水體重金屬污染治理課件

水體重金屬污染治理

云南曲靖鉻渣污染事件2011年8月，云南曲靖陸良化工實業(yè)有限公司將5222.38噸重毒化工廢料鉻渣非法傾倒，導致珠江源頭南盤江附近水質受到嚴重污染，附近農村77頭牲畜死亡，并對周圍農村及山區(qū)留下長期的生態(tài)風險。

血鉛超標事件頻發(fā)不止2009年、2010年多地曝出的血鉛超標事件，在2012年繼續(xù)蔓延。1月，安徽懷寧縣高河鎮(zhèn)新山社區(qū)檢測出228名兒童血鉛超標；3月，浙江臺州市路橋區(qū)峰江街道上陶村檢測出172人血鉛超標，其中兒童53人。浙江湖州市德清新市的海久電池股份有限公司被曝造成332人血鉛超標，其中兒童99人；5月，廣東省紫金縣的三威電池有限公司被曝造成136人血鉛超標，其中達到鉛中毒判定標準的59人；9月，上海康橋地區(qū)25名兒童被測出血鉛超標。導致上述血鉛超標的污染源，幾乎全是蓄電池企業(yè)。

廣西龍江河鎘污染事件

2012年1月15日，因廣西金河礦業(yè)股份有限公司、河池市金城江區(qū)鴻泉立德粉材料廠違法排放工業(yè)污水，廣西龍江河突發(fā)嚴重鎘污染，水中的鎘含量約20噸，污染團順江而下，污染河段長達約三百公里，并于1月26日進入下游的柳州。這起污染事件對龍江河沿岸眾多漁民和柳州三百多萬市民的生活造成嚴重影響。截至2月2日，龍江河宜州拉浪至三岔段共有133萬尾魚苗、4萬公斤成魚死亡，而柳州市則一度出現(xiàn)市民搶購礦泉水情況。

。。。。。。。。。水體中重金屬污染源工業(yè)污染源排放廢舊電池的污染城市化的問題重金屬的危害（一）對水生植物的影響主要表現(xiàn)在改變運動器的細微結構，抑制水生植物的光合作用、呼吸作用以及酶的活性，使核酸組成發(fā)生變化，細胞體積縮小和生長受到抑制等。例如重金屬Cd能破壞某些綠藻的葉綠素，引起光合作用下降，還對斜生柵藻和蛋白核小球藻呼吸作用產生影響，抑制蘋果酸脫氫酶活性。（二）對水生動物的影響重金屬進入水體后，對水生動物的生長發(fā)育、生理代謝過程產生一系列的影響。例如海水重金屬離子（Cr6+）含量超過一定濃度便會引起文昌魚中毒，使其身體漸成彎曲狀而死亡。此外，重金屬還將影響到水生動物的遺傳表達。如鉛、鎘混合重金屬對鯽魚DNA合成的抑制。（三）對人體健康的危害重金屬對人體的危害，一方面通過直接飲用造成重金屬中毒而損害人體健康；另一方面，間接污染農產品和水產品，通過食物鏈對人體健康構成威脅。此外，重金屬還能抑制人體化學反應酶的活動，使細胞質中毒，從而傷害神經組織，還可導致直接的組織中毒，損害人體解毒功能的關鍵器官——肝、腎等組織。現(xiàn)在汞、鉛、鎘等重金屬以及砷，已被列為劇毒物進行重點防治。河流稀釋和換水法化學混凝、沉淀法離子還原法離子交換法生物修復法植物修復法動物修復法微生物和藻類修復法電動力學修復法生物膜修復法對水體重金屬污染的修復對水體重金屬污染的源頭控制

水體重金屬污染的防治對策吸附法物理法化學法（一）對水體重金屬污染的源頭控制

一旦水體被污染，將會對整個生態(tài)系統(tǒng)產生巨大的影響，并且對污染水體的凈化將耗費大量的人力、物力。因此，首先要采取源頭控制的對策，預防水體的污染。

一方面要加強法制建設，依法管理水資源。另一方面查明污染源，對排污總量加以限制，遏制水污染不斷惡化的趨勢，對采礦點、冶金部門等，更要嚴格監(jiān)督、管理和控制，同時改革生產工藝，不用和少用毒性大的重金屬，采用合理的工藝流程，科學管理和操作，減少重金屬用量和隨廢水流失量，加強以流域為單元的水資源管理和水源地保護。2.物理化學吸附法

物理化學吸附法主要是通過吸附材料的高表面積的蓬松結構或者特殊官能基團對水中重金屬離子進行物理吸附或者化學吸附的一種方法。該方法用到的吸附劑包括活性炭、膨潤土、沸石、殼聚糖，以及廉價吸附劑—工農業(yè)廢棄物等?；钚蕴垦b備簡單，吸附能力強，去除效率高，在廢水治理中應用廣泛，但活性炭再生效率低，處理水質很難達到回用要求，一般用于電鍍廢水的預處理；膨潤土是以蒙脫石為主要礦物的粘土巖，有巨大的表面積，因而具有巨大的吸附能力。研究發(fā)現(xiàn)，沸石可以處理含Cr、Cd、Pb、Ni、Zn、Cu等重金屬離子的廢水；殼聚糖分子中含有很多氨基和羥基，可與大多數(shù)過渡金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物，對Mn2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+和Ag+等金屬離子都有很強的去除能力；工農業(yè)廢棄物粉煤灰、工業(yè)污泥、米糠、稻殼、麩皮、花生殼等均可有效地去除。

電滲析法是在直流電場的作用下，溶液中的帶電粒子選擇性地透過離子交換膜的過程，電滲析膜裝置同時包含有一個陽離子交換膜和一個陰離子交換膜。

反滲透是滲透的逆過程，它主要是在壓力的推動下，借助半透膜的截留作用，迫使溶液中的溶劑和溶質分開的膜分離過程。反滲透技術自二十世紀七十年代開始用于電鍍廢水處理，并逐漸推廣到其他重金屬廢水處理領域。

納濾是介于反滲透和超濾之間的一種膜分離技術。納濾膜一般是荷電型膜，其對無機鹽的分離不僅受化學勢控制，同時也受電勢梯度的影響。微濾和超濾膜的運行壓力與反滲透膜和納濾膜相比較低，微濾膜的操作壓力為0.1-0.3MPa，超濾膜的操作壓力為0.3-1.0MPa，為低壓力驅動膜技術。微濾和超濾膜的主要區(qū)別還有膜孔徑的大小不同，微濾膜的孔徑范圍為0.1-10μm，超濾膜的孔徑范圍為0.005-1μm。

微濾和超濾因其操作簡單、能耗低、通量大等特點，是目前應用范圍最廣最為成熟的膜分離技術。由于微濾和超濾膜的孔徑較大，一般不能截留無機金屬離子，目前大多借助于其他物理或者化學過程將重金屬離子轉變?yōu)榱捷^大的離子，之后利用微濾或者超濾方法來分離重金屬.

3.生物膜修復法

日本電鍍工廠利用電滲析和反滲透法處理漂洗水形成的閉路循環(huán)，使廢水經深度處理后能夠作為鍋爐給水回用。

我國1986年在浙江省郵電印刷廠安裝了一套電滲析和離子交換聯(lián)合設備，用以處理含Cu廢水，經處理后的含Cu廢水，含Cu濃度從100mg/L降至1mg/L，pH值為6-7，達到廢水排放標準。

董亞玲等采用化學沉淀－微濾膜工藝處理含Cr廢水，操作簡單，運行穩(wěn)定，出水水質好，總Cr質量濃度低于0.15mg/L，并且有良好的抗沖擊負荷壓力。

楊富國采用化學沉淀法－超濾膜工藝處理含Ni電鍍廢水，在含Ni電鍍廢水中加入NaOH，產生類似生物大分子膠狀Ni(OH)2沉淀，用超濾技術解決了膠體沉降分離困難的問題。

吳水波采用FeCl3混凝和微濾膜過濾工藝處理飲用水中的As，As的去除率達92.8%-98.2%，具有出水水質穩(wěn)定、水力停留時間短、能耗低、占地面積小、易實現(xiàn)自動控制、運行管理方便等優(yōu)點，非常適合于中國廣大高As農村地區(qū)供水和應急處理含As水。5.化學沉淀法

氫氧化物沉淀法氫氧化物沉淀法是通過調節(jié)pH值使重金屬離子生成難溶的氫氧化物而沉淀分離，具有操作簡單、價格低廉、pH值易于控制等特點，是重金屬廢水處理中最常應用的方法。硫化物沉淀法是用硫化物去除廢水中溶解性重金屬離子的一種有效方法。與氫氧化物沉淀法相比，硫化物沉淀法可以在相對低的pH值條件下，使金屬高度分離，處理后的廢水一般不用中和，形成的金屬硫化物具有易于脫水和穩(wěn)定等特點。硫化物沉淀法也存在著一些缺點，硫化物沉淀劑在酸性條件下易生成硫化氫氣體，產生二次污染，另外硫化物沉淀物顆粒較小，易形成膠體，會對沉淀和過濾造成一定的不利影響鐵氧體法處理重金屬廢水就是向廢水中投鐵鹽，通過控制pH值、氧化、加熱等條件使廢水中的重金屬離子與鐵鹽生成穩(wěn)定的氧體共沉淀物，然后采用固液分離的手段，達到去除重金屬離子的目的。

該法是日本NEC公司首先提出的，用于處理重金屬廢水及實驗室污水的處理，得到較好的效果。鐵氧體共沉淀可一次去除廢水中多種重金屬離子，形成的沉淀顆粒大，容易分離，顆粒不返溶，不會產生二次污染，而且形成的是一種優(yōu)良的半導體材料。但是這種方法在操作中需要加熱到70oC左右或更高，并且在空氣中慢慢氧化操作時間長，消耗能量多。

6.離子還原法

離子還原法是利用一些容易得到的化學還原劑，將水體中的重金屬還原，形成難以污染的化合物，從而降低重金屬在水體中的遷移性和生物可利用性，以減輕重金屬對水體的污染危害。電鍍污水中常含有六價鉻離子（Cr6+），它以鉻酸離子（Cr2O72-）的形式存在，在堿性條件下不易沉淀且毒性很高，而三價鉻毒性遠低于六價鉻，但六價鉻在酸性條件下易被還原為三價鉻。因此，常采用硫酸亞鐵及三氧化硫將六價鉻還原為三價鉻，以減輕鉻污染。國內外使用的還原劑包括：二氧化硫、亞硫酸氫鈉、硫酸亞鐵、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、鐵屑、硼氫化鈉、連二亞硫酸鈉等。目前還原法一般用作廢水處理的預處理方法使用。

7.離子交換法

利用重金屬離子交換劑與污染水體中的重金屬物質發(fā)生交換作用，從水體中把重金屬交換出來，達到治理目的。經離子交換處理后，廢水中的重金屬離子轉移到離子交換樹脂上，經再生后又從離子交換樹脂上轉移到再生廢液中。離子交換法的優(yōu)點是選擇性高，可以去除用其他方法難于分離的金屬離子，可以從含多種金屬離子的廢水中選擇性地回收貴重金屬；另外它既可以去除廢水中的金屬陽離子，也可以去除陰離子，可以使廢水凈化到較高的純度。離子交換法的缺點是離子交換樹脂的價格較高，樹脂再生時需要酸、堿或食鹽等，運行費用較高，再生液需要進一步處理。因此，離子交換法在較大規(guī)模的廢水處理工程中較少采用8.生物修復法

目前國內外利用生物修復水體重金屬污染的研究很多，根據所用的生物對象不同，可分為以下三種：（1）植物修復法：是利用重金屬積累或超重金屬積累水生植物，將水體中的重金屬提取出來，富集輸運到植物體內，然后通過收割植物將重金屬從水體清除出去。目前，人們已經發(fā)現(xiàn)許多水生植物能夠較好地吸收水中的重金屬離子，水浮蓮、印度葵、香蒲和蘆葦都已被用來處理污水。（2）動物修復法：應用一些優(yōu)選的魚類以及其它水生動物品種，在水體中吸收、富集重金屬，然后把它們從水體中驅除，以達到水體重金屬污染修復的目的。此法需馴化出特定的水生動物，并且處理周期較長、費用高，而且后續(xù)處理費用較大，所以要大力推廣比較困難。（3）微生物和藻類修復法：利用水體中的微生物或者向污染水體中補充經馴化的高效微生物對水體重金屬進行固定和形態(tài)的轉化。前者土壤微生物可通過帶電荷的細胞表面吸附重金屬離子，或通過攝取必要的營養(yǎng)元素主動吸收重金屬離子，并將重金屬離子富集在細胞表面或內部。后者機理是土壤中的一些重金屬元素可以多種價位形態(tài)存在，它們以高價離子化合物存在時溶解度通常較小，不易發(fā)生遷移，而呈低價離子化合物存在時溶解度較大，較易發(fā)生遷移。微生物的氧化作用能使這些重金屬元素的活性降低。

化學沉淀法是目前應用最廣泛的工業(yè)廢水處理方法，具有簡單、易操作等特點，但是它適用于重金屬初始濃度較高的廢水，對濃度較低的重金屬廢水的去除效率偏低，且易產生大量的污泥；

混凝法是廢水處理中最常用的方法，主要用來去除廢水中的疏水性膠體和懸浮顆粒物，一般不能單獨用來去除廢水中的重金屬，因此常與其他方法相結合以達到去除廢水中重金屬的目的。

還原法一般只用作廢水的預處理；物理化學吸附法適用于處理重金屬濃度偏低的廢水，由于某些吸附劑價格偏高，制約了物理化學吸附法的使用；

生物吸附法與其他方法相比，生物吸附法具有以下優(yōu)點：①處理效率高，運行費用低；②pH值和溫度適應范圍寬；③易解吸，可回收重金屬；④來源豐富價格便宜。已成為公認具有發(fā)展?jié)摿Φ姆椒ǎ?/p>

膜分離技術作為一種新型、高效的水處理技術受到普遍重視，但是膜分離技術的成本高、通量小、操作過程復

雜等特點限制了其在重金屬廢水處理領域的廣泛應用；

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