重金属废水治理技术概况及发展方向

重金属废水治理技术概况及发展方向
胡海祥
( 江西理工大学应用科学学院, 江西赣州341000)
摘要: 随着我国工业的发展, 重金属废水排量增加, 污染问题日益严重。对含重金属废水的处理技术进行
了综述, 包括化学法沉淀、氧化还原法、离子交换法、吸附法、膜分离法、生物法等。并对重金属废水处理技
术发展方向进行的展望。
关键词: 重金属; 废水; 处理技术; 展望
中图分类号: X703 文献标识码: A 文章编号: 1008- 9500( 2008) 02- 0022- 04
The Summary and Tr end of Heavy Metals Liquid Waste
Processing Technique
Hu Haixiang
( School of Applied Sciences, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, China)
Abstr act: As China' s industrial development, heavy metal wastewater discharge increase, the problem of
pollution is getting worse.In this paper, the heavy metal wastewater treatment technologies were reviewed,
including chemical precipitation, oxidation reduction method, ion exchange adsorption, membrane separation,
biological method.The paper elaborates the prospects of heavy metals in wastewater treatment.
Keywords: heavy metal; liquid waste; treatment technology; trend
收稿日期: 2007- 11- 29
作者简介: 胡海祥( 1979- ) , 男, 江西赣州人, 环境工程专业硕士, 讲师, 从事工业废水处理工艺研究。
污水治理
22
- -
●
处理后才可排放, 以防二次污染;
( b) 当废水中有多种重金属共存时, 为含有Zn、
Pb、Sn、Al 等两性金属时, pH 值偏高, 可能有再溶解
倾向, 因此要严格控制pH 值, 实行分段沉淀;
( c) 废水中有些阴离子, 如卤素、氰根、腐植质等
有可能与重金属形成络合物, 因此在中和之前需经
过预处理;
( d) 有些颗粒小, 不易沉淀, 则需加入絮凝剂辅
助沉淀生成。
2.1.2 中和凝聚沉淀法
凝聚沉淀法也能有效地除去废水中的重金属离
子。在碱性溶液用铝盐和铁盐生成具有吸附重金属
离子的胶团, 这些胶团不仅能吸附废水中重金属离
子, 而且还能捕集和包覆着重金属离子一起沉淀。
2.1.3 硫化物沉淀法[2- 3]
加入硫化物沉淀剂使废水中重金属离子生成硫
化物沉淀除去的方法。与中和沉淀法相比, 硫化物沉
淀法的优点是重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的
溶解度低, 而且反应的pH 值在7～9 之间, 处理后的
废水一般不用中和就可以排放。硫化物沉淀法的缺
点是硫化物沉淀物颗粒小, 易形成胶体; 硫化物沉淀
剂本身在水中残留, 遇酸生成硫化氢气体, 会产生二
次污染。
2.1.4 钡盐沉淀法[4]
投加钡盐能使含铬废水中Cr6+形成铬酸钡沉
淀, 此法称为钡盐沉淀法, 常用钡盐为BaCO3 和BaCl2。
两种钡盐相比, 加入BaCO3 是固液反应, 反应慢, 而
且要使反应彻底, 碳酸钡需过量, 使铬酸钡渣中
BaCO3 量

大大增加, 不利于沉渣利用, 但处理水中不
含Cl- , 因而可回用。加入BaCl2, 则是液液反应, 反应
速度快, 而且BaCl2 无需过量, 有利于沉渣利用, 不
过处理水含过高的Cl- , 不能回用。但不管加入何种
钡盐, 澄清液中均含有过高的余钡, 经处理后才能排
放。
2.1.5 铁氧体法[2- 3]
铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来
的。在含Cr 废水中加入过量的FeSO4, 使Cr6+还原成
Cr3+, Fe2+氧化成Fe3+, 调节pH 值至8 左右, 使Fe 离
子和Cr 离子产生氢氧化物沉淀。通入空气搅拌并加
入氢氧化物不断反应, 形成铬铁氧体。铁氧体法形成
的污泥化学稳定性高, 易于固液分离和脱水。铁氧体
法具有设备简单、投资少、操作简便、不产生二次污
染等优点。但在形成铁氧体过程中需要加热( 约70
℃) , 能耗较高, 处理后盐度高, 而且有不能处理含
Hg 和络合物废水的缺点。
2.2 氧化还原法[1, 3, 5, 6]
在废水中加入氧化剂或还原剂。通过氧化、还原
反应使废水中重金属离子向更易生成沉淀或毒性较
小的价态转换然后再沉淀去除, 一般用于废水的预
处理。日本同冶矿业公司发明的铁粉法用于去除含
铬废水, 不仅能还原Cr6+, 而且可利用铁活性较高固
化重金属离子。以金属形式析出, 利于重金属回收。
目前已用于中小型电镀厂排放的工艺废水的治理。
缺点是占地面积大, 废渣量大, 须妥善处理。
2.3 离子交换法[4]
离子交换法是重金属离子与离子交换树脂发生
离子交换的过程, 树脂性能对重金属去除有较大影
响。常用的离子交换树脂有阳离子交换树脂、阴离子
交换树脂、螫合树脂和腐植酸树脂等。阳离子交换树
脂由聚合体阴离子和可供交换的阳离子组成。用于
Cr3+、Cu2+、Zn2+、Ni2+等重金属阳离子废水处理的树脂
较多。阴离子树脂是由高度聚合体阳离子和可供交
换的阴离子组成。树脂上的阴离子主要与废水的
Cr2O7
2- 或HCrQ4
- 交换, 从而达到净化Cr6+废水的目
的。螯合树脂具有螯合基团, 对特定重金属离子具有
选择性。腐植酸树脂是由腐植酸和交联剂交联而成
的高分子材料, 含有酚羟基、甲氧基、羟基等官能团,
具有阳离子交换和络合能力。腐植酸树脂能在酸性
条件下, 将Cr6+还原[7]。离子交换法是一种重要的电
镀废水治理方法。具有处理量大, 出水水质好, 可回
收水和重金属资源的优点。缺点是树脂易受污染或
氧化失效, 再生频繁, 操作费用高。
2.4 吸附法[4]
吸附法实质上是依靠吸附剂活性表面对重金属
离子的吸引而去除重金属离子。吸附剂种类很多, 最
常见的是活性炭。活性炭可以同时吸附多种重金属
离子, 吸附容量大, 对Cr6+阳离子也有较强还原作

用, 但价贵, 使用寿命短, 须再生, 操作费用高。在我
国, 利用丰富的硅藻土资源研究出处理Cu2+、Zn2+效
果较好的吸附剂[8] , 日本利用天然沸石资源, 如丝光
沸石、斜发沸石[9]、膨润土等[10]制重金属离子吸附剂
的研究。美国利用废粘土制备重金属离子吸附剂的
专利[11]。自然资源制备吸附剂, 原料来源广, 制造容
易、价廉, 但吸附剂使用寿命短, 重金属吸附饱和后
再生困难, 难以回收重金属资源。
2.5 膜分离法
膜分离法包括扩散渗析、电渗析、反渗透和超滤
法等方法。这些方法能有效地从重金属废水中回收
金属, 或使生产废液再生回用。膜分离方法在重金属
废水处理中起到了越来越重要的作用。
胡海祥: 第2 期重金属废水治理技术概况及发展方向污水治理
23
- -
●
扩散渗析是依靠膜两侧溶液的浓度差进行溶质
扩散的方法。扩散渗析效果主要与膜的物理化学性
质, 原液的成分、浓度、操作条件( 温度、流速等) 、隔
板型式等因素有关。扩散渗析是废水中的阴、阳离
子, 利用离子交换膜对阴、阳离子的选择性透过而把
废水中的阴、阳金属离子分离出来的一种物理化学
过程。
电渗析是以电能为动力的渗析过程, 即废水中
的金属由于在直流电场的作用下, 有选择地通过渗
析膜所进行的定问迁移过程。电渗析是研究开发最
成熟的膜技术之一, 目前主要用于电镀工业漂洗水
回收重金属[12]。用电渗析法处理电镀工业废水, 处理
后废水组成不变, 有利于回槽使用。
反渗透是在浓液一边加上比自然渗透压更高的
压力( 一般操作压力为2～10 MPa) , 扭转自然渗透方
向, 把浓溶液中的溶剂( 水) 压到半透膜的另一边稀
溶液中, 这是和自然界正常渗透过程相反的, 因此称
为反渗透。反渗透过程必须具备两个条件, 一是操作
压力必须高于溶液的渗透压; 其二必须有高选择性
和高渗透性的半透膜。采用反渗透技术处理重金属
废水, 设备紧凑, 操作简单, 特别是能够实现重金属
的回收, 符合清洁生产的原则, 应用前景广阔[13]。
在压力作用下, 使废水中的重金属离子和溶剂
( 水) 分开, 滤液( 水) 透过滤膜到低压区排出, 废水中
重金属及微粒组分被膜截留, 而以浓缩液排出。因
此, 超滤膜具有选择性, 表面层的主要作用是形成具
有一定大小和形状的孔, 它的分离机理主要是靠物
理的筛分作用。
2.6 生物法[3, 5, 14, 15]
利用微生物或植物体的生理特性来处理重金属
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。进行了广泛的研究。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
化还有待进一步探究。
安鑫龙等[16]指出大型真菌对重金属的生物富集
作用以及利用大型真菌进行重金属生态修复的优
势,指出大型真菌种类、生态类型、富集重金属的生
物学特性及其遗传潜能、大型真菌菌丝体和子实体
的形态、部位、寿命以及结实间隔和环境因子等是影
响大型真菌吸收和积累重金属的主要因素。筛选富
集重金属功能强大、易于人工栽培、环境适应性强、
便于后处理的大型真菌是今后研究的重要方向。
重金属废水治理技术各种方法比较见表1。
3 重金属废水处理技术展望
3.1 处理成本低是重金属废水治理的主要发展方向
利用廉价吸附剂处理重金属废水[17]越来越受到
重视, 吸附法是一种常用来处理重金属废水的方法,
一些天然物质或工农业废弃物具有吸附重金属的性
能, 其来源丰富, 价格低廉, 因而在使用后不必再生,
可以直接处理掉, 大大降低了重金属废水的处理费。
生物吸附法[18]是指生物体借助物理和化学作用
吸附重金属离子。生物吸附重金属离子主要包括静
电吸引、络合、离子交换、微沉淀、氧化还原反应等过
程。生物吸附法的特点是在低浓度下, 重金属离子可
以被选择性地去除; 节能、处理效率高; 操作的pH
值和温度条件范围宽; 易于分离回收重金属; 吸附剂
易再生回用; 能利用从工业发酵工厂及废水处理厂
中排放出大量的微生物菌体, 用于重金属的吸附处
表1 重金属废水治理技术比较
化学沉淀法氧化还原法离子交换法吸附法膜分离法生物法
工作原理
经化学反应生成
沉淀物, 过滤和
沉淀等方法分离
使沉淀物除去
通过氧化、还原
反应使废水中
重金属离子向
更易生成沉淀
或毒性较小的
价态转换, 然后
再沉淀去除
金属离子与离
子交换树脂发
生离子交换而
去除重金属
吸附剂活性表
面对重金属离
子的吸附而去
除重金属离子
膜分离是以选择
透过性膜为介质,
待分离的原料在
某种推动力的作
用下( 如电位法、
压力差、浓度差
等) , 有选择地透
过膜, 从而达到分
离、提纯的目的
利用微生物或
植物体的吸引、
络合、离子交
换、微沉淀、氧
化还原反应生
理特性来处理
重金属废水
处理重金废水种类
重金属离子浓
度高
重金属离子浓
度高
重金属离子浓
度高
重金属离子浓
度低
重金属离子浓
度高
重金属离子浓
度低
运行费用高高高低高低
回收重金属情况不能不能能不能能能
二次污染情况会会不会不会不会不会
污水治理中国资源综合利用第2 期
24
- -
●
理, 在废物利用

的同时也解决了重金属污染的净化
问题。生物吸附法是目前处理重金属废水的一种行
之有效的方法, 特别是对于低浓度废水, 其优势明
显, 可达到以废治废的目的。
3.2 回收重金属, 是重金属废水治理的主要研究方
向
重金属废水中含有较多有价值的重金属元素,
如果将废水中的重金属回收, 不但解决了重金属废
水污染问题, 而且还有一定的经济效益。张永锋[17]采
用络合—超滤—电解集成技术处理重金属废水, 超
滤的浓缩液可通过电解回收重金属, 从而实现废水
回用和重金属回收的双重目的, 为重金属废水的根
治找到了新的出路。
广义上的植物修复技术[18]是指利用植物提取、
吸收、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥或地表、
地下水中有毒有害污染物技术的总称。目前有关植
物修复技术仍主要集中在无机污染( 重金属) 植物修
复上。重金属污染植物修复的内容主要包括植物萃
取、植物稳定、植物挥发、根系过滤和种苗过滤等。植
物修复技术与其他的技术相比具有技术和经济上的
双重优势, 实施较简便、成本较低和对环境扰动少。
植物不仅可以清除土壤中重金属污染物, 还可以从富
含金属的植物残体中回收贵重金属, 取得直接的经济
效益。缺点是治理效率较低, 不能治理重污染土壤。
参考文献
1 王绍文, 姜风有.重金属废水治理技术[M] .北京: 冶金工业出
版社,1993
2 贾燕, 汪洋.重金属废水处理技术的概况及前景展望[ J] .
中国西部科技:学术版, 2007( 4) : 10- 13.
3 徐灵, 王成端, 姚岚.重金属废水处理技术分析与优选[ J] .
广州化工, 2006, 34( 6) : 44- 46.
4 刘有才, 钟宏, 刘洪萍.重金属废水处理技术研究现状与发
展趋势[ J] .广东化工, 2005, 32( 4) : 36- 39.
5 张建梅, 韩志萍, 王亚军.重金属废水的治理和回收综述[ J] .
湖州师范学院学报, 2002, 24( 3) : 48- 52.
6 孙建民, 于丽青, 孙汉文.重金属废水处理技术进展[ J] .河北
大学学报, 2004, 24( 4) : 438- 443.
7 蒋建国.重金属废水处理药剂的开发与应用实验研究[ J] .大
连铁道学院学报,1998( 2) : 53- 57.
8 李贞.硅藻土的开发与应用[A] .第二届全国环境科学研究
生学术讨论会论文摘要, 1988( 2) : 91- 92.
9 Fushimi Hiromu.Zeolite applys in heavey meatals watewater[ J] .
Waseda Daigku Rikogaku Kenkyusho Hokoku, 1980, 89: 88-
101.
10 宋和付, 陈安国.膨润土吸附去除Zn2+、Cd2+的研究[ J] .材料
保护, 2001, 34( 9) : 40- 41.
11 韩润平, 石杰, 李建军, 等.生物材料对重金属离子的吸附
富集作用[ J] .化学通报, 2000( 7) : 12- 15.
12 续曙光, 李锁定, 刘忠洲.我国膜分离技术研究、生产现状及
在水处理中的应用[ J] .环境科学进展, 1997, 5( 6) : 72- 76.
13 吴昊,

张盼月, 蒋剑虹, 等.反渗透技术在重金属废水处理
与回用中的应用[ J] .工业水处理, 2007, 27( 6) : 6- 9.
14 沈晴, 解庆林, 王敦球.三种处瑚重金属废水的生物方法[ J] .
广西科学院学报, 2005, 21( 2) : 122- 126.
15 张京伟.利用微生物法处理重金属工业废水的探讨[ J] .内蒙
古环境保护, 16( 4) : 46- 47.
16 安鑫龙, 周启星.大型真菌对重金属的生物富集作用及生态
修复[ J] .应用生态学报, 2007, 18( 8) : 1 897- 1 902.
17 张永锋, 许振良.重金属废水处理最新进展[ J] .工业水处理,
2003, 23( 6) : 1- 5.
18 杨伟东, 潘守学.浅谈重金属废水处理技术及发展方向[ J] .
黑龙江环境通报, 2007, 31( 2) : 76- 77.
( 责任编辑/赵建国)
胡海祥: 第2 期重金属废水治理技术概况及发展方向污水治理
● 地方动态
从2008 年1 月开始, 江苏省境内污染源进入全
面普查阶段, 普查对象为排放污染物的工业污染源、
农业污染源、生活污染源、集中式污染治理设施和其
它产生、排放污染物的设施。
据了解, 通过这次污染源普查, 有关部门将获得
大量的污染源数量、行业和地区分布、主要污染物排
放量等数据。普查对工业源、农业源、生活源将按照
现场监测与物料衡算及排污系数计算结合, 技术手
段与统计手段相结合, 从技术上控制普查数据质量,
确保每一项数据都符合国家要求。省普查领导小组
办公室要统一组织污染源普查数据的质量核查工
作, 在各主要环节按一定比例抽样, 抽查结果作为评
估各地污染源普查数据质量的依据。
( 津音)