含镉废水

含镉废水

含镉废水处理技术研究进展

镉作为原料或催化剂用于生产电池、塑料、颜料和试剂；还可作为生产不锈钢、合金、电视机荧光屏等的原料；另外镉还是原子核反应堆用控制棒的材料之一[1]。镉的广泛应用造成了它的环境污染。镉污染首先是对土壤和水体的污染[2]。含镉废水主要有：含镉矿山的开采和冶炼所产生的废水、镉化合物工业废水、镍镉电池生产废水及电镀含镉废水。

镉对人体有害，它可以通过食物链在人体蓄积，或者直接作用于人体而引发急、慢性镉中毒[3]。急性镉中毒主要表现为发热、咳嗽、乏力、胸闷、肢体酸痛等[4]；慢性镉中毒主要表现为尿镉升高，病情继续发展会造成肾脏、肝脏及肺部损害，并伴有骨质疏松症和骨质软化症[5]。我国和日本都曾经出现过污染区镉中毒的情况[6]。镉对人体的危害引起了世界各国的重视，各国均制定了相应的国家标准。我国规定工业废水中镉的最高排放浓度为0.1mg·L-1[7]。含镉废水在排放前必须进行处理，以达到排放的要求，避免污染中毒事件的发生。因此，含镉废水的有效处理刻不容缓，研究、开发高效经济的含镉废水的处理技术，具有重大的社会、经济和环境意义。目前，处理含镉废水的方法主要可分为物理、化学法和微生物法。

1 物理和化学法

物理和化学法处理含镉废水即通过物理和化学的手段将游离态的镉离子从水溶液中提取、分离出来。传统的处理方法有化学沉淀法、电解法、吸附法、离子交换法、膜分离法等。

1.1 化学沉淀法

化学沉淀法在含镉废水的处理中应用较多，特别适用于镉离子浓度较高的水体中镉的去除。据沉淀剂的不同，又可以分为：氢氧化物沉淀法、硫化镉沉淀法、碳酸镉沉淀法、磷酸镉沉淀法、铁氧体共沉淀法及综合沉淀法。

1.1.1 氢氧化物沉淀法

氢氧根离子与镉离子结合可产生氢氧化镉沉淀。含镉废水的氢氧化物沉淀法大多是采用价廉高效的石灰中和沉淀法，该法pH的控制非常关键。张荣良[8]采用底泥回流、石灰中和、提高pH的方法处理了硫酸生产过程中含镉、砷废水。当pH=10时，镉的去除率可达99.25% 。程振华等[9]采用调节-混凝-沉淀-过滤工艺处理了电池生产过程产生的高pH镍、镉废水。采用强阴离子型聚丙烯酰胺作混凝剂、氢氧化钠或氢氧化钙作pH调节剂，当pH＞10时，可直接从废水中沉淀除去镍、镉，具有较高的经济性和可操作性。周淑珍[10]采用泥浆循环-消石灰中和-提高pH的方法对冶炼厂废酸废水中镉的去除进行了研究。研究表明控制一次中和槽pH=9～10，适当提高二次中和槽的pH可达到较高的镉去除率。廖长海等[11]采用高pH控制中和混凝法对冶炼制酸高镉废水进行了处理，一次中和反应的pH控制在12时，镉去除效果最佳。陈利民[12]用氢氧化物沉淀法对铜、镉盐废水的处理进行了初步尝试，镉去除率良好。郭静[13]利用石灰-铝盐一段处理流程处理了钨矿山含镉、氟工业废水。

1.1.2 碳酸镉沉淀法

碳酸镉的溶度积为5.2×10-12，为难溶于水的化合物。沈华[14]分析颜料工业废水中镉的含量为40mg·L-1, 其利用工艺过程漂洗水中的Na2CO3和NaOH为沉淀剂，不加其它的沉淀剂，控制pH为8~9，自然沉降6~8h，出水Cd2 的浓度＜0.1mg·L-1, 实现了镉的沉淀，达到固液分离的目的。

1.1.3 硫化镉沉淀法

硫化镉溶度积为3.6×10-29，属难溶硫化物。根据溶度积原理，向含镉废水中加入硫化钠等，使硫离子与游离态的镉离子反应结合，生成难溶的硫化镉沉淀，镉的去除率一般可到99%以上。该法与其它方法联用效果较好[17~19]。

1.1.4 磷酸镉沉淀法

Ksp[Cd3(PO4)2]=3.6×10-32, 比CdS的溶度积还要小，理论上讲Cd3(PO4)2 的沉淀效果要比CdS好。陈阳等[15]用Na3PO4、Na2S 和NaOH作沉淀剂对电镀镉废水的处理进行了工艺对比实验，结果表明，用Na3PO4沉淀法处理电镀镉废水效果最明显，处理后废水中镉的质量浓度低于0.008 mg·L-1，达到国家排放标准。他们还提出以磷矿石代替Na3PO4来处理电镀镉废水将降低处理成本，处理产生的Cd3(PO4)2还可以作为一种好的建筑材料得到二次利用，有好的应用前景。目前该法处理含镉废水还没有得到广泛应用，磷酸盐化学沉淀法处理含镉废水值得进一步探索和研究。

1.1.5 综合沉淀法

综合沉淀法就是将几种化学沉淀法结合起来，分步除去废水中的

镉。王建明[16]利用综合沉淀法处理了锌、镉废水，用硫化物沉淀法作废水的一级处理，石灰乳沉淀法作二级处理，处理后的废水达到国家排放标准。张玉梅[17]向含镉废水中先加入硫化钠，使镉沉淀出来，然后加入聚合硫酸铁，生成硫化铁和氢氧化铁，利用他们的凝聚和共沉淀作用，既强化了硫化镉的沉淀分离过程，又清除了水中多余的硫离子。实验表明利用该法处理含镉废水，水质可达国家污水综合排放一级标准，其中Cd2 浓度＜0.1mg·L-1。魏星[18]做了类似的实验，镉去除率在99.5%以上。徐永华[19]用硫化钠及添加阴离子高聚物絮凝剂的方法，对含有大量络合剂体系中的镉进行了沉淀研究，镉的回收率达98%。

我们的废水情况大致如下：

序号废水

名称

水量

（t/d）

总镉

（mg/l）

SS

（mg/l）

pH 备注

1 酸洗

工段

清洗

水

（第

二类

废

水）

预

清

洗

水

9.0t/h

连续排

放22h

共计

198t/d

2.0 / 5~6

无色

透明酸

洗

后

道

清洗水保护层清洗水

2 喷砂

工段

清洗

水

（第

一类

废

水）

喷

砂

机

清

洗

水

3.0t/h

连续排

放10h

共计

30t/d

2.0 300 5~6

无色

液

体，

有一

定浊

度除

膜

清

洗

水

4.0t/h

连续排

放22h

共计

88t/d

保

护

0.5t/h

连续排