基于污水处理系统重金属废水处理工艺分析

伍尚晃

【摘 要】本文阐述了污水处理系统重金属废水处理操作方法，并对重金属废水处理工艺和系统的分析。

【关键词】重金属废水；处理；工艺；系统

重金属废水是指矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的含重金属的废水。实际所需处理的废水中含有的重金属并不是单一种类， 往往多种重金属并存，废水的分类通常以其中含量最高的重金属为依据，其中含铜废水、含铬废水、含镍废水和含铅废水等较为多见。废水中所含重金属能对环境及人体产生长远的不良影响，是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一，未经处理直接排放， 一方面将对环境造成污染， 另一方面也浪费了大量的水资源和贵重金属资源， 其水质水量与生产工艺有关，因此对废水处理工艺的研究具有十分重要的意义。

一、废水处理操作方法

废水中的重金属一般不能分解破坏，只能转移其存在位置和转变其物化形态。处理方法是首先改革生产工艺，不用或少用毒性大的重金属。对已经形成的重金属废水处理方法很多，一般分为物理法、化学法和生物法， 每种处理方法都有各自的特点和适用条件， 根据不同的原水水质和处理后的水质要求， 可单独应用， 亦可几种方法组合应用。重金属废水处理的主要原理是利用金属离子在碱性条件下的沉淀，经分离达到净化废水， 回收重金属， 进而回用废水， 最终实现降低金属排放总量， 节约水资源回收贵重金属的目的。对含有机物、络离子及螯合物量大的废水， 要先将妨碍处理重金属的有机物质用氧化、吸附等适当的处理方法除去。然后再把它作无机类废水处理。重金属废水经处理后形成两种产物，一是基本上脱除了重金属的处理水，一是重金属的浓缩产物。含重金属废水最常采用的是化学沉淀法， 把重金属离子转变成难溶于水的氢氧化物或硫化物等的盐类， 然后进行共沉淀而除去， 处理后的水中重金属低于排放标准可以排放或回用。加强混凝方法对重金属的处理也很有效，形成新的重金属浓缩产物应尽量回收利用或加以无害化处理。

二、重金属废水处理工艺

1、硫酸盐生物还原法处理含锌废水

硫酸盐生物还原法处理含锌废水其原理是利用硫酸盐还原菌SRB 在厌氧条件下产生硫化氢，硫化氢和废水中的重金属反应，生成金属硫化物沉淀以去除重金属离子。生物反应器是一个厌氧反应系统，微生物在厌氧条件下分解有机物，还原硫酸盐生成硫化氢，硫化氢与废水中的锌离子反应生成不溶性的硫化锌。生物反应器的类型可以是上流式厌氧污泥床、厌氧接触反应器等。

反应生成的硫化锌沉淀同厌氧污泥混在一起，当其浓度达到一定程度以后，为了保证生物反应器的正常运行，就必然排放一部分污泥。由于污泥中锌含量较高，可以回收。从沉淀池中的出水，虽然锌离子的去除率很高，但是出水中还含有比较高的COD和硫化氢，因此必须要进行好氧处理去除COD 和硫化氢，使最终出水的指标都达到国家排放标准。

2、含铜重金属废水处理工艺

焦磷酸铜废水中铜主要以络合物形式存在，因此该类废水在强碱条件下投加酸进行破络反应，再与其他重金属废水混合处理。含铜废水主要来源于电镀、化学镀工序。一般有电镀铜工序产生电镀废水， 工件电镀铜后清洗工序产生清洗水， 化学镀铜工序产生化学镀废水， 工件化学镀铜后清洗工序产生清洗水， 线路板镀铜后蚀刻工序产生蚀刻废水， 线路板镀铜后微蚀工序产生微蚀水， 线路板镀铜后棕化工序产生棕化废水， 线路板镀铜后采用表面活性剂清洗产生清洗水等。

1）工作原理

氢氧化物除铜原理是2OH-+Cu2+=Cu（OH）2。重金属废水设计采用以电解方式形成氢氧化物沉淀法去除废水中重金属污染物，氢氧化物沉淀与PH值有很大的关系，氢氧化铜理论沉淀完全的pH 值为6.7。当污水的PH值过高或污水中存在有害的离子配位体时，能与金属离子结合成可溶性络合物，从而使重金属会“反溶解”到水中去。在pH 值<7的情况下，中和剂采用氢氧化钠；pH值>7时，中和剂采用氢氧化钙， 主要是为减少渣量，并且氢氧化钙的加入沉降性能也较好。

2）工艺流程

焦铜废水进行破络预处理后，经过提升泵进入重金属废水调节池，铜锌电镀清洗废水进入重金属废水调节池，泵前加入混凝剂，利用叶轮高速旋转，使废水与混凝剂充分混合。经过破氰后的含氰废水一并进入重金属废水调节池，废水在此稳定水量、均匀水质后，用提升泵定量将废水提升至混凝反应池，在混凝反应池投加适量的氢氧化钠或氢氧化钙，调节酸碱度到8-9之间，同时进行充分搅拌。在适宜PH 值条件下进行混凝反应后，产生大量“矾花”，利用矾花网捕和共沉作用，把大部分铜离子等重金属沉淀下来，再经过砂滤池，废水进入幅流沉淀池泥水分离，污泥进入污泥浓缩池。出水加入重金属捕集剂进入虹吸滤池，去除细小悬浮颗粒，最后在中和池加入硫酸调节酸碱度后，上清液出水进人中间水池，达标排放。工艺流程如图1所示。

处理系统运行效果见下表1所示。

三、电池厂重金属废水的污水处理系统

某电池生产废水排放量650/d。在生产过程中使用含汞锌、锰和淀粉等原料。在电液配制、糊化、洗碳棒头等生产过程中排出的废水重金属污染物浓度平均为：汞008mg/L、锌315m1/L。锰73mg/L，如果直接排放会对环境造成较严重的污染。由于废水中含有几种重金属污染物，处理难度高，该厂针对水质制定出一套高效经济的废水治理方案。

1、工艺流程

很多废水（ 如电池的含锌废水） 经絮凝反应后能分离出大量的污泥，这些絮状污泥有一定的吸附能力。针对重金属离子容易被吸附的特性，EWP高效污水净化器利用Zn在pH=8-9时能生成的Zn（0H）eq2絮凝沉淀物，在净化器内形成吸附过滤流化床，并添加重金属离子吸附剂GPC，对汞和其它重金属污染物进行吸附过滤，达到同时治理几种重金属污染物的效果。废水从调节池自流至反应池，在反应池的入口与出口处分别加入三组药剂，再由进流泵将经过混凝反应的废水泵入净化器内处理，处理后的清水从顶部流出，污泥从底部排入污泥浓缩罐，经污泥浓缩罐及污泥贮罐浓缩后脱水运走。

2、工艺设备及主要构筑物设计参数

（1） 调节池 调节池有效容积为200meq 。加设一个反应池。

（2） 加药系统 Na2S ：用量5×10eq 用玻璃钢作溶药搅拌器配制成质量分数为5% 的溶液；石灰：由固体加药机投加，用量由pH 自动控制器控制；重金属离子吸附剂GPC ：用量3×10，由固体加药机投加。

（3） 主要设备 EWP 高效污水净化器共两套：EwP-10、EWP-20处理量分别为200m/d和500m/d，污泥脱水机选用10m的板框压滤机，污泥经脱水后外运至固废中心。

四、总结

含重金属废水的处理要讲求实效，可概括为两个方面：

（1） 控制污染源， 尽量改革工艺，实现少排放。

（2） 使用重金属的生产过程中采用合理的工艺流程和完善的生产设备，实行科学的生产管理和运行操作，减少重金属的耗用量和随废水的流失量；在此基础上对数量少、浓度低的废水进行有效的处理。处理以化学沉淀法为主，适当辅以其他处理方法。污水处理系统工程投入正常运行后，使得附近大量的陆源污水得到处理，消减了大量的排海污染物，使得整个海域海洋生态环境得到改善。对整个近岸海域的海域生态环境的改善将起到积极的作用，同时对周边的环境和港区的开发建设也起到积极的促进作用，是正效益工程。

参考文献：

[1]易晓民. 污水处理自动化控制系统的应用[J]. 北京给排水，2008（1）.

[2] 林俊飞，李迎春. 污水处理净化过程三维细胞自动机动态模拟[J]. 智能系统学报，20l1（5）.

[3] 叶远金，孙峰，蒙雪兰. 三菱FX2N系列PLC 在CASS 工艺污水处理自动控制系统中的应用[J]. 企业研究，2010（18）.

[4] 陈遵明. 污水处理中自动化仪表设计及应用[J]. 自动化与仪器仪表，20l1（2）.