重金属废水普遍存在于电镀、电子工业和冶金工业中，尤其是电镀和电子工业废水，其成分非常复杂。除含氰废水和酸碱废水外，重金属废水可分为含铬废水、含镍废水、含镉废水、含铜废水和含锌废水。

对于重金属废水，由于其对自然环境的巨大危害，国内外普遍重视这类废水的处理，并开发了多种处理技术。通过其处理，变有毒为无毒、变有害为无害、回收贵金属、净化废水循环利用等措施，可以消除和减少重金属的排放。随着电镀、电子行业的快速发展和环保要求的日益提高，目前，这些行业已逐步进入清洁生产工艺、总量控制和循环经济的整合阶段。资源回收和闭路循环是重金属废水处理的主流方向。

一、治疗的特点和基本原则

废水中的重金属不能被各种常用方法分解破坏，只能移动其存在位置，改变其物理化学形态。比如化学沉淀处理后，废水中的重金属由溶解的离子转化为不溶的化合物，沉淀下来，从水中转移到污泥中；离子交换处理后，废水中的金属离子转移到离子交换树脂上；再生后从离子交换树脂转移到再生废液中。总之，重金属废水经过处理后形成两种产物，一种是重金属基本去除的处理水，另一种是重金属的浓缩产物。重金属浓度低于排放标准的处理水可以排放；如果符合生产工艺用水要求，最好回用。浓缩产品中的大部分重金属都是有价值的，应该尽可能回收利用。没有回收价值的，要进行无害化处理。

必须采取综合措施处理重金属废水。首先，最根本的是改革生产工艺，不用或少用有毒重金属；其次，在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，实施科学的生产管理和操作，减少重金属的消耗和随废水的损失；在此基础上，可有效处理少量低浓度废水。重金属废水应在产生地就地处理，不与其他废水混合，以免使处理复杂化。不应不经处理直接排入城市下水道，与城市污水混合进入污水处理厂。如果将含有重金属的污泥和废水用作肥料和灌溉农田，土壤将受到污染，重金属将在作物中积累。农作物中富集系数最高的重金属是镉、镍和锌，水生生物中富集系数最高的是汞和锌。

二、重金属废水的常用处理技术

(1)化学沉淀

化学沉淀法是将废水中溶解的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法，包括中和沉淀法和硫化物沉淀法。

中和沉淀法

向含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属以不溶于水的氢氧化物沉淀的形式分离。中和沉淀法是废水处理的常用方法，操作简单。实践证明，操作中应注意以下几点:

(1)中和沉淀后，若废水pH值较高，则需进行中和处理后才能排放；

(2)多种重金属往往共存于废水中。当废水含有两性金属如锌、铅、锡、铝等时。，pH值偏高，可能有再溶解的趋势。因此，必须严格控制pH值，实行分级沉淀。

(3)废水中的一些阴离子，如卤素、氰、腐殖质等。，可能与重金属形成络合物，所以中和前需要预处理；

(4)部分颗粒较小，不易沉淀，应加入絮凝剂辅助沉淀。

硫化物沉淀法

加入硫化物沉淀剂，使废水中的重金属离子生成硫化物沉淀，然后从废水中去除的方法。

与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法具有以下优点:重金属硫化物的溶解度低于其氢氧化物，反应过程中最佳pH值在7 ~ 9之间，处理后的废水无需中和。硫化物沉淀法的缺点是:硫化物沉淀颗粒小，易形成胶体；沉淀剂本身残留在水中，遇酸产生硫化氢气体，造成二次污染。为了防止二次污染，英国学者开发了一种改进的硫化物沉淀法，即在待处理的废水中选择性地加入硫离子和另一种重金属离子(这种重金属的硫离子平衡浓度高于待去除的重金属污染物)。由于加入的重金属的硫化物比废水中重金属的硫化物更容易溶解，因此废水中原有的重金属离子在加入的重金属离子之前被分离出来，同时可以有效避免硫化氢的产生和硫化物离子残留的问题。

(2)氧化还原处理

化学还原法

电镀废水中的铬主要以Cr6+离子的形式存在。因此，在废水中加入还原剂将Cr6+还原成微毒的Cr3+后，再加入石灰或NaOH生成Cr(OH)3进行沉淀、分离和去除。化学还原法是最早应用的电镀废水处理技术之一，在我国应用广泛。其处理原理简单，操作容易掌握，能承受大水量、高浓度废水的冲击。根据还原剂用量的不同，可分为FeSO4法、NaHSO3法、铁屑法、SO2法等。

采用化学还原法处理含铬废水。石灰通常用于碱化，但有许多废渣。如果用NaOH或Na2CO3，污泥会少一些，但药剂和处理费用高，这是化学还原法的缺点。

铁氧体法

铁氧体技术是根据铁氧体生产原理发展起来的。向含铬废水中加入过量的FeSO4，使Cr6+还原为Cr3+，Fe2+氧化为Fe3+，调节pH值至8左右，使Fe离子和Cr离子产生氢氧化物沉淀。通入空气体，搅拌，加入氢氧化物继续反应，形成铁酸铬。典型的过程是分批和连续的。铁氧体法形成的污泥化学稳定性高，易于固液分离和脱水。铁氧体法不仅能处理含铬废水，而且特别适用于含有多种重金属离子的电镀混合废水。铁氧体法在国内已经使用了几十年，处理后的废水可以达到排放标准，因此在国内电镀行业得到了广泛的应用。

铁氧体法具有设备简单、投资少、操作简单、无二次污染等优点。但铁氧体形成过程中需要加热(70℃左右)，导致能耗高，处理后含盐量高，无法处理含汞及络合物的废水。

电解法

电解法处理含铬废水在我国已有20多年的历史，具有去除率高、无二次污染、重金属可回收等优点。废水溶液中大约有30种金属离子可以被电沉积。电解法是一种成熟的处理技术，可以减少污泥量，回收铜、银、镉等金属。该方法已应用于废水处理。但电解成本相对较高，浓缩后电解的经济效益一般较好。

近年来，电解法发展迅速，对铁屑的内电解进行了深入的研究。利用铁屑内电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好的去除效果。

此外，高压脉冲电絮凝系统是当今世界上新一代电化学水处理设备，对表面处理、涂装废水、电镀混合废水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物具有显著的处理效果。与传统电解法相比，脉冲电凝聚法的电流效率提高了20%-30%。电解时间缩短30%-40%；省电30%-40%；污泥产量少；重金属去除率可达96%-99%。

(3)溶剂萃取和分离

溶剂萃取是分离和纯化物质的常用方法。由于液液接触，可连续操作，分离效果好。使用该方法时，应选择选择性高的萃取剂。废水中的重金属一般以阳离子或阴离子的形式存在。例如，在酸性条件下，它们与萃取剂发生络合反应，从水相中被萃取到有机相中，然后在碱性条件下被反萃取到水相中，这样溶剂就可以再生循环使用。这要求在萃取操作过程中应仔细选择水相的酸度。虽然萃取法具有很大的优势，但是萃取过程中溶剂的损失和再生过程中的大量能耗使得这种方法具有一定的局限性，其应用受到很大的限制。

(4)吸附法

吸附是利用吸附剂独特的结构去除重金属离子的有效方法。吸附法处理电镀重金属废水的吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、多糖树脂等。活性炭设备简单，在废水处理中应用广泛，但其再生效率低，处理后的水质难以满足回用要求。一般用于电镀废水的预处理。腐植酸是一种相对便宜的吸附剂。用腐植酸树脂处理含铬、镍废水已获得成功。相关研究表明，壳聚糖及其衍生物是良好的重金属离子吸附剂。交联后的壳聚糖树脂可重复使用10次，吸附容量没有明显下降。用改性海泡石处理重金属废水，对Pb2+、Hg2+和Cd2+具有良好的吸附能力，处理后的废水中重金属含量明显低于废水综合排放标准。其他文献也报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂。铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr6+的去除率达到99%，出水Cr6+含量低于国家排放标准，具有良好的实际应用前景。

(5)膜分离法

膜分离是利用聚合物的选择性来分离物质的技术，包括电渗析、反渗透、膜萃取、超滤等。用电渗析法处理电镀工业废水，处理后的废水成分不变，有利于池内回用。含Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等金属离子的废水适合电渗析处理，成套设备均有。反渗透已广泛应用于锌、镍、铬电镀漂洗水和混合重金属废水的处理。电镀废水经反渗透处理，处理后的水可回用，实现闭路循环。用液膜法处理电镀废水的报道很多。在某些领域，液膜法已经从基础理论研究进入初步工业应用阶段。如中国和奥地利用乳状液膜法处理含锌废水，也用于处理镀金废水。膜萃取技术是一种高效、无二次污染的分离技术，在金属萃取方面取得了很大进展。

(六)离子交换法

离子交换处理是一种利用离子交换剂从废水中分离有害物质的方法。所用的离子交换剂是离子交换树脂、沸石等。离子交换树脂有凝胶型和大孔型。前者具有选择性，而后者制造复杂，成本高，再生剂用量大，因此其应用受到很大限制。离子交换是通过交换器本身携带的自由移动的离子与被处理溶液中的离子之间的离子交换来实现的。离子交换的驱动力是离子之间的浓度差和交换剂上的官能团对离子的亲和力。在大多数情况下，离子先被吸附，然后被交换。离子交换器具有吸附和交换的双重功能。这种材料用的越来越多，比如膨润土，就是以蒙脱石为主要成分的粘土。它具有良好的吸水性和溶胀性，比表面积大，吸附能力和离子交换能力强。如果加以改进，其吸附和离子交换能力会更强。但是，很难再生。天然沸石在重金属废水处理方面比膨润土更有优势:沸石是一种具有网络结构的铝硅酸盐矿物，其内部多孔，比表面积大，具有独特的吸附和离子交换能力。研究表明，沸石去除废水中重金属离子的机理在大多数情况下是吸附和离子交换的双重作用。随着流速的增加，离子交换将取代吸附。如果用NaCl预处理天然沸石，可以提高吸附和离子交换能力。通过吸附和离子交换再生，废水中重金属离子的浓度可浓缩提高30倍。在NaCl再生过程中，沸石铜的去除率达97%以上，可多次吸附交换并循环使用，铜的去除率不降低。

第三，生物处理技术

由于传统处理方法成本高、操作复杂、大流量低浓度有害污染难以处理等缺点，经过多年的探索和研究，人们越来越重视生物处理技术。随着抗重金属毒性微生物的研究进展，生物技术处理电镀重金属废水正呈现出蓬勃发展的势头。根据生物去除重金属离子的机理，可分为生物絮凝、生物吸附、生物化学和植物修复。

(一)生物絮凝法

生物絮凝是一种利用微生物或微生物产生的代谢产物絮凝沉淀的去污方法。微生物絮凝剂是微生物产生并分泌到细胞外的代谢产物，具有絮凝活性。一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质组成。分子中含有各种官能团，可以使水中的胶状悬浮物相互凝聚沉淀。到目前为止，对重金属有絮凝作用的生物絮凝剂有十几种。生物絮凝剂中的氨基和羟基能与重金属离子如Cu2+、Hg2+、Ag+和Au2+形成稳定的螯合物并沉淀。微生物絮凝安全、方便、无毒、无二次污染、絮凝效果好、生长快、易于产业化。此外，还可以对微生物进行基因工程改造、驯化或构建成具有特殊功能的菌株。因此，微生物絮凝具有广阔的应用前景。

(2)生物吸附法

生物吸附是利用生物的化学结构和组成特性来吸附溶解在水中的金属离子，然后通过固液两相分离将金属离子从水溶液中去除的方法。胞外聚合物是用来分离金属离子的，一些细菌在生长过程中会释放出蛋白质，可以将溶液中的可溶性重金属离子转化为沉淀并去除。生物吸附剂因其来源广泛、价格低廉、吸附能力强、易于分离回收重金属而得到广泛应用。

(3)生化方法

化学法是指利用微生物对含重金属的废水进行处理，将可溶离子转化为不溶化合物并去除。硫酸盐还原是一种典型的生化方法。在该方法中，硫酸盐还原菌在厌氧条件下通过异化硫酸盐还原将硫酸盐还原为H2S。废水中的重金属离子可与生成的H2S反应生成溶解度低的金属硫化物沉淀，可将其去除。同时，H2SO4的还原可以将so42-转化为S2-，从而提高废水的pH值。许多重金属离子由于其小的离子产物而沉淀。研究表明，含30-40mg/L Cr6+废水的生化法去除率可达99.67%-99.97%。也有人用畜禽粪便厌氧消化污泥处理矿山酸性废水中的重金属离子。结果表明，该方法能有效去除废水中的重金属。赵晓红等利用脱硫肠杆菌(SRV)去除电镀废水中的铜离子，当铜浓度为246.8mg/L，pH为4.0时，去除率达到99.12%。

(4)植物修复

植物修复是指利用高等植物通过吸收、沉淀和富集来降低污染土壤或地表水中的重金属含量，从而达到污染控制和环境修复的目的。植物修复是利用生态工程治理环境的有效方法，是生物技术处理企业废水的延伸。植物对重金属的处理主要由三部分组成:

(一)利用金属积累植物或超积累植物吸收、沉淀或富集废水中的有毒金属；

(2)利用金属积累植物或超积累植物降低有毒金属的活性，从而减少重金属向地下的淋溶或重金属通过空空气载体的扩散:

(3)金属积累植物或超积累植物用于从土壤或水中提取重金属，富集并运输到植物根部和植物地上部分的可收获部分。通过收割或去除积累和富集重金属的植物枝条，可以降低土壤或水中重金属的浓度。可用于植物修复技术的植物包括藻类、草本植物、木本植物等。

藻类净化重金属废水的能力主要表现在对重金属的吸附能力强。关于藻类去除重金属离子的报道很多。褐藻对Au的吸收达到400mg/g，绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率在一定条件下达到80%-90%。马尾藻和鼠尾藻虽然不如绿藻，但去除能力还是不错的。

关于草本植物在重金属废水净化中的应用已有许多报道。凤眼莲是国际公认的常用于污染治理的水生漂浮植物。它具有生长迅速、耐低温、耐高温的特点，能快速大量富集废水中的Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等重金属。研究发现，凤眼莲对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。此外，还有许多草本植物具有净化作用，如空心莲子草、水龙草、苦草、浮萍、印度芥菜等。

木本植物具有处理量大、净化效果好、受气候影响小、二次污染可能性小等诸多优点，备受人们关注。同时对土壤中的Cd和Hg有很强的吸附和积累作用。胡焕斌的实验结果表明，芦苇和池杉对重金属Pb和Cd有很强的富集能力。

四。重金属废水处理项目

(一)低浓度重金属废水清洗工艺

废水通过提升泵进入混凝池，混凝剂在泵前投加。叶轮高速旋转，使废水和混凝剂充分混合。然后在混凝槽前端加入氢氧化钠或氢氧化钙，调节pH值至8-9，生成大颗粒明矾。大多数重金属如铜离子通过明矾网捕获和共沉淀而沉淀。废水进入振幅流沉淀池进行泥水分离，污泥进入污泥浓缩池。经压滤机脱水后，交由有资质的供应商回收，出水加重金属捕集器。参见图1。

与其他工艺相比，该工艺具有以下优点:

1.振幅流沉淀池用于固液分离，成本相对较低，布水均匀，污泥含水率低，排泥简单，出水效果好，机械维护方便。可以克服斜板沉淀池易集泥、斜板上排泥不畅、斜板定期更换、维护成本高等一系列缺点。

部分PCB废水处理采用微滤机作为固液分离设备，也存在微滤管气水反洗再生劳动强度大、化学再生工作环境差、管道阀门易腐蚀、维护成本高、出水能力衰减快等一系列弊端。

2.虹吸过滤器用于去除悬浮物，重金属捕集器用于保证废水中重金属达标。虹吸滤池实现了自动气水反冲洗，不仅降低了工人的劳动强度，而且减少了反冲洗废水量。采用配水配气性能优良的长柄滤头滤板，反冲洗更充分均匀，反冲洗废水量少。

(2)重金属废水的微生物处理

1.主要技术内容

(1)基本原理从电镀污泥中获得的SR系列复合功能菌能高效地将六价铬还原为三价铬，三价铬、锌、铜、镍、镉等二价金属离子被细菌富集，然后固液分离后废水得到净化。通过微生物或化学方法回收污泥中的金属，固液分离的上清液可重复使用。

(2)关键技术该技术的关键是细菌的培养和“菌废比”的合理调节，这是保证处理后水质能达到排放标准或回用的重要条件。一般采用厌氧技术培养细菌，培养液可以是生活污水、粪便、高浓度有机废水或人工配制。采用中温发酵技术。根据废水中金属离子的浓度和培养细菌的浓度确定“菌废比”，视具体情况而定。

(3)工艺流程电镀废水微生物处理工艺流程见图2。

图2电镀废水微生物处理工艺流程

2.主要技术指标

(1)净化能力该技术对废水成分的变化有很强的适应性。各金属离子的浓度范围为:铬1mg/l ~ 1000mg/l，锌1mg/l ~ 1000mg/l，铜1mg/l ~ 1000mg/l，镍1mg/l ~ 500mg/l，镉1mg/l ~ l，该技术不仅可以处理单一金属废水，还可以处理混合金属废水。废水的pH值从4到8不等。每天处理的废水量可达1m3~1000m3以上。

(2)特点利用微生物高效快速还原六价铬，无二次污染，并可回收污泥中的金属。因此使用寿命长，管理方便。如生活污水、食品加工废水等。可以用来培养微生物，可以以废治废。

(3)处理后的出水中六价铬、总铬、锌、铜、镍、镉等金属低于国家污水综合排放标准GB8978-1996，如表1所示。

表1电镀废水微生物处理示范工程指标(mg/L)

3.主要设备微生物法电镀废水处理技术的主要设备包括培养池、生物反应器、调节池、泵房、沉淀池、消毒池、主控室、实验室等。

5.硫酸盐生物还原法处理含锌废水

生物硫酸盐还原法处理含锌废水的原理是利用硫酸盐还原菌SRB在厌氧条件下产生硫化氢，与废水中的重金属反应生成金属硫化物沉淀，从而去除重金属离子。

(1)废水处理工艺流程见图3。

图3硫酸盐还原法处理含锌废水的工艺流程

(二)工艺描述采用微生物法处理重金属废水时，废水往往缺乏微生物生长所需的营养物质，包括有机物、氮、磷等。因此，有必要将缺失的营养物质添加到废水中。

生物反应器是一个厌氧反应系统。在厌氧条件下，微生物分解有机物，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硫化锌。生物反应器的类型可以是升流式厌氧污泥床、厌氧接触反应器等。

反应产生的硫化锌沉淀与厌氧污泥混合。当其浓度达到一定水平时，为了保证生物反应器的正常运行，必须排出部分污泥。由于污泥中含锌量高，可以回收利用。同时可以查看更多中国污水处理工程网的技术文件。

虽然沉淀池出水的锌离子去除率很高，但出水仍含有较高的COD和硫化氢，需要进行好氧处理去除COD和硫化氢，使最终出水的各项指标达到国家排放标准。

不及物动词电池厂重金属废水的处理

电池废水排放量为650/d，生产过程中使用了含汞的锌、锰、淀粉等原料。电液制备、糊化、碳棒清洗生产过程排放的废水中重金属污染物平均浓度为:汞0.08mg/L，锌315m1/L，锰73mg/L，直接排放。它对环境造成严重污染。我厂领导班子高度重视环境保护，把环境保护作为生产经营技术改造的一个重要方面。同时，彻底处理了电池废水。因为废水中含有几种重金属污染物。处理难度大，因此根据水质情况制定了一套高教、经济的污水处理方案。

(1)工艺流程的确定

EWP高筒污水净化器的处理原理

很多废水(如电池含锌废水)经过絮凝反应后可以分离出大量的污泥，这些絮状污泥具有一定的吸附能力。柱沉淀或气浮工艺，只有这些固体从固体和炉渣中分离出来。但是这些污泥的吸附和过滤功能没有充分发挥。EWP高效污水净化器可以利用这些絮凝反应后产生的絮凝沉淀物，在净化器内形成稳定、连续、自动更新的吸附过滤流化床，不仅起到混凝沉淀的作用。叉起吸附过滤作用，去除率比普通气浮或沉淀工艺高10% ~ 20%。是集废水絮凝反应、沉淀、吸附过滤、初期污泥收缩功能于一体的设备。设备的原理图如图4所示。

图4

下部的废水进入，经过污泥流化床的混凝反应、吸附、过滤，清水从设备顶部流出。污泥从设备底部排出。针对重金属离子易被吸附的特点。广州华珠宝公司研制的EWP高教污水净化器，利用了Zn(0H)2在pH值为8～9时产生的絮凝沉淀。净化器内形成吸附过滤流化床。加入重金属离子吸附剂GPC吸附过滤汞等重金属污染物，达到同时处理多种重金属污染物的效果。

(二)工艺流程

废水从调节池流入反应池，在反应池的入口和出口分别加入三组药剂。然后，混凝反应后的废水由进水泵泵入净化器进行处理。处理后的水从顶部流出，污泥从底部排入污泥浓缩池。在污泥浓缩池和污泥储槽浓缩后，脱水运走。

图4工艺流程图

七。工艺设备和主要构筑物的设计参数

(1)调节池的有效容积为200m3。增加一个反应罐。有效酒窖容积为13。

(2)加药系统Na2S:加药量为5×10-5，用玻璃钢作为溶解搅拌器配制质量分数为5%的溶液。

石灰:由固体加药机添加，用量由pH自动控制器控制。

重金属吸附剂GPC:投加量3×10，由固体投加机投加。

(3)主要设备为两台EWP高效污水净化器:EwP-10和EWP-20，处理能力分别为200m/d和500m/d，规格为4hi800x10000mm和500×12000mm。污泥脱水机选用10m板框压滤机，脱水后污泥运至固废中心。