重金属废水污染及其处理方法研究

李海芹，王 静

（1.江苏虹善工程科技有限公司，江苏 苏州 215000；2.昆山市鹿城环保技术有限公司，江苏 昆山 215300）

随着经济的发展和工业化的不断推进，工业污染物的排放日益增多，使得生态环境遭到不同程度的破坏，直接或间接地危害人类的健康和其他生物的生存。工业污染包括重金属污染和有机化合物污染。有机化合物污染对自然的危害性较小，容易降解；重金属污染却很难降解，对生态环境危害极大。因此，人们必须综合运用各种污水处理方法，解决重金属废水污染问题。

1 重金属污染的来源

重金属废水产生的途径比较广泛，废水中重金属的种类、含量也不尽相同，这是由不同的生产行业决定的。重金属废水污染主要来自矿山、冶炼、电解、电镀、农药、医药、油漆、颜料等企业排出的废水，工业废水的乱排乱放、过度排放和没有及时处理导致自然水体被污染。当前，工业发展的多样化导致污染排放物的多样化，加大了污染处理的难度。重金属不能分解破坏，人们只能转移它们的存在位置和转变它们的物理和化学形态[1]。例如，经化学沉淀处理后，废水中的重金属从溶解的离子形态转变成难溶性化合物而沉淀下来，从水中转移到污泥中；经离子交换处理后，废水中的重金属离子转移到离子交换树脂上，经再生后又从离子交换树脂转移到再生废液中。

2 重金属污染的危害

2.1 重金属污染给人体带来的危害

重金属污染对人体的危害包括直接危害和间接危害，直接危害主要途径为饮用被污染的水源，水源中的重金属会抑制人体内的酶，造成细胞质中毒，损伤人体神经，严重损伤人体的解毒器官，造成急性中毒等[2]。间接危害主要途径为被重金属污染的水源通过灌溉，污染农田、蔬菜、果园等。此外，重金属也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝类体表吸附，它们最终会通过食物链进入人体，危害人体健康，造成人体缺乏各种维生素和其他必需的营养物质，使得人体免疫力低下，易生病，增加婴幼儿畸形的风险。

2.2 重金属对水生植物的危害

重金属通过污水排放污染自然水体，同时污染和损伤水中植物，主要表现在抑制植物的光合作用和呼吸作用，减少植物酶的活性，造成植物生长迟缓，最终导致植物萎缩死亡。例如，水生植物羊角、月牙藻受重金属锌的影响较为明显，绿藻容易受重金属镉的影响，这会造成光合作用下降，诱导硝酸还原酶的活性，破坏抗氧化防御系统。

2.3 重金属污染对水生动物的危害

重金属污染水体后，对水生动物生存产生直接的、较为严重的损害，影响水生动物的生长发育和新陈代谢。例如，过高浓度的重金属，会造成海水中的鱼类中毒，使其身体呈现挣扎状，继而死亡；水体中铅、锌、铜含量较高，会引发乌龟胚胎发育畸形。此外，水中的重金属还会造成水生动物基因突变，影响后代的繁衍和发展。

3 重金属废水污染的处理方法

总体来说，重金属废水污染的处理有两种方法，一是从源头上解决水污染排放问题，禁止工业企业排放含有过量重金属的废水，避免水体产生重金属污染；二是加强污水处理工艺的研究，投入高成本、高技术，引进高端设备和专业人才，从而减少水体中重金属的含量。下文就第二种方法进行具体细分和研究。

3.1 沉淀和絮凝

顾名思义，沉淀就是通过静置，将水中的大颗粒污染物和水分离，或者在水中加入硫化物沉淀剂，加速水和污染物的分离，然后筛选、过滤出大颗粒污染物，达到初步处理水污染的目的，这是最简单、成本较低的一种方法，它和沉淀都属于物理方法。絮凝也是较为简单、常规的污水处理方法，通过在水中加入絮凝剂进行污染物和水的分离。操作方法同沉淀，该方法核心就在于絮凝剂的材料，普通的选用铁盐和铝盐做絮凝剂，木质素磺酸盐是一种改进后的絮凝剂。人们可以在絮凝剂中加入羧酸基、磺酸基等基团，改进絮凝剂的效果，使得絮凝效果更加明显[3]。

3.2 吸附法

吸附法是利用多孔性固态物质吸附水中污染物来处理废水的一种常用方法，主要有三种具体的操作方法。第一种是活性炭吸附，活性炭分为很多种，包括颗粒活性炭、粉状活性炭、活性炭纤维、炭分子筛、含碳的纳米材料。根据不同的污染处理需求，人们可选择不同类型的活性炭，这种方法较早用于污水处理，是一种较为成熟的方法。第二种为矿物吸附剂，人们将改进后具有吸附功能的天然矿物用于污水处理，目前运用较为普遍的是膨润土改良后的钙基膨润土等[4-5]。第三种是天然吸附剂，常用的吸附材料包括利用悬浮交联和复合制备得到的壳聚糖树脂吸附剂和壳聚糖活性炭复合吸附剂[6]。

3.3 离子交换法

离子交换法是一种化学处理方法，常见的化学处理方法还包括反渗透法、电解法、膜分离法等，但是这些方法成本高，操作困难，极易产生二次污染，所以本文重点探讨离子交换法。离子交换法运用离子交换树脂和螯合树脂与水中的重金属离子进行交换，达到去除水中重金属离子的效果。其中，离子交换树脂和螯合树脂是以泥炭、木质素、纤维素等为原材料制成的，可去除水体中的重金属离子。离子交换树脂和螯合树脂的区别就在于螯合树脂多了一种优点，即有机试剂的高选择性。离子交换纤维具有比表面积大、传递距离短、吸附和解吸速度快等优点，是一种新型纤维状吸附与分离材料，引入磺酸基团的强酸性阳离子交换纤维，最大Pb2+吸附容量可达105.5 mg/L[7]。

3.4 微生物法

微生物法是指利用人为培养和训练后的细菌、真菌等微生物，清除水中的重金属离子。在优化的条件下，微生物通过生物还原反应将重金属离子还原或吸附成团沉淀，然后将形成的沉淀清除。此外，形成沉淀的细菌、真菌等可以利用盐酸或EDTA等处理解吸，还可以用氢氧化钠溶液恢复其吸附能力[8]。微生物吸附技术由于清洁环保、未来基因技术的发展等因素，应用和发展前景非常广泛。

3.5 植物和动物修复法

植物修复法是利用绿色植物的吸收、吸附和转移等方式，实现水中重金属污染的转移和清除。其主要应用的植物包括凤眼莲、水芹菜、香蒲、芦苇、香根草等，通过特定的植物来转移和治理重金属污染，不会对特定的植物造成损伤，也不会对生态环境造成影响。该种方法具有环保、成本较低、易于操作等特性，在世界范围内获得了较为广泛的应用。

动物修复法的特定动物包括水体底栖动物中的贝类、甲壳类、环节动物等，如三角帆蚌、河蚌。这些动物对水体中的重金属具有富集作用，可达到净化水中重金属的目的。但此法处理周期长，成本高，可选择的动物品种较少，因此应用范围较窄。

4 结语

重金属废水的治理过程是一个漫长而艰辛的过程，既不是一蹴而就的，也不是一帆风顺的。但是，这并不意味着人们可以消极应对，人们要积极发挥主观能动性，为重金属污水的治理贡献一份力量，这样才能实现重金属污水的治理，才能实现山清水秀、人与自然和谐共处。

1 孙 莉，任芸芸，孙玉寒.水体重金属离子处理防治方法研究进展[J].科技信息，2010，（27）：10058-10059.

2 任 义，王 磊，狄 雅.氨氮废水处理技术进展综述[J].西安文理学院学报（自然科学版），2008，11（3）：90-93.

3 刘佳佳，康 勇.绿色试剂——天然高分子絮凝剂的研究与利用进展[J].化学工业与工程，2005，22（6）：476-481.

4 李梦耀，车红荣.膨润土的改性研究及在污水治理中的应用[J].长安大学学报（建筑与环境科学版），2004，21（2）：42-45.

5 朱一民，王忠安，苏秀娟，等.钙基膨润土对水相中铜离子的吸附[J].东北大学学报（自然科学版），2006，27（1）：99-102.

6 李 江，甄宝勤.吸附法处理重金属废水的研究进展[J].应用化工，2005，34（10）：591-594.

7 郭 嘉，陈延林，罗 晔，等.新型离子交换纤维的应用研究及展望[J].高科技纤维与应用，2005，30（6）：35-38.

8 徐 阳，王增长.厌氧生物处理法处理生活与工业废水的研究与发展[J].科技情报开发与经济，2007，17（31）：119-120.