述，這2種方式各有優劣和側重，前者便于重金屬回收，后者易于出水回用。

案例1、膜集成技術處理含銅廢水

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

所產生的濃縮廢水經回收濃縮系統（RO）后進入萃取系統，最后通過電解回收銅，實現廢水處理的閉路循環。

通過4年多的實際運行，該工藝可以實現含銅工業廢水循環利用，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

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

該技術無需添加PAM，并且采用JDL高效固液分離，可解決RO膜堵塞的難題。

據了解，某產業園使用該技術處理線路板廢水。運行顯示，其對廢水中的銅、鎳、鉻、鋅等去除率可達到99.6%以上，其中進水的Cu2+濃度由26.38～103.49mg/L下降至0.14～0.23mg/L，產生污泥中銅質量分數高達55%～60%，且污泥中的雜質金屬（鐵、鋁）等較少。

因此，該技術可實現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廢水，其規模為5.0m3/h，進水pH為2～4，鉛、鎘含量分別為10、5mg /L。

運行結果表明，混凝沉淀能除去廢水中大部分的重金屬離子，再結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70%以上。

半年多的實際運行結果表明，采用該組合工藝處理廢水效果穩定、抗逆性強，具有良好的工業應用價值。