水体重金属污染治理技术研究进展

第20卷第3期2010年6月中国环境管理干部学院学报J OU RNAL O F EMCC Vol.20No.3J un.2010

10.3969/j.issn.10082813X.2010.03.018

收稿日期:2010203230

作者简介:张坤(1976-),男,四川泸州人,1999年毕业于四川大学环境监测专业,注册环评工程师,长期从事环境监测与评价工作。

水体重金属污染治理技术研究进展

张　坤,罗　书

(泸州市环境保护监测站,四川　泸州　646000)

摘　要:随着工业的发展和人口的不断增加,重金属废水排放量增加。有毒重金属对环境的严重威胁正逐渐成为全球性问题,不仅对环境造成危害,还威胁着人类的健康。介绍了水体重金

属污染现状及危害,综述了目前国内外治理水体重金属污染主要技术的研究进展,指出了微生物治理重金属污染水体的良好应用前景。关键词:重金属;水体污染;微生物治理中图分类号:X52 文献标识码:A 文章编号:10082813(2010)0320062204

Progress in T echnology Study of

H eavy Metal Pollution Control in W ater Body

Zhang Kun ,L uo Shu

(L uz hou Envi ronment al M onitori ng S tation ,L uz hou S ichuan 646000)

Abstract :Wit h t he develop ment of indust ry and t he increase of pop ulation ,more and more wastewater containing heavy metal is let out.The serious t hreat of toxic heavy metal pollu 2tion to t he environment is becoming a global p roblem.It is not o nly harmf ul to t he environ 2ment ,but also a t hreat to human healt h.This paper introduced t he p resent sit uation and t he harm of heavy metal pollution of water body ,and summed up current research t rends of con 2t rolling technique for heavy metal pollution of water body at home and abroad ,t hen pointed t hat t he microorganism t reat ment techniques is promising in t he p ractical field.K ey w ords :heavy metal ;pollution of water body ;microorganism t reat ment techniques

国际上自上世纪60年代开展水体重金属污染的研究,而我国对水体重金属污染的研究始于上世纪80年代。环境中常见的重金属污染物质有:汞、镉、铅、铬以及类金属砷等毒性显著的元素,也包括锌、铜、钴、镍、锡等毒性一般的元素,以及放射性重金属铀、镭、钍等。工矿业废水、生活污水等未经适当处理即向外排放,污染土壤和废弃物堆置场受流水作用,以及富含重金属的大气沉降物输入,都会使水体重金属含量急剧升高,导致水体受到重金属污染,进而严重威胁人类和水

生生物的生存[1～2]。据联合国世界卫生组织统计,由于全球工业污染,世界上约80%的人口饮用水无法达到卫生标准。在已知的人类疾病中70%～80%与水污染有关[3]。1　水体重金属污染现状及危害

我国水体重金属污染问题已十分突出。江

河湖库底质污染严重,重金属污染率高达81%[4]。根据对我国七大水系中水质最好的长

江的调查,其近岸水域已受到不同程度的重金属污染,Zn 、Pb 、Cd 、Cu 、Cr 等元素污染严重,而亲硫

2010年第3期张　坤　罗　书　水体重金属污染治理技术研究进展63

元素如Cd、Pb、Hg、Cu的潜在活性大,易参与环境中各类物质的反应[5]。21个沿江主要城市中,攀枝花、宜昌、南京、武汉、上海、重庆6个城市的重金属累积污染率已达到65%[6]。

国外水体重金属污染现状也不容乐观。早在20世纪50年代,日本就曾出现由于汞污染引起的“水俣病”和镉污染引起的“骨痛病”事件;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[7]。可见,水体重金属污染已成为全球性的环境污染问题。

重金属污染物进入水生生态系统后对水生植物和动物均产生影响,并通过食物链发生富集,引起人体病变,危害人类健康。

2　水体重金属污染治理修复方法

水体重金属污染的日趋严重已引起全社会的关注,除严格控制各种污水的排放外,另一项重要工作就是采取有效措施治理、净化被污染的水体,并实现废水的再生回用。

2.1　物理方法

2.1.1　蒸发法

蒸发法的原理是通过使水蒸发而浓缩电镀废水,工艺成熟简单,可实现水的回用和有用重金属的回收,但耗能大,杂质含量高,会严重干扰重金属资源回收。

2.1.2　换水法

换水法是将被重金属污染的水体移去,换上新鲜水,水量一般要求较小,应用局限性明显。

2.1.3　稀释法

稀释法就是把被重金属污染的水混入未污染的水体中,从而降低重金属污染物浓度。此法适于轻度污染水体的治理。当重金属污染物在这些水体中的浓度达到一定程度时,生活在其中的生物就会受到重金属的影响,发生病变和死亡等现象。所以这种处理方法目前渐渐被否定。2.2　化学方法

2.2.1　化学沉淀法

化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物,通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除,包括中和沉淀法、中和凝聚沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法、铁氧体共沉淀法等[8～9]。产生的沉淀物必须很好地处理与处置,否则会造成二次污染。泸州市环境监测站对某厂中和沉淀法处理含铜、锌、镍废水监测结果见表:

表1中和沉淀法处理金属废水结果

项目名称Cu Zn Ni 处理前(mg/L) 6.87 2.970.76

处理后(mg/L)0.360.100.005

处理效率(%)94.896.699.3

2.2.2　电解法

电解法是利用金属离子在电解时能够从相对高浓度的溶液中分离出来的性质,主要用于电镀废水的处理。缺点是耗能大,废水处理量小,不适于处理较低浓度的含重金属离子的废水。

2.3　物理化学方法

2.3.1　吸附法

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,可降低重金属废水的处理费用。但由于存在后处理问题,限制了它们的工业化应用。

2.3.2　离子还原法、离子交换法

离子还原法是利用化学还原剂将水体中的重金属还原,将其形成难以污染的化合物,从而降低重金属在水体中的迁移性和生物可利用性,减轻危害。离子交换法是利用重金属离子交换剂与污染水体中的重金属物质发生交换作用,从水体中把重金属交换出来,达到治理目的。这类方法处理费用较低,操作人员不直接接触重金属污染物,但适用范围有限,容易造成二次污染。

此外,应用于重金属污染水体治理的物理化学方法还包括溶剂萃取法、膜分离技术法等[10]。

2.4　集成技术

为实现废水回用和重金属回收,可采用集成技术处理重金属废水。张永锋[11]采用络合—超滤—电解集成技术处理重金属废水(图1)。研究结果表明,在试验的最佳条件下,重金属可达到100%的去除,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出路

。

图1　络合—超滤—电解集成过程原理