金屬污染物處理技術在污水治理中的應用研究\t

摘要：為提高污水中金屬污染物的治理效果，推動污水處理技術的高效發(fā)展，采用理論分析法分析金屬污染物的主要來源，探討了不同金屬污染物處理技術在污水治理中的實際應用。分析認為，不同技術在治理效果、成本及環(huán)境友好性方面各有優(yōu)劣：物理方法適用于初步處理，但處理效果有限；化學方法效果顯著，但易引入二次污染；生物方法具有綠色可持續(xù)性，但操作條件要求較高。基于此，建議依據(jù)污水中金屬污染物的種類及濃度，科學選取處理技術，并加大綠色高效技術的研發(fā)力度；通過技術聯(lián)用提升綜合治理效果，同時加強技術人員的專業(yè)培訓，提高技術應用水平。

關鍵詞：金屬污染物；污水治理；工業(yè)廢水；重金屬

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）02-0-03

Research on the Application of Metal Pollutant Treatment Technology in Sewage Treatment

CHENG Zhenggang

（North Communications （Xi’an） Design Group Co.， Ltd.， Xi’an 710018， China）

Abstract： To improve the treatment effect of metal pollutants in sewage and promote the efficient development of sewage treatment technology. The main sources of metal pollutants were analyzed using theoretical analysis method， and the practical application of different metal pollutant treatment technologies in sewage treatment was explored. Analysis suggests that different technologies have their own advantages and disadvantages in terms of governance effectiveness， cost， and environmental friendliness： physical methods are suitable for initial treatment， but the treatment effect is limited; Chemical methods have significant effects， but they are prone to introducing secondary pollution; Biological methods have green sustainability， but require high operating conditions. Based on this， it is recommended to scientifically select treatment technologies according to the types and concentrations of metal pollutants in wastewater， and increase research and development efforts in green and efficient technologies; By combining technology to enhance comprehensive governance effectiveness， while strengthening professional training for technical personnel， we aim to improve the level of technology application.

Keywords： metal pollutants; wastewater treatment; industrial wastewater; heavy metals

隨著工業(yè)化和城市化的不斷推進，金屬污染物成為污水治理中的一項重要挑戰(zhàn)。金屬污染物，尤其是重金屬元素，廣泛存在工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)排放以及城市生活污水中，具有難降解性、毒性強、積累性等特點，對水體生態(tài)系統(tǒng)及人體健康構成威脅。因此，分析污水中金屬污染物的來源，探討不同處理技術的適用性和應用效果，并提出相關改進建議，對于推動污水治理技術的發(fā)展、保護水生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

1 污水中金屬污染物的主要來源

1.1 工業(yè)廢水排放

工業(yè)廢水排放是污水中金屬污染物的重要來源，尤其在重工業(yè)和化工行業(yè)中尤為突出。在冶金、電鍍、化肥、造紙等行業(yè)的生產(chǎn)過程中，常產(chǎn)生鉛、鎘、鉻、銅、鋅等多種重金屬，并隨廢水排放，造成水體污染[1]。以電鍍行業(yè)為例，電鍍液中的銅、鎳、鉻、鋅等金屬離子在電鍍過程中未完全回收或處理不當，極易進入水體；冶金行業(yè)中，冶煉過程中使用的金屬原料、助劑及冶煉爐氣中的金屬蒸汽可通過冷卻水排放進入水體。由于工業(yè)廢水排放常伴隨著高濃度的有毒有害金屬離子，其治理難度較大。

1.2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中使用的化肥、農(nóng)藥等物質含有多種金屬元素，且易通過大氣沉降、地表徑流等途徑進入水體?；食撕械⒘?、鉀等成分，還含有鉛、鎘、鉻等重金屬。這些重金屬通常在土壤中積累并隨雨水流入附近水體。某些農(nóng)藥含有金屬元素，長期使用，會造成土壤和水體的金屬污染。農(nóng)田灌溉水可能含有金屬污染物，尤其在使用不當?shù)墓喔人磿r，極可能將大量的金屬污染物帶入水體。此外，土壤中積累的重金屬通過地下水和表面水流動，進入河流、湖泊等水體，進一步加劇水源污染。

1.3 日常生活活動

日常生活活動產(chǎn)生的污水是造成水體污染的主要原因之一。《2021年中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》數(shù)據(jù)顯示，全國生活污水排放總量達380億t，雖然其中金屬污染物濃度相對較低，但是由于排放量巨大，其積累效應不容忽視。生活污水中常見的金屬污染物包括鉛、銅、鋅、鋁、汞等，這些金屬通常來自家庭電器、管道、油漆、金屬制品等日常用品[2]。

2 不同金屬污染物處理技術在污水治理中的應用

2.1 物理處理技術在污水治理中的應用

物理處理技術是一種通過物理作用去除污水中金屬污染物的常用方法，特點是工藝相對簡單、操作方便。常見的物理處理技術包括吸附法、沉淀法和膜分離技術等。吸附法利用高比表面積和強吸附能力的材料，通過表面物理吸附作用捕獲水中的金屬離子，常用于處理低濃度金屬污染物的污水[3]。沉淀法通過在污水中投加沉淀劑使金屬離子與其反應形成不溶性的沉淀物，從而實現(xiàn)固液分離。該方法通常用于處理含高濃度金屬離子的工業(yè)廢水，但應用效果易受水質成分的影響。膜分離技術通過物理屏障作用，將水中的金屬離子與其他物質分離，如反滲透、納濾和超濾技術。這些技術能有效去除多種金屬離子。然而，物理處理技術普遍存在能耗較高、運行成本較大、部分材料易飽和等問題，且通常需要配合其他技術聯(lián)用，以達到更高的處理效果。

2.2 化學處理技術在污水治理中的應用

化學處理技術是通過化學反應去除污水中金屬污染物的方法，因其反應快速、效率高，廣泛運用于污水治理。金屬污染物處理中的常見化學處理技術包括化學沉淀法、氧化還原法和離子交換法等。

化學沉淀法是向污水中投加沉淀劑，使金屬離子與沉淀劑反應，形成不溶性化合物，從而從水體中分離金屬離子。這種方法常用于處理高濃度的金屬污染物，尤其是含鉛、鎘、鋅的工業(yè)廢水。其優(yōu)點在于操作簡單、處理效率高，沉淀物易于分離，但也存在沉淀劑用量較大和容易產(chǎn)生二次污染的問題。

氧化還原法利用氧化劑或還原劑改變金屬離子的化學價態(tài)，使其沉淀或轉化為毒性較低的形態(tài)。例如，利用氧化劑將Fe2+氧化為Fe3+，從而形成氫氧化鐵沉淀。該方法在工業(yè)廢水處理中應用較為廣泛，其優(yōu)勢是反應時間短、處理效果顯著，但需嚴格控制反應條件，避免過量使用化學藥劑導致環(huán)境風險。

離子交換法是借助離子交換樹脂上的可交換離子與污水中的金屬離子進行交換反應，從而去除金屬污染物。離子交換樹脂具有特定的官能團，能夠選擇性地與不同金屬離子結合。例如，強酸性陽離子交換樹脂可有效去除廢水中的銅離子、鎳離子等重金屬離子。在實際應用中，通常將含有金屬污染物的污水通過裝有離子交換樹脂的交換柱，金屬離子被樹脂吸附，而樹脂上的其他離子則被釋放在污水中，當樹脂吸附飽和后，可通過再生劑進行再生處理，恢復離子交換能力，以便重復使用。

2.3 生物處理技術在污水治理中的應用

生物處理技術作為一種利用微生物和生物體對污水中金屬污染物進行處理的手段，具有環(huán)境友好性和可持續(xù)性。主要的生物處理技術包括生物吸附、微生物處理技術以及植物修復等。

生物吸附技術以低成本、高效率而受到廣泛關注。該技術利用生物材料（藻類、菌體殘渣、殼聚糖等）吸附和固定金屬離子。以殼聚糖為例，其表面富含氨基和羥基基團，這些活性位點能夠與金屬離子形成穩(wěn)定絡合物，從而實現(xiàn)高效的金屬吸附。此外，農(nóng)作物秸稈、果皮等廢棄生物資源經(jīng)過改性處理后，也可用作廉價的吸附劑，適用于處理低濃度金屬污染物的生活污水。然而，吸附飽和后生物材料的再生處理是當前研究的難點，需進一步開發(fā)易再生且環(huán)保的吸附材料。

微生物處理技術通過馴化特定微生物菌群，對重金屬污染物展現(xiàn)出強吸附性和抗毒性。例如，酵母菌和假單胞菌被廣泛用于處理含鉻、含鎳等金屬污染物的污水。這些微生物可利用胞外聚合物或金屬結合蛋白，將金屬污染物固定或轉化為低毒性的形態(tài)。

植物修復利用水葫蘆、浮萍等植物的根系去除水體中的金屬污染物。這種方法通常用于污水處理廠尾水排放區(qū)域的金屬污染控制或濕地修復工程。然而，植物修復技術存在處理速度較慢、空間需求較大以及金屬積累的飽和問題。

3 提升金屬污染物處理技術污水治理效果的建議

3.1 依據(jù)實際治理需求，科學選取處理技術

在污水治理中，金屬污染物的特性復雜多樣，選擇合適的處理技術是提升治理效果的基礎。相關部門應充分依據(jù)實際治理需求，結合污染源、污染物種類及濃度等因素，科學選取處理技術。不同污染源排放的污水中金屬污染物的種類和濃度差異較大。例如，冶金廢水中多含鉻、鋅等金屬，而生活污水中則可能含有低濃度的銅、鋁等金屬。因此，處理技術的選取需要精準分析水質特征和污染物性質。針對工業(yè)廢水中常見的高濃度金屬污染物，化學沉淀和氧化還原法具有快速、高效的特點；對于低濃度金屬污染的生活污水，物理吸附和生物處理法更加經(jīng)濟環(huán)保。

3.2 加大研發(fā)創(chuàng)新投入，開發(fā)綠色高效技術

對于金屬污染物治理的技術瓶頸，急需通過加大研發(fā)創(chuàng)新投入來突破。相關部門應重點支持綠色高效技術的開發(fā)，推動技術的更新迭代，以應對不斷變化的污水治理需求。首先，應在吸附材料的研發(fā)方面投入更多資源，開發(fā)高性能、低成本且環(huán)境友好的新型吸附劑。其次，在生物處理技術領域，可以深入研究微生物改良和基因工程技術，培育出更高效、更耐受極端條件的微生物菌株，從而提高處理效率。最后，推動智能化污水處理技術的發(fā)展也是提升治理效果的重要途徑，如通過大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術，實現(xiàn)污水處理全過程的自動化監(jiān)控和優(yōu)化操作。

3.3 合理聯(lián)用多種技術，提高污水治理效果

在面對復雜污水成分和多種金屬污染物時，單一技術常難以全面應對，因此合理聯(lián)用多種處理技術是提升治理效果的重要方式。相關部門應科學規(guī)劃和設計多級處理系統(tǒng)，將物理、化學和生物技術有機結合，形成高效的綜合治理體系。例如，在工業(yè)園區(qū)的污水處理中，可以先采用物理吸附法初步去除懸浮顆粒中的金屬離子，再利用化學沉淀法進一步去除溶解態(tài)金屬，最后通過生物處理實現(xiàn)深度凈化，確保出水達到排放標準。

3.4 加強技術人員培訓，提高技術操作能力

金屬污染物處理技術的實際效果過于依賴技術人員的操作能力，因此加強人員培訓是提高治理水平的關鍵。首先，相關部門應定期組織專業(yè)培訓，提升技術人員對新型處理技術的理解和應用能力，確保他們掌握最新的污水處理工藝與技術。其次，應加強對技術人員的實際操作能力培養(yǎng)，尤其是在設備操作、故障排除和系統(tǒng)調節(jié)方面，確保污水處理過程中能夠高效穩(wěn)定運行。最后，技術人員應定期參與技術交流與經(jīng)驗分享活動，通過與其他地區(qū)和單位的交流，借鑒先進的管理經(jīng)驗和技術解決方案。

4 結論

金屬污染物的有效治理對于保護水資源、改善生態(tài)環(huán)境具有重要意義。通過科學選取處理技術、加大技術研發(fā)投入、合理聯(lián)用多種技術以及加強技術操作能力，可以有效提升污水治理效果，為保護水環(huán)境和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供技術支撐。未來，隨著技術的不斷創(chuàng)新和綠色環(huán)保理念的發(fā)展，金屬污染物處理技術將朝著更高效、低成本和環(huán)境友好的方向發(fā)展。

參考文獻

1 陳 燁.工業(yè)排放廢水中金屬元素與濁度的相關性分析[J].綠色環(huán)保建材，2020（7）：40-41.

2 張文蕾，張小憶.城市生活廢水處理及環(huán)境保護措施研究[J].大眾標準化，2023（4）：113-115.

3 秦 利，鄧嬋娟.探討活性炭吸附法在工業(yè)廢水處理中的應用[J].環(huán)境與發(fā)展，2020（7）：83-84.

收稿日期：2024-12-06

作者簡介：程政剛（1990—），男，四川成都人，工程師。研究方向：環(huán)境工程。