表面廢水的處理方法綜述

周 磊，周 坤

（1.江蘇泰斯特生態(tài)環(huán)保研究院有限公司，江蘇 宿遷 223800；2.蘇州大學(xué)軟凝聚態(tài)物理及交叉研究中心，江蘇 蘇州 215006）

表面處理是一種在基體材料表面上人工形成一層與基體的機(jī)械、物理和化學(xué)性能不同的表層的工藝方法。表面處理方法主要有電鍍、氧化、磷化、發(fā)黑等，其生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水中含有銅、鎳、鉻、鎘、鋅等重金屬，以及氰化物、光亮劑、添加劑等有毒有害污染物［1-2］。我國每年排放表面廢水達(dá)到40億噸，占工業(yè)廢水總量的1/5［3］。這些表面廢水中污染物質(zhì)（重金屬）進(jìn)入環(huán)境后難以被降解，長期在自然界中存在，并通過食物鏈再生富集，長此以往會導(dǎo)致中毒、癌癥、畸形、突變。因此，表面廢水的處理與回收利用對節(jié)約水資源以及保護(hù)環(huán)境起著至關(guān)重要的作用［4］。目前常用于表面廢水處理的方法有傳統(tǒng)化學(xué)法、生物法、膜法、吸附法、蒸發(fā)法、電化學(xué)法等，每種方法都有各自優(yōu)缺點及應(yīng)用領(lǐng)域。

1 表面廢水的處理方法

1.1 化學(xué)法

化學(xué)法處理表面廢水主要是通過中和法和沉淀法，去除表面廢水中的酸堿和重金屬。中和法［5］主要是中和處理低濃度的酸堿廢水。有酸堿之類的條件時，可利用廢堿中和酸性廢水，利用廢酸中和堿性廢水，或酸堿廢水相互中和，即遵循“以廢治廢”的原理。當(dāng)然，若沒有這些條件時，也可適當(dāng)采用中和劑廢水來進(jìn)行酸堿廢水的處理。沉淀法則是利用重金屬與氫氧根離子在較高pH下，形成比較穩(wěn)定的氫氧化物沉淀，一般表面廢水處理都是采取這種方法除去重金屬離子。

目前，表面廢水處理方法以化學(xué)法為主，早期環(huán)保意識不高，對于表面廢水一般只要求重金屬達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)即可，化學(xué)法處理重金屬具有操作方法穩(wěn)定、處理效率高、處理水質(zhì)穩(wěn)定、處理成本低等優(yōu)點［6］。

1.2 生物法

利用微生物處理重金屬工業(yè)廢水的研究源于20世紀(jì)80年代，此后采用生物法處理金屬廢水成為國內(nèi)外科研人員研究的新課題［7］，它具有效率高、選擇性強(qiáng)、吸附容量大等優(yōu)點，不會造成二次污染，且廢水處理成本低，面世后便引起廣泛注意，得到了較快的發(fā)展。它的特殊作用正在不斷得到挖掘，一些具有特異性的優(yōu)勢菌種不斷得到創(chuàng)造或改進(jìn)；同時生物處理法也存在著一些缺陷和不足，需要不斷完善和改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)和方法：提高功能菌的反應(yīng)效率，降低功能菌的培養(yǎng)成本，實現(xiàn)處理設(shè)施的設(shè)備化和自動化；對微生物與重金屬反應(yīng)的動力機(jī)理進(jìn)行深入研究，提高微生物對重金屬的負(fù)荷能力，以提高重金屬離子的去除效果。

1.3 膜法or膜分離法

膜分離法是一種新型的高分離、提純濃縮及凈化技術(shù)。目前來看，工業(yè)上應(yīng)用較多且應(yīng)用較為成熟的有反滲透、超濾、液膜、電滲析。張斌閣［8］以預(yù)處理后的表面廢水為原水，采用UF-RO集成裝置對電鍍廢水進(jìn)行回用處理，可實現(xiàn)回收率為65%，且產(chǎn)水水質(zhì)優(yōu)于《城市污水再生利用-工業(yè)用水水質(zhì)》（GB19923-2005）中敞開式循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，UF-RO系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定，對水中 COD、BOD5和電導(dǎo)率去除率很高，分別在95%、95%和97%以上。

雖膜技術(shù)發(fā)展較為迅猛，但仍未處于廣泛應(yīng)用階段，其技術(shù)還未完全成熟，尚且需要科研工作者進(jìn)一步的努力。膜法 or膜分離法處理表面廢水一般只作為補(bǔ)充方法，尚無單一運(yùn)用。

1.4 吸附法

吸附法是利用活性炭優(yōu)良的吸附功能實現(xiàn)表面廢水處理?；钚蕴吭诠I(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，其發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的表面積使其具備優(yōu)良的吸附性能，其且化學(xué)性能也比較穩(wěn)定。在處理廢水過程中，其先對吸附材料進(jìn)行處理活化，然后對重金屬進(jìn)行吸附，最后對吸附材料進(jìn)行再生處理。吸附法的優(yōu)點是成本低、材料來源廣泛，但是制得的吸附劑重金屬吸附后很難再生，較難再回收重金屬，吸附劑使用壽命短。

吸附法在電鍍廢水處理中也可以使用天然沸石作為吸附劑，此種方法效率較低，同時活性炭處理成本較高，不適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

1.5 蒸發(fā)法

蒸發(fā)法是利用熱量把表面廢水蒸發(fā)，所得到的溶質(zhì)再進(jìn)一步處理及利用，此方法耗能較高，主要用于超高濃度的表面廢水的處理，且一般用于廢水量很少，或者作為膜過濾濃液、超高濃度廢液蒸發(fā)用［9］。

1.6 電化學(xué)法

電化學(xué)法是利用電化學(xué)原理實現(xiàn)表面廢水處理。近年來，電化學(xué)法作為重金屬廢水處理技術(shù)之一備受關(guān)注，其具有電解、絮凝、氣浮、氧化還原和微電解等作用，這些作用在廢水處理中常常同時進(jìn)行。

李萌等［10］采用電絮凝法處理電鍍廢水中的重金屬，考察了電極種類、溶液初始pH值、電流強(qiáng)度、電絮凝時間等因素對重金屬離子去除效果的影響。結(jié)果表明：金屬鐵、鋁分別作為電極，鋁電極對重金屬的的處理效果優(yōu)于鐵電極的處理效果；在初始pH＝6、電流強(qiáng)度為30A、電絮凝時間為2min的條件下，電鍍廢水中Cu和Ni的去除率分別為98.98%和95.29%，出水重金屬離子質(zhì)量濃度均滿足GB21900-2008（電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。

電化學(xué)方法處理表面廢水具有處理徹底、工藝簡單等諸多優(yōu)點。但也存在耗能較高，成本較大等缺點。

2 結(jié)語與展望

隨著社會發(fā)展，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)逐年提高，環(huán)保監(jiān)管也日趨嚴(yán)格，傳統(tǒng)的表面廢水處理技術(shù)已經(jīng)不能滿足表面處理行業(yè)相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，采用新型表面廢水處理技術(shù)勢在必行。電化學(xué)法、膜法處理電鍍廢水具有很大的發(fā)展空間和發(fā)展前景。目前，隨著膜技術(shù)、電化學(xué)法等技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用組合表面廢水處理技術(shù)逐漸成為一種趨勢，可以避免或者減少二次污染的產(chǎn)生，提高表面廢水重金屬處理效率；同時，對于其他污染物的去除也有較高的效率。