重金属在城市污水处理中的去除机理与工艺

王芳

摘要：重金属具有极强的毒性和致癌性，城市污水处理厂中的重金属已成为污水资源化利用的重要威胁，因此，去除城市污水中的重金属是十分必要的。本文以研究重金属在城市污水处理为研究点，介绍了当前城市重金属污水概况，提出从化学法、物理化学法和生物化学法三种方法上入手，对城市污水中的重金属进行去除，对于去除有害金属，保证水资源使用安全具有一定的指导意义。

关键词：重金属；城市污水；处理；去除机理；工艺

引言：随着我国现代工业化和城市化建设的不断推进，城市的生产生活用水需求量越来越大。同时，城市的工业废水和生活污水的排放量也越来越大，很多重金属及其他有害污染物也随着污水的排放进入水环境中，导致城市污水中的重金属等有害物质越来越多。重金属与其他污染物不同，城市污水中的重金属具有加强的隐蔽性，同时还具有长期性、不可逆转性、生物积累性等特点。从目前的情况来看，城市污水中的重金属主要来源于城市工业区的化工厂、有色金属加工厂等，同时人们日常使用的颜料、油漆、烟草及特殊医药等都含有重金属，因而在城市污水中常含有一定量的重金属，随着污水的大量排放，对当地的地下水造成严重的污染，同时也将对人体健康造成极大的危害。因此，对城市污水中的重金属进行处理是非常有必要，本文就针对当前城市重金属污水概况进行简单介绍，并对重金属在城市污水处理中的去除机理与工艺进行了简单的探讨。

1.城市重金属污水概况

近年来，我国对环境污染的治理力度不断加大，有关环境污染的管理制度及法律规范不断完善，并按照相关规定严格实施。对于城市工业废水和城市生活污水的排放标准做了严格的要求，同时在污水处理技术上也不断采用更加有效的方法与工艺，使得我国在城市污水中的重金属污染得到了一定的控制。虽然在整体治理上城市污水的重金属含量已达到过国家标准，但是对于一部分工业生产技术较为落后的城市，其排放的污水中重金属含量远远超过国家规定的排放标准，对当地居民的生产生活带来了极大的危害。根据相关资料显示，当前城市大量镀锌管道的使用导致我国大部分城市污水中zn的含量较高：cr和cu在城市污水中的含量与当地工业类型有关，在不同的城市，其在污水中的含量差异较大；城市污水中的cd含量普遍很低，这主要是因为cd对人体危害极大，国家对其有着更加严格的排放标准。当前我国城市污水处理厂对重金属的出去起到了一定的作用，但是不同污水处理厂在重金属的去除机理与工艺上存在较大的差异，污水处理厂的重金属去除率为14%-95%，对重金属的去除差异较大，通常zn、cu的去除率较大，而对于Pb、cd的去除率都较低。

2.重金属在城市污水处理中的去除机理与工艺

目前，我国对污水中重金属处理方法主要有：化学处理法、物理化学处理法及生物化学处理法三大方法，通过采用这三大方法能够有效去除污水中的重金属。

2.1化学法。所谓化学法，就是利用相关的化学反应使污水中的重金属离子形成一种不溶于水的重金属化合物，并结合相应的沉淀、分离、过滤等措施去除污水中的重金属。常见的化学处理法有以下几种：（1）铁氧化法，该方法主要是在污水中计入一定量的铁盐，使污水中的各种重金属离子与其发生氧化反应形成不溶于水的铁氧体粒子，经沉淀处理便可把污水中的重金属离子去除掉。铁氧化法不仅能够去除多种重金属离子，而且不会对处理的水体造成二次污染，其处理方法简单，该方法最大的缺点就是速度慢，所需的处理时间较长。（2）中和沉淀法，该方法主要是通过在污水中加入碱中和剂，中和剂可以重金属离子发生反应生成低溶解度的碳酸盐或氢化物等，再经过沉淀处理便可以使污水中的重金属离子得到去除。中和沉淀法虽操作简单，但是其沉淀处理时沉渣量较大、含水率高，且该方法会对水体造成较为严重的二次污染。（3）钡盐沉淀法，该方法主要是针对污水中的cr离子，在污水中加入钡盐，可使其与cr离子发生反应生成可沉淀物铬酸钡。目前常用的钡盐主要有Baco。和BacI两种，这两种钡盐各有优缺点，若采用Bacl钡盐，反应速度快，但是处理后的水中C1离子含量较高，不利于回收，而采用Baco；钡盐，其反应速度较慢，但是其处理可进行回收利用。

2.2物理化学法。在污水重金属污染的处理中，常用的物理化学法主要有以下几种：（1）离子交换法，该方法是通过无污染的离子与污水中重金属离子交换反应，以达到去除重金属的目的。离子的交换反应需要在液相电解质和固相离子交换剂间进行。使用该方法可对大容量污水进行处理，还可以对反应后的重金属进行回收利用，同时，该方法不会对水体造成二次污染，但是离子交换反应的周期比较长，所需的费用也較高。（2）吸附法，吸附法是利用具有一定活性表面的吸附剂对污水中的重金属离子，目前常用的重金属吸附剂有活性炭以及浮石、蛇纹石、硅藻土等新兴吸附剂。对于吸附法，可溶液调解为碱性，由此可使重金属离子形成溶解度低的金属氢氧化物，从而提高重金属的吸附性能。（3）膜分离法，该方法利用一定的外界压力，使污水通过特殊的半透膜，将重金属离子等污染物截留而使水分子透过，以达到净化污水的目的。

2.3生物化学法。生物化学法主要是针对传统化学法和物理化学法存在的一些问题，通过植物或微生物的吸收、絮凝、积累等作用，以更加高效、更低的成本去除污水中的重金属。近年来，由于生物化学法具有材料丰富、成本低、效果良好等优点，在污水重金属污染去除工艺中备受关注。目前常用的生物化学法有：（1）生物絮凝法，该方法主要是利用微生物以及其代谢物对污水中的重金属进行絮凝沉淀的处理方法。除污所需的絮凝剂是由就是微生物自身或其代谢的产物，且经研究发现，大多数微生物都具有一定的絮凝功能，其中霉菌、酵母菌、放线菌、细菌等都是当前絮凝效果较好的微生物，仅需较少的成本就可以获得大量的微生物。（2）生物吸附法，该方法主要是借助一定的化学作用利用生物吸附重金属离子，以此除去污水中的重金属离子。

3.结论与展望

随着城市化的不断推进，不同城市的重金属污染情况也各不相同，因此，我们应根据实际情况选取更加合理的处理方法，处理不同种类的重金属污染。随着我国生物技术的不断发展，生物污水处理的机理与工艺具有极大的发展潜力。