鉛鋅工業(yè)廢水處理技術(shù)分析與評價

李嘉

摘要：鉛、鋅冶煉產(chǎn)生的工業(yè)廢水中含有大量的重金屬離子，會對環(huán)境造成嚴重的污染?；诖耍疚膹纳锓?、化學(xué)法、物理法和耦合法四個方面探討了鉛鋅工業(yè)廢水處理方法，并對其優(yōu)勢和缺陷進行了評價，以期對鉛鋅工業(yè)廢水處理有所幫助。

關(guān)鍵詞： 鉛鋅工業(yè)廢水；生物法；化學(xué)法；物理法；耦合技術(shù)

1 概述

鉛和鋅都是用途十分廣泛的金屬原材料，除在通用化工、電氣、電鍍、合金制造、電池生產(chǎn)等領(lǐng)域，其在軍事材料也有廣泛的應(yīng)用。但鉛、鋅在冶煉過程中會產(chǎn)生大量含有鉛、砷等重金屬離子的工業(yè)廢水，包括冷卻用水、冶煉沖渣用水、污酸廢水、冶煉過程泄漏的廢水、設(shè)備洗滌廢水等，其中冶煉沖渣用水和冶煉過程中泄漏的廢水中重金屬含量較高，會對環(huán)境造成十分嚴重的污染。為了緩解環(huán)境和生態(tài)的壓力，鉛、鋅冶煉過程中產(chǎn)生的廢水不能直接排放，必須經(jīng)過嚴格的后處理。對鉛、鋅冶煉的工業(yè)廢水處理有很多種方法，主要可以分為生物法、化學(xué)法、物理法和耦合法等，本文中將對這幾個典型的廢水處理方法進行介紹、分析和評價，并對未來的發(fā)展方向予以展望。

2 常見鉛鋅工業(yè)廢水處理方法評價

2.1 生物法

生物法是指利用生物技術(shù)來對工業(yè)廢水進行處理的方法，其主要是依賴于微生物工程、酶工程、組織工程、細胞工程、基因工程等技術(shù)發(fā)展起來的。主要作用原理是通過微生物代謝物或酶等生物制劑與金屬離子發(fā)生反應(yīng)來達到廢水處理的目的。近年來發(fā)展起來的生物絮凝法是一項較為成熟的工藝，目前已經(jīng)開發(fā)出12種對重金屬離子具有絮凝作用的菌類和藻類。例如，利用在微生物體內(nèi)提煉出殼聚糖，將其與工業(yè)廢水中的重金屬離子發(fā)生反應(yīng)，將重金屬離子變?yōu)殡y溶解沉淀，從而實現(xiàn)重金屬離子的去除。

這種方法對環(huán)境造成的二次污染較為輕微，但微生物或酶的選用和培養(yǎng)較為復(fù)雜，在一定程度上增加了成本。

2.2 化學(xué)法

化學(xué)法對鉛鋅工業(yè)廢水的處理主要是利用化學(xué)反應(yīng)將重金屬離子從工業(yè)廢水中置換出來，形成金屬單質(zhì)或是通過化學(xué)反應(yīng)將重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶的沉淀，從而進行分離。置換法主要有電化學(xué)法和氧化還原法，沉淀法主要有吸附法和中和法。

最典型電化學(xué)法是電解法，其工作原理是電解槽的陰極從電源得到電子，傳遞給電解液中重金屬陽離子，將金屬離子還原為金屬單質(zhì)；同時，電解液中的陰離子將電子傳遞給電解槽陽極，繼而傳遞到電源陽極，形成回路。

中和法是較為一種典型的沉淀法。工業(yè)廢水中的金屬離子一般是弱堿性，而對應(yīng)的陰離子則為強酸性，根據(jù)工業(yè)廢水中所含有金屬離子的類型選用合適的強堿弱酸鹽進行酸堿中和，并使強堿弱酸鹽的陰離子和金屬離子發(fā)生發(fā)應(yīng)，產(chǎn)生難溶鹽。

化學(xué)方法對工業(yè)廢水的處理效果好，成本和能耗都比較低，并且操作簡單，對工藝的調(diào)整比較方便，具有很高的靈活性。但是，在化學(xué)處理過程中往往會產(chǎn)生具有污染性的電解液或新的化學(xué)試劑，從而對環(huán)境造成二次污染。

2.3 物理法

利用物理法對鉛鋅工業(yè)廢水處理的工程中一般不會涉及到化學(xué)反應(yīng)，最為典型的則是膜技術(shù)的應(yīng)用。根據(jù)所用分離膜的不同可分為超濾、微濾、納濾、電滲析等方法。超濾是利用篩網(wǎng)原理進行分離，在無外施壓力下所有溶劑分子、小分子和大分子物質(zhì)均透過薄膜，顆粒物質(zhì)被分離；微濾是利用篩孔技術(shù)，通過壓力使小分子物質(zhì)通過薄膜，而大分子物質(zhì)和顆粒被阻擋，從而實現(xiàn)分離和凈化；納濾采用帶有電荷和納米級孔徑的薄膜進行分離，其通過電荷作用和篩網(wǎng)原理共同實現(xiàn)污水的凈化，是一種新興技術(shù)，分離效果較好；電滲析采用的薄膜為離子交換膜，其利用電位差產(chǎn)生的動能勢和離子交換膜的選擇透過性，從而進行電解質(zhì)的分離，一般與電解法共同作用。

物理分離工藝簡單、可操作性高、占地面積小、二次污染程度輕微、能耗低，但是傳統(tǒng)物理分離技術(shù)對污水處理效果往往不夠理想。加之新型的膜分離技術(shù)成本較高，所以目前物理法一般用于和其它方法聯(lián)用。

2.4 耦合技術(shù)

電解是一種非常有效的含重金屬離子工業(yè)廢水的處理工藝，但其二次污染較為嚴重。耦合技術(shù)一般是將其他工藝與電解法串聯(lián)起來，建立起一種新的廢水處理工藝。利用電解法的高效，并通過另外一種工藝緩解電解液的二次污染，較為典型的耦合技術(shù)有化學(xué)-生物耦合技術(shù)、化學(xué)-化學(xué)耦合技術(shù)和化學(xué)-物理耦技術(shù)。

電解-生物流化床耦合技術(shù)是一種化學(xué)-生物耦合技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合微電解工藝和內(nèi)循環(huán)三相好氧生物流化床對污水進行處理。首先利用電解工藝對廢水進行大部分重金屬離子的回收，然后將電解液通過內(nèi)循環(huán)三相好氧生物流化床，通過活性炭和鑄鐵屑等載體以及微生物菌種，對剩余重金屬離子和電解液進行生物降解。

電解-電絮凝技術(shù)是一種化學(xué)-化學(xué)耦合技術(shù)，同樣是先對工業(yè)廢水進行電解，回收大部分重金屬離子，再通過中和法對電解液中含有的少量重金屬離子進行電絮凝，同時除去電解液中其他污染物，從而實現(xiàn)污水的處理。

電解-電滲析耦合技術(shù)是一種化學(xué)-物理耦合技術(shù)，與以上兩種方法相同，也是利用電解法去除工業(yè)廢水中的大部分重金屬離子，再將電解液通過電滲析槽，在電勢差和離子交換膜的共同作用下實現(xiàn)剩余金屬離子的去除和電解液的凈化，最后得到符合國家規(guī)范標準的水質(zhì)。

耦合技術(shù)是一種新興的技術(shù)，其首先利用電解法去除鉛鋅工業(yè)廢水中大部分的重金屬離子，以降低整個工藝的能耗和成本，然后利用第二種工藝對電解液和剩余少部分金屬離子進行處理，降低二次污染的可能性。

3 結(jié)論與展望

本文對處理鉛鋅工業(yè)廢水的幾種方法進行了簡單的介紹，并分析了每一種方法的優(yōu)勢和缺陷。結(jié)合不同方法組成串聯(lián)工藝，不僅可以同時利用兩種工藝的優(yōu)點，還可以通過對方的優(yōu)勢克服自身缺陷，是一種具有發(fā)展前景的新興工藝。

參考文獻

[1] 張銘發(fā)， 明亮. 鉛鋅冶煉廢水深度處理試驗研究[J]. 有色冶金設(shè)計與研究， 2009， 30（3）.

[2] 明亮， 張銘發(fā). 納濾工藝對鉛鋅冶煉工業(yè)廢水的回用處理[J]. 水處理技術(shù)， 2010， 36（1）.

[3] 劉琨， 李萍， 林海. 微電解生物流化床技術(shù)在生活污水處理中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境工程， 2007， 25（5）.