淮阴工学院
化工环境保护概论大作业
作者: 崔子杰学号：1081601205
学院: 生命科学与化学工程学院
专业: 环境工程
题目: 重金属工业废水处理
任课教师：石莹莹
重金属工业废水处理
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。
摘要
重金属是人体健康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，随着经济的快速发展，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。
常见的有毒重金属如：铅、汞、铬、镍、镉、铜、砷（类金属）等。
重金属的来源：
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。
重金属的危害：
铜：是饮用水里通常发现的金属，会导致黄疸胰腺炎、红血球中毒、食道问题和贫血症。
铅：过量会导致肾病、神经痛、麻风病等。
砷：过量会导致神经炎、急性中毒甚至死亡等。
镉：过量会导致骨骼变形，腰背痛、中毒、红血球病变等。
钙：过量会导致结石症、痛风等。
汞：过量会导致神经中毒症、精神紊乱、疯狂、痉挛乃至死亡。
铬：过量会导致肾脏慢性中毒，造成肾功能紊乱、癌等。
这些重金属中任何一种都能引起人的头痛、头晕、失眠、健忘、神精错乱、关节疼痛、结石、癌症（如肝癌、胃癌、肠癌、膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌及乌脚病和畸形儿）等；尤其对消化系统、泌尿系统的细胞、脏器、皮肤、骨骼、神精破坏及为严重。
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。
人饮用后毒性放大，与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物。
重金属废水及其化合物能在水生生物体内以及植物体组织内累积富集，通过饮水和食物链的生物积累、生物浓缩、生物放大等作用，最终对人体健康造成严重危害。
重金属无论采用何种处理方法都不能被降解，只能改变其状态。
或与阴离子配体形成配合物或螫合物。
使水中重金属浓度增大，从受污染水体中分离出来。
处理标准：
1、改革生产工艺，不用或少用毒性大的重金属。
2、采用合理的工艺流程、科学的管理和操作，减少重金属用量和随废水流失量，尽量减少外排废水量。
重金属废水应当在产生地点就地处理，不同其他废水混合，以免使处理复杂化。
更不应当不经处理直接排入城市下水道，以免扩大重金属污染。
3、废水中呈溶解状态的重金属转变成不溶的金属化合物或元素，经沉淀和上浮从废水中去除。
可应用方法如中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分离法、电解沉淀(或上浮)法、隔膜电解法等。
4、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，可应用方法有反渗透法、电渗析法、蒸发法和离子交换法等。
这些方法应根据废水水质、水量等情况单独或组合使用。
处理方法：
目前，处理重金属废水常用的方法主要分为三类：化学处理法、物理化学处理法和生物处理法。
1、化学法
主要有化学沉淀法、氧化还原法、气浮法、电解法等。
2、物理化学法
主要有离子交换法、吸附法、膜技术等。
2.1离子交换法
离子交换法是利用离子交换剂与废水中重金属离子发生离子交换作用，从而分离出重金属离子。
常用的交换剂有离子交换树脂和沸石。
离子交换法是一种重要的电镀废水治理方法，处理容量大，出水水质好，可回收重金属资源，无二次污染。
但树脂易受污染或氧化失效，再生频繁，反应周期长，操作费用高。
2.2吸附法
吸附法是利用吸附剂活性表面吸附废水中重金属离子的一种方法。
最常见的吸附剂是活性碳．能同时吸附多种重金属。
但价格昂贵，使用寿命短。
近年来，人们开始利用自然资源制备吸附剂，原料来源广，制造容易，降低了成本，但重金属吸附饱和后再生困难。
难以回收重金属资源。
2.3膜技术
膜分离过程是利用一种特殊的半透膜将溶液隔开，以压力为驱动力，废水流经膜面时，其中的污染物被截留，而水分子透过膜，废水得到净化。
相比常规废水处理技术，膜技术具有高效、无相变、节能、设备简单、操作方便等优点，并能实现重金属的回收，另外不加化学试剂，不会造成二次污染。
存在的主要问题是膜组件的昂贵和使用过程中膜的污染和通量下降。
3、生物法
利用微生物或植物体的生理特性来处理重金属废水。
主要有生物吸附法、生物絮凝法和植物修复法。
由于生物技术处理重金属废水具有效率高、成本低、二次污染少、有利于生态环境的改善等优点，近年来在含重金属废水处理领域引起了人们普遍的关注。
但微生物培养和驯化时间长，不易控制，且大多有选择性。
因此目前此法多处于实验室研究阶段，实现工业化还有待进一步研究。
中国含重金属废水处理的现状：
我国水体重金属污染问题十分突出，江河湖库底质的污染率高达80.1%。
2003年黄河，淮河，松花江，辽河等十大流域的流域片重金属超标断面的污染程度均为超Ⅴ类。
2004年太湖底泥中总铜，总铅，总镉含量均处于轻度污染水平。
黄浦江干流表层沉积物中Cd超背景值2倍，Pb超1倍，Hg含量明显增加；苏州河中Pb全部超标，Cd为75%超标，Hg为62.5%超标。
城市河流有35.11%的河段出现总汞超过地表水III类水体标准，18.46%的河段面总镉超过Ⅲ类水体标准，25%的河段有总铅的超标样本出现。
葫芦岛市乌金塘水库钼污染问题严重，钼浓度最高超标准值13.7倍。
由长江，珠江，黄河等河流携带入海的重金属污染物总量约为3.4万t，对海洋水体的污染危害巨大。
全国近岸海域海水采样品中铅的超标率达62.9%，最大值超一类海水标准49.0倍；铜的超标率为25.9%，汞和镉的含量也有超标现象。
大连湾60%测站沉积物的镉含量超标，锦州湾部分测站排污口邻近海域沉积物锌，镉，铅的含量超过第三类海洋沉积物质量标准。
国外同样存在水体重金属污染问题，如波兰由采矿和冶炼废物导致约50%的地表水达不到水质三级标准。
我国重金属废水处理的难题
目前应用在含重金属废水处理基本采用日本提供的处理工艺，它主要由硫化处理工序、石膏中和工序、铁盐氧化工序组合而成。
该组合工艺虽然可以使处理后的水达标排放，但是也有不足：
1、这一过程中产生大量的污泥中含有硫化氢气体，由于为了保证重金属的去除率，往往需要投加过量的硫化物，过量的硫化物在酸性条件下会生成硫化氢气体，硫化氢气体为剧毒，容易对现场人员产生人身伤害。
2、生成的重金属硫化物非常细微,污泥颗粒细腻，脱水困难。
3、污泥中含有大量的砷，铜等重金属离子等，如果不能及时处理,污泥废渣会发生渗滤使重金属渗入地下水体中，引起二次污染问题.
4、原料和渣量非常大，造成物料运输困难，石灰石预处理设备庞大、占地面积大；
5、生成石膏的强度不够，含有重金属等有毒物质，使得石膏难以利用，造成了资源的浪费。
6、出水为高含盐污水，无法回用，影响了废水的总回收利用率。
7、水处理设施设备庞大，组合而成的水处理系统非常庞大繁杂。
未来的发展方向：
1.工艺流程比较简单建设费用低，处理过程中不能产生硫化氢气体，人员安全性要好。
2.处理后的水质可以回用。
3.水中有价金属回收。
4.废水处理成本低、效益高、易管理、无二次污染、有利于生态环境的改善。
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