重金属废水真的很难处理吗？

近日，福建省晋江市人民法院以污染环境罪判处被告人施某群有期徒刑七个月，并处罚金人民币一万元。同时，判决禁止被告人施某群在三年内禁止从事相关职业。

据悉，施某群为当地拉链厂经营主，在被生态环境部门查处后，依旧继续开展生产不思悔改，直排超过国家污染物排放标准10倍以上的含锌废水。


01 利益开道、屡查屡犯！


直排重金属废水超标30.4倍

2022年4月以来，被告人施某群在未取得环境影响评价手续、未购买相关排污设施的情况下，组织工人将去油清洗拉链头产生的废水通过车间外排口，直接排入化粪池，与生活污水混释后排入市政管网。

同年5月21日，晋江生态环境局发现上述违法排放的废水已通过化粪池泄露至晋江阳溪。经检测，车间外排口淤积废水中锌浓度152mg/L，超标30.4倍。

同时，还查明被告人施某群所经营的车间曾因未办理环评、环保验收手续被责令停止生产，限期拆除超环评的生产工序。

法院审理认为，被告人施某群违反国家规定，排放超过国家污染物排放标准十倍以上的含锌污染物，严重污染环境，其行为已构成污染环境罪。

此外，在未办理环评审批手续，未建设配套污染防治设施的情况下，被告人施某群在被生态环境部门查处后，仍继续开展生产，直排重金属超标的废水。


02 低成本、高去除率！


重金属废水新旧处理工艺对比

回到文章开头，环保和利益真的无法平衡吗？关于重金属废水，选择合适的处理方法往往可以用较低的成本费用实现高去除效率。

1、以化学沉淀法为代表的传统典型工艺

传统的处理方法是向废水中添加沉淀剂，发生化学反应生成溶解度低的物质，使废水中溶解的重金属转变为不溶性重金属化合物，并通过沉淀或上浮将其从废水中去除。

根据投加的试剂，最常用的有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体法。

1）氢氧化物沉淀法

优点：技术成熟、投资少、管理方便、 设施运行稳定。
缺点：若pH调制不当会使沉淀的重金属再次溶解；对低浓度重金属去除效果不好；沉淀体积大、含水率高、过滤困难；由于要投加药剂，使处理成本高。

2）硫化物沉淀法

优点：沉淀反应速度较快；沉淀物溶解度低，适合选择性处理重金属离子并实现重金属离子的回收。
缺点：需严格控制反应条件，pH大多为8，否则反应效果欠佳；硫化物本身在水中残留，过量时易形成水溶性多硫化物，遇酸生成硫化氢气体，从而造成二次污染。

3）铁氧化法

优点：技术成熟、应用较广；废水中的重金属离子与铁盐生成稳定的铁氧体共沉淀物，设施运行稳定；管理方便。
缺点：处理时间较长，对温度要求较高（约70℃），不适用于处理较大规模的重金属废水。

虽然化学沉淀法被广泛应用于重金属废水的处理中，但其会产生大量的富含重金属的沉淀物，如处置不妥会产生二次污染。

2、新兴的重金属废水处理工艺

传统处理工艺处理效果好，技术成熟，但在实践中存在诸多缺陷。比如，由于受到经济和技术上的一些限制，以化学沉淀法为代表的传统重金属废水处理工艺不适于处理大流量的工业废水，如金属冶炼废水。

将传统的化学处理技术，结合生物处理技术， 能很好地弥补传统处理工艺的不足。

1）微电解生物法

与物理吸附法相比，生物吸附法是利用生物体特有的化学结构和化学特性吸附重金属废水中的重金属离子，再利用固液两相分离的形式将重金属去除。

如果重金属废水中的重金属浓度比较低，生物吸附法能够在短时间内完成对重金属的处理。

同时，生物吸附法对于重金属废水的酸碱度和温度的敏感性比较弱，表现出了较强的适应性。与物理吸附剂相比，生物吸附剂能够直接从自然界中获取，来源更为广泛。

常见的吸附剂包括腐殖酸、海泡石等。但这些吸附剂对多种重金属元素会表现出一定的选择性，通常只能吸附其中的一种或者几种重金属。

2）生物化学法

生物化学法是利用微生物对重金属废水进行处理，加入化学试剂作为沉淀剂，将可溶性金属离子转化为不溶性化合物进行去除。

其中，硫酸盐生物还原法是一种典型的生化法。

生化法处理组合工艺目前被应用于处理电镀废水，其核心物质即复合微生物菌胶团，同时具有静电吸附、价态转化、络合螯合、生物絮凝、缓冲pH值五大功能，对六价铬等重金属离子具有很强的价态转化作用，形成的菌胶团性质稳定且具有良好的沉降性，使废水得到稳定处理。

电镀废水因镀件和工艺的不同，产生的污染物种类也不同，且浓度差异较大、成分复杂，除含有大量的重金属离子外,还含有有毒物质氰化物。

近年来，随着国内电子制造业的快速发展，产生了大量的电镀废水，科研工作者对高浓度电镀废水处理方法研究甚多，产生了多种工艺，如化学法、电解法、离子交换法、电渗析法等，这些工艺不同程度地存在着工艺复杂、能耗大、运行成本高、处理设施占地面积大、有二次污染等弊端。

而生化处理具有成本低、效率高、操作管理简单、无二次污染等优点。通过基因工程、分子生物学等新技术的应用，可以使生物具有更强的吸附性、絮凝性和适应性，使生化联合处理工艺具有更广阔的发展潜力。

3）生物吸附法

生物吸附原理是利用生物的化学结构和组成特性吸附溶解在水中的金属离子，通过固液两相分离去除废水中的重金属离子。

该法在低浓度情况下，具有选择吸附重金属能力强，处理效率高，操作的pH值和温度范围宽，易于分离回收重金属，成本低等特点。

生物吸附剂因其来源广泛、价格低廉、吸附能力强、易分离回收重金属等优点而得到广泛应用。

例如，腐殖酸是一种相对便宜的吸附剂。通过合成腐殖酸树脂，成功地处理了含铬、镍废水；再如，海泡石是一种含镁的天然纤维状水合硅酸盐黏土，对废水中的镍、钴、铅、铜、镉等重金属离子具有良好的吸附作用，对高浓度重金属的吸附性能更为显著。

在实践中，生物吸附法也存在一些缺陷。比如：

吸附效应的能力，很容易受到环境因素的影响；微生物通常是选择性地吸附重金属，废水中常含有多种重金属，使微生物的吸附特性受到影响甚至影响到微生物的生长繁殖。

4）生物絮凝法

这种处理方法是利用微生物的代谢产物处理重金属废水，这些代谢产物可以使重金属离子形成絮凝沉淀，最终被析出。

实践证明，有效的生物絮凝作用可以使活性污泥表现出较强的沉降和脱水性能，同时还可以对重金属废水处理后的水质进行优化。

生物絮凝剂具有生物分解性，不会对水体环境造成二次污染，同时它们的来源比较广泛，目前已经发现自然界中有17种微生物都可以表现出絮凝作用。

但由于生物絮凝剂具有一定的活性，保存起来比较困难，因此难以进行大规模生产。

在未来发展过程中，可以通过基因工程对这些微生物进行驯化，培育出具有特殊功能的新菌株，用于特定重金属废水的高效处理。

5）植物修复法

植物修复法是利用植物体对重金属的转移和富集作用来达到重金属废水处理的效果。除了能够处理被重金属污染的水体外，植物修复法还可以处理被重金属污染的土壤。

在实际应用过程中，工作人员会将废水中的元素输送到植物的根系等位置，或者使其聚集到植物体的枝条上，在完成处理之后再去除这些根系或者枝条，这并不会影响植物体的正常生长，而且还可以降低重金属废水中重金属的浓度。

目前，在矿山生态系统修复、人工湿地环境重金属废水处理等领域，植物修复法都表现出了明显的优势，得到了广泛的应用。

近年来，研究人员还通过盆栽试验对重金属的整个迁移过程进行了追踪，得到了重金属浓度在不同阶段的变化规律和去除规律，并在此基础上对植物体的修复能力进行了计算，使重金属废水处理变得更为有效和精准。


03 2种方式、3个方向！


重金属废水资源化利用

目前，重金属废水资源化主要是指废水资源化和重金属资源化，其主要方式是以膜分离为基础联合化学法和电化学等工艺。

一般来说，重金属废水资源化主要包括2种方式：

◎ 直接用膜处理废水，浓缩液通过电解回收重金属。

可直接电解浓缩液实现重金属回收，但原水未经处理，离子浓度较高、负荷较大，需要多级膜处理才能使出水达标。

◎ 先向废水中投加沉淀剂除去部分重金属离子，再通过膜处理提高出水质量。
由于先形成部分沉淀使得膜负荷降低因而出水易于达标，但产生的沉淀增加了重金属回收的难度。

综上所述，这2种方式各有优劣和侧重，前者便于重金属回收，后者易于出水回用。

案例1、膜集成技术处理含铜废水

通过膜集成技术（超滤、反渗透、离子交换等）处理含胶体、重金属（Cu2+）的工业废水，处理后的水中Cu2+浓度可由原来的140.1mg/L降到1.58mg/L，导电率降为5.9μs/cm，出水水质达到生产用水要求。

所产生的浓缩废水经回收浓缩系统（RO）后进入萃取系统，最后通过电解回收铜，实现废水处理的闭路循环。

通过4年多的实际运行，该工艺可以实现含铜工业废水循环利用，每年可回收电解铜100t。

案例2、高效固液分离－重金属废水处理及资源化技术

有公司开发新型高效固液分离（JDL）－重金属废水资源化处理新技术，JDL处理器具有固液分离、污泥浓缩、金属回收的功能。

该技术无需添加PAM，并且采用JDL高效固液分离，可解决RO膜堵塞的难题。

据了解，某产业园使用该技术处理线路板废水。运行显示，其对废水中的铜、镍、铬、锌等去除率可达到99.6%以上，其中进水的Cu2+浓度由26.38～103.49mg/L下降至0.14～0.23mg/L，产生污泥中铜质量分数高达55%～60%，且污泥中的杂质金属（铁、铝）等较少。

因此，该技术可实现废水的回用和重金属的回收。

案例3、混凝沉淀/膜处理组合工艺处理蓄电池废水

采用混凝沉淀/膜处理组合工艺处理蓄电池生产废水，其规模为5.0m3/h，进水pH为2～4，铅、镉含量分别为10、5mg /L。

运行结果表明，混凝沉淀能除去废水中大部分的重金属离子，再结合膜处理工艺可确保出水铅浓度低于0.3mg /L，镉浓度低于0.02mg/L，保证回用率达70%以上。

半年多的实际运行结果表明，采用该组合工艺处理废水效果稳定、抗逆性强，具有良好的工业应用价值。