含鎘廢水處理論文

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1鉛鋅冶煉企業(yè)含鎘廢水情況

鉛冶煉企業(yè)80%以上為傳統(tǒng)的火法冶煉工藝，原料鉛精礦中的鎘經(jīng)過火法熔煉后，小部分以硫酸鎘的形式進(jìn)入到凈化煙氣的廢水中，絕大部分被氧化為氧化鎘，與氧化鋅一起揮發(fā)，在煙道和煙氣收塵設(shè)備中得到含鎘的氧化鋅煙塵。收塵得到的氧化鋅煙塵一般含鎘0.1%～1%，可采用濕法冶煉進(jìn)行綜合回收，含鎘廢水主要在煉鋅系統(tǒng)的堿洗廢水和生產(chǎn)泄漏廢水中產(chǎn)生;凈化煙氣的廢水一般含鎘幾十毫克/升，排入污水處理系統(tǒng)綜合處理。鋅冶煉企業(yè)80%以上為傳統(tǒng)的濕法冶煉工藝，原料鋅精礦和氧化鋅煙塵中的鎘經(jīng)過硫酸浸出后，進(jìn)入到硫酸鋅溶液中，然后在溶液的一段凈化時加鋅粉還原，99%以上的鎘被置換到銅鎘渣中。鎘主要在銅鎘渣中以副產(chǎn)品的形式回收，首先采用酸浸銅鎘渣，得到含鎘10～60g/L的溶液，然后在溶液中加鋅粉或鋅板置換，得到海綿鎘，壓團后產(chǎn)出60%～75%的海綿鎘餅。在整個工藝流程中，由于生產(chǎn)中存在泄漏現(xiàn)象，因此在銅鎘渣處理段最容易產(chǎn)生含鎘高的廢水，可高達(dá)幾g/L，浸出段也會產(chǎn)生含鎘幾百mg/L的廢水。此外，在焙燒鋅精礦和煙化法處理浸出渣時會有少量鎘進(jìn)入凈化煙氣的廢水中，此廢水排入污水處理系統(tǒng)綜合處理。鉛冶煉企業(yè)產(chǎn)出的含鎘廢水較少，含量低，在污水系統(tǒng)進(jìn)行處理。鋅冶煉企業(yè)產(chǎn)出的含鎘廢水較多，且含量高，必須從源頭上加強管控，產(chǎn)出的高鎘廢水及時返回生產(chǎn)流程，二次綜合回收鎘，大幅度降低污水處理成本，金屬鎘也得到有效回收;產(chǎn)出的低鎘廢水不宜返回生產(chǎn)流程，需排放到污水系統(tǒng)處理。

2含鎘廢水處理技術(shù)

含鎘廢水的處理方法較多，但目前還沒有比較完善的處理方法，大多數(shù)處于研究探索階段。主要處理技術(shù)有:中和沉淀法、膜分離法、鐵氧體法、吸附法、電解法、生物處理法、植物修復(fù)法、高分子重金屬捕捉劑處理法等。

2.1中和沉淀法

中和沉淀法具有操作簡單、經(jīng)濟實用等特點，在含鎘廢水處理中廣泛應(yīng)用，主要沉淀劑有石灰、氫氧化鎂、聚合硫酸鐵、硫化物、碳酸鹽，向廢水中投加沉淀劑后，會生成沉淀物Cd(OH)2、CdS、CdCO3，聚合硫酸鐵主要起凝聚共同沉淀的作用。中和沉淀法能將廢水中的鎘離子脫除至0.2～2mg/L，但難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，因為有些陰離子容易與鎘離子絡(luò)合，使鎘離子難沉淀。此外，pH值也影響沉淀效果，當(dāng)pH=9時，脫除砷效果最好，但鎘超標(biāo);當(dāng)pH＞10時，鎘沉淀比較完全，但砷含量逐漸增大，出現(xiàn)返溶現(xiàn)象。中和沉淀法產(chǎn)出大量的沉淀渣，目前還不能綜合回收利用其中的鎘，一般將其堆放在危廢渣場，長期堆存容易溶出，造成二次污染。

2.2膜分離法

膜分離法是利用一種特殊的薄膜對液體中的某些成分進(jìn)行選擇性透過的方法，根據(jù)膜的種類、功能的不同，可分為超濾、滲透、反滲透、電滲析和液膜。許振良等采用3種單皮層聚醚酰亞胺中空纖維超濾膜，對重金屬Pb2+和Cd2+的脫除進(jìn)行了膠束強化超濾研究，研究結(jié)果表明:鎘和鉛的截留率達(dá)到99.0%以上。王志忠等選用PSA和醋酸纖維素作反滲透膜，來處理硫酸鎘溶液，結(jié)果鎘的分離率可達(dá)97.72%～99.67%。Mathilde等采取電滲析法處理含鎘廢水，鎘的脫除率達(dá)70%。馬銘等研究了三正辛胺－二甲苯支撐液膜體系中Cd2+的遷移特點，結(jié)果表明:此液膜體系對Cd2+有明顯的富集作用。膜分離法處理含鎘廢水的優(yōu)點為:分離效果好，耗能較低，一般能達(dá)標(biāo)排放。但設(shè)計較難，投資和運行成本高，且產(chǎn)出的濃水含多種有害元素，不能排放，也難以綜合回收。

2.3鐵氧體法

鐵氧體法是近年來根據(jù)濕法生產(chǎn)鐵氧體的方法發(fā)展起來的，工藝條件為:在含鎘廢水中添加硫酸亞鐵，鐵添加量為鎘量的2倍，調(diào)整pH值為8～12，加熱至60～70℃，通壓縮空氣氧化30min，即可得到含鎘離子的黑色鐵氧體沉淀，處理后鎘含量可降低至0.041mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。此方法能一次脫除廢水中的多種重金屬離子，且生成顆粒大的沉淀，容易過濾，濾渣堆存不易返溶，一般不造成再次污染。但此方法需通蒸汽加熱至60～70℃，能耗較大且需通壓縮空氣氧化，氧化時間長。

2.4吸附法

吸附法是利用多孔的固體吸附劑，使污水中的一種或多種污染物吸附在固體表面而被脫除的方法。目前可用的吸附劑有:活性炭、高爐礦渣、磺化煤、殼聚糖、沸石、海泡石、活性氧化鋁、改性纖維、蛋殼、硅藻土、膨潤土、硅基磷塊鹽、離子交換樹脂等。這些吸附劑中，有物理吸附、化學(xué)吸附、交換吸附、混合吸附等，對鎘的去除都有一定的效果，需配合深度凈化系統(tǒng)處理后達(dá)標(biāo)排放。但一般處理廢水成本較高，應(yīng)該從經(jīng)濟上考慮，探索研究廉價高效的吸附劑，如高爐礦渣、金屬冶煉水淬渣、沸石、蛋殼等，提高實用價值。

2.5電解法

電解法是利用直流電進(jìn)行氧化－還原反應(yīng)，使得污染物在陽極被氧化，在陰極被還原成金屬單質(zhì)的方法。陳志榮介紹了新型的流化床電極技術(shù)，利用此方法除鎘率可達(dá)98.0%，效果較理想。此外，采用高壓脈沖電凝法電解電鍍廢水中的Cd2+，脫除率可達(dá)96%～99%。當(dāng)處理高鎘廢水時不能達(dá)標(biāo)排放，但可回收金屬鎘;當(dāng)處理低鎘廢水時，可實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。電解法裝置緊湊，占地面積小，投資省，易形成自動化，但電耗和可溶性陽極材料消耗大，副反應(yīng)較多，電極易鈍化。

2.6生物處理法

生物法處理重金屬污水的研究始于20世紀(jì)80年代，目前國內(nèi)外開始研究用淡水藻、海藻、真菌、細(xì)菌等生物來吸附處理含鎘廢水，在實驗室取得較好效果，應(yīng)用在工業(yè)上還需繼續(xù)研究。生物處理法的優(yōu)點:可以選擇性脫除低濃度重金屬離子，pH和溫度條件限制小，投資省，運行費用不高，且可以綜合回收有價金屬。值得關(guān)注的是近年來中南大學(xué)柴立元等發(fā)明了一種生物制劑深度處理重金屬廢水的方法，該方法通過生物制劑配合－水解－脫鈣－固液分離等過程，將廢水中的銅、鉛、鋅、鎘、砷、汞等重金屬脫除，出水達(dá)到工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)工藝流程短，能耗低，投資少，占地面積小，使廢水回用率由50%左右提高到90%以上，在30多家大型重金屬生產(chǎn)企業(yè)推廣應(yīng)用，年回用廢水4000多萬m3。

2.7植物修復(fù)法

植物修復(fù)法，是利用植物吸收廢水中的鎘離子，降低鎘對環(huán)境的污染，是一種處理環(huán)境污染的新技術(shù)，具有成本低的優(yōu)點。有研究表明，柳樹吸收鎘的能力非常強，利用此特點，可栽培柳樹來修復(fù)鎘污染的土壤。李華等的研究表明，劍蘭是一種很有潛力的可用于Cd污染水體修復(fù)的耐性植物。申華等［23］研究了斯必蘭、羽毛草和水芹3種水草對鎘污染水體的修復(fù)能力，結(jié)果表明:這3種水草均能不同程度地去除廢水中的鎘，對鎘的富集能力為:斯必蘭＞水芹＞羽毛草。

2.8高分子重金屬捕集劑處理法

近年來國際上已重點對高分子重金屬捕集劑處理法進(jìn)行研究和應(yīng)用。高分子重金屬捕集劑處理法利用捕集劑能與重金屬離子反應(yīng)生成不帶電荷的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)螯合物，生成沉淀時能將重金屬離子高效脫除，適用于深度處理廢水中的重金屬離子。該方法的特點:產(chǎn)品耗量小、反應(yīng)速度快、脫出效率高、離子選擇性強等。但該方法研究應(yīng)用時間短，市場上銷售的產(chǎn)品種類繁多，捕集劑處理能力、應(yīng)用范圍也不同，沒有統(tǒng)一的規(guī)范，影響了此產(chǎn)品在各行業(yè)廢水處理中的推廣應(yīng)用。高分子重金屬捕集劑的合成方法有:

1)含有螯合基的單體通過縮聚、加聚、逐步聚合、開環(huán)聚合等方法合成;

2)以天然的或合成的高分子為基體，通過化學(xué)改性方法在基體上接入具有金屬螯合功能的官能團來合成。合成高分子重金屬捕集劑主要為二硫代氨基甲酸及其鹽類。季靚等研究了DTCs在不同環(huán)境條件的水體中對Cd2+的捕集性能:在鎘濃度為lm-mol/L的溶液中，DTCS對鎘的最大去除率能達(dá)到99.9%以上。改性天然高分子物質(zhì)主要有淀粉、纖維素、甲殼素、殼聚糖、蛋白質(zhì)、多肽類和木質(zhì)素等，特點為:價格廉價，易生物降解，沒有二次污染。天然高分子通常含有大量活性基團如羥基、羧基等，通過改性后的高分子捕集劑的性能明顯優(yōu)于合成的高分子捕集劑，目前為國內(nèi)外科研人員的研究熱點。黃建宏等研究了在一定pH和適當(dāng)反應(yīng)時間的條件下，殼聚糖能高效吸附Cu2+、Cd2+、Pb2+、Zn2+等4種重金屬離子，對于含鎘0.005mol/L的溶液，鎘脫出率可接近100%。

3結(jié)語

在當(dāng)今環(huán)保要求日趨嚴(yán)格的情況下，我們結(jié)合企業(yè)的實際生產(chǎn)狀況，以及現(xiàn)有的各種含鎘廢水處理方法，對鉛鋅冶煉企業(yè)的含鎘廢水提出了以下處理方案:

1)從源頭上開始治理，將含鎘量高的廢水返回系統(tǒng)利用，達(dá)到事半功倍的效果。可節(jié)約大量廢水處理成本，且將廢水中的有價金屬進(jìn)行了綜合回收。

2)傳統(tǒng)方法處理的廢水難以達(dá)標(biāo)排放，因此需采取特殊手段處理，如將高分子重金屬捕集劑處理法或生物制劑法引用到冶煉行業(yè)，此方法比較適合復(fù)雜廢水的深度處理。此外，植物修復(fù)法、金屬冶煉水淬渣吸附法具有成本低、效果好等特點，值得繼續(xù)深入研究。

3)工業(yè)園區(qū)內(nèi)的各種企業(yè)較多，產(chǎn)出廢水的酸堿性不同，含雜質(zhì)離子情況不同，建議政府部門引進(jìn)廢水處理企業(yè)，將所有的廢水分類匯集，分別進(jìn)行中和沉淀反應(yīng)、陰陽離子反應(yīng)，這樣可大量減少藥劑的投入，集中回收渣中的有價金屬，大幅度降低廢水處理成本、投資建設(shè)成本和管理成本。

作者:森維孫紅燕彭林楊繼生宋興誠單位:云南錫業(yè)集團(控股)有限責(zé)任公司紅河學(xué)院理學(xué)院