重金屬廢水處理技術探討及其前景展望
隨(sui)著經濟的(de)(de)快速(su)發(fa)展(zhan),廢水(shui)(shui)的(de)(de)大量排放,土壤和水(shui)(shui)源中(zhong)重(zhong)(zhong)金屬(shu)積累的(de)(de)加劇,重(zhong)(zhong)金屬(shu)的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)染(ran)也(ye)(ye)日益嚴(yan)(yan)重(zhong)(zhong)。由于(yu)重(zhong)(zhong)金屬(shu)易通過(guo)食物(wu)鏈而(er)生物(wu)富集,構成(cheng)對生物(wu)和人(ren)體(ti)健康的(de)(de)嚴(yan)(yan)重(zhong)(zhong)威脅。如何(he)有(you)效地治(zhi)理重(zhong)(zhong)金屬(shu)污(wu)(wu)(wu)染(ran)已成(cheng)為人(ren)類共同關注(zhu)的(de)(de)問(wen)題。而(er)重(zhong)(zhong)金屬(shu)的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)染(ran)情(qing)況(kuang)在開發(fa)區(qu)的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)中(zhong)也(ye)(ye)較為嚴(yan)(yan)重(zhong)(zhong),根據長沙市環境監測站的(de)(de)檢測情(qing)況(kuang),我們發(fa)現開發(fa)區(qu)廢水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)鎳(Ni)存(cun)在間歇超標(biao)的(de)(de)現象(xiang),在對污(wu)(wu)(wu)泥(ni)進(jin)行(xing)(xing)監測的(de)(de)時候也(ye)(ye)發(fa)現了污(wu)(wu)(wu)泥(ni)中(zhong)總(zong)鎘、總(zong)鎳、總(zong)銅超過(guo)了污(wu)(wu)(wu)泥(ni)農用(yong)時污(wu)(wu)(wu)染(ran)控(kong)制標(biao)準限值因此在這里(li)對重(zhong)(zhong)金屬(shu)的(de)(de)處(chu)理方法進(jin)行(xing)(xing)了以(yi)及發(fa)展(zhan)前景(jing)進(jin)行(xing)(xing)了探討。
國(guo)內外學(xue)者(zhe)對(dui)重金屬污(wu)染(ran)(ran)的(de)治理問(wen)題做了大量(liang)的(de)研究[1、2]。目(mu)前已(yi)開發(fa)應用的(de)廢(fei)水(shui)處(chu)理方(fang)法(fa)(fa)主要有化(hua)學(xue)法(fa)(fa)、物理化(hua)學(xue)法(fa)(fa)和(he)生(sheng)(sheng)(sheng)物法(fa)(fa),包括化(hua)學(xue)沉淀、電解、離子交(jiao)換、膜分離、活性碳和(he)硅(gui)膠吸附、生(sheng)(sheng)(sheng)物絮凝、生(sheng)(sheng)(sheng)物吸附、植物整治等方(fang)法(fa)(fa)。采用化(hua)學(xue)法(fa)(fa)、物理化(hua)學(xue)法(fa)(fa)都(dou)將殘生(sheng)(sheng)(sheng)污(wu)染(ran)(ran)轉(zhuan)移,易(yi)造成二次污(wu)染(ran)(ran),且對(dui)于(yu)大流域(yu)、低濃度的(de)有害(hai)重金屬污(wu)染(ran)(ran)難以處(chu)理。而生(sheng)(sheng)(sheng)物法(fa)(fa)具(ju)有效果好、投資少(shao)及運作(zuo)費用低、易(yi)于(yu)管理和(he)操(cao)作(zuo)、不(bu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)二次污(wu)染(ran)(ran)等優點(dian),日益受到人們的(de)關注(zhu)。下面就這幾種(zhong)方(fang)法(fa)(fa)進行探討:
1 化學法
化(hua)學法(fa)主(zhu)要(yao)包括化(hua)學沉淀法(fa)和電解法(fa),主(zhu)要(yao)適用于含較高濃度重金(jin)屬(shu)離子廢(fei)水的處理(li)。
化學(xue)沉淀(dian)(dian)法(fa)的(de)原(yuan)理是通(tong)過(guo)化學(xue)反應使廢水(shui)(shui)中呈溶解狀態的(de)重(zhong)金屬(shu)轉變為不(bu)溶于(yu)水(shui)(shui)的(de)重(zhong)金屬(shu)化合物,通(tong)過(guo)過(guo)濾和(he)分離使沉淀(dian)(dian)物從水(shui)(shui)溶液中去除(chu),包括中和(he)沉淀(dian)(dian)法(fa)、硫化物沉淀(dian)(dian)法(fa)、鐵氧體(ti)共沉淀(dian)(dian)法(fa)[3]。由于(yu)受沉淀(dian)(dian)劑和(he)環境條件(jian)的(de)影響,沉淀(dian)(dian)法(fa)往往出水(shui)(shui)濃度達不(bu)到要求,需作進一步處(chu)(chu)理,產(chan)生(sheng)的(de)沉淀(dian)(dian)物必須很(hen)好地處(chu)(chu)理與處(chu)(chu)置,否則(ze)會造成二次(ci)污染。
電解法是利用(yong)金(jin)屬的(de)(de)電化(hua)學(xue)性質,金(jin)屬離子(zi)在電解時能夠從相對高濃度的(de)(de)溶(rong)液中(zhong)分離出(chu)來,然后(hou)加以(yi)利用(yong)。電解法主要用(yong)于電鍍廢水(shui)(shui)的(de)(de)處(chu)理,這種方法的(de)(de)缺點是水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)重(zhong)金(jin)屬離子(zi)濃度不(bu)能降的(de)(de)很(hen)低(di)。所以(yi),電解法不(bu)適于處(chu)理較低(di)濃度的(de)(de)含重(zhong)金(jin)屬離子(zi)的(de)(de)廢水(shui)(shui)。
2 物(wu)理化學法
離子交(jiao)換法和膜分(fen)離技術適用于含(han)較低濃度重(zhong)金屬(shu)離子廢(fei)水的處理。
離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)交換(huan)(huan)法是在(zai)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)交換(huan)(huan)器中(zhong)進(jin)行,此方(fang)法借助離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)交換(huan)(huan)劑來完成。在(zai)交換(huan)(huan)器中(zhong)按要求裝有不同(tong)類(lei)型的(de)(de)交換(huan)(huan)劑,含重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)液(ye)體通過交換(huan)(huan)劑時,交換(huan)(huan)劑上的(de)(de)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)同(tong)水中(zhong)的(de)(de)重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)進(jin)行交換(huan)(huan),達到(dao)去除水中(zhong)重(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)目的(de)(de)。這種方(fang)法受交換(huan)(huan)劑品種、產量(liang)和成本的(de)(de)影響(xiang)。幾年來,國內外(wai)學者就離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)交換(huan)(huan)劑的(de)(de)研制開發(fa)展開了大量(liang)的(de)(de)研究工作[4、5]。隨著離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)交換(huan)(huan)劑的(de)(de)不斷涌現(xian),在(zai)電鍍廢水深度(du)處理、高價金(jin)屬(shu)(shu)鹽(yan)類(lei)的(de)(de)回(hui)收(shou)等方(fang)面,離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)交換(huan)(huan)法越來越展現(xian)出其優勢。
膜(mo)分離(li)(li)(li)技術是(shi)利用(yong)(yong)一種(zhong)特殊的(de)(de)半透膜(mo),在外界(jie)壓力(li)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)下,不改變溶(rong)液中(zhong)化(hua)學(xue)形態的(de)(de)基(ji)礎上(shang),將溶(rong)劑和(he)(he)溶(rong)質(zhi)進行分離(li)(li)(li)或濃縮的(de)(de)方(fang)法(fa)(fa),包括電滲析和(he)(he)隔(ge)膜(mo)電解。電滲析是(shi)在直流(liu)電場作(zuo)用(yong)(yong)下,利用(yong)(yong)陰陽(yang)(yang)離(li)(li)(li)子(zi)交換膜(mo)對溶(rong)液陰陽(yang)(yang)離(li)(li)(li)子(zi)選擇透過性使水溶(rong)液中(zhong)重(zhong)金屬離(li)(li)(li)子(zi)與水分離(li)(li)(li)的(de)(de)一種(zhong)物理化(hua)學(xue)過程。隔(ge)膜(mo)電解是(shi)以膜(mo)隔(ge)開電解裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)和(he)(he)陰極(ji)(ji)而進行電解的(de)(de)方(fang)法(fa)(fa),實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)把電滲析與電解組合起來的(de)(de)一種(zhong)方(fang)法(fa)(fa)。上(shang)述(shu)方(fang)法(fa)(fa)在運行中(zhong)都遇到了電極(ji)(ji)極(ji)(ji)化(hua)、結垢和(he)(he)腐蝕等問題。
3 生物法
3.1 生(sheng)物絮凝法
生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)法(fa)是利用微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)或微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)代謝(xie)物(wu),進行絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)沉淀的(de)(de)(de)一種除(chu)污(wu)方(fang)(fang)法(fa)[6]。微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)劑是由微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)自身構成的(de)(de)(de),具(ju)(ju)有高效絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)作用的(de)(de)(de)天(tian)然高分(fen)子(zi)物(wu),它的(de)(de)(de)主要成分(fen)是糖(tang)蛋白、粘多糖(tang)、纖維素和(he)(he)核酸等(deng)。由于(yu)多數微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)具(ju)(ju)有一定線性結構,有的(de)(de)(de)表面具(ju)(ju)有較(jiao)高電(dian)荷或較(jiao)強的(de)(de)(de)親(qin)水性,能(neng)與顆粒通過各種作用相結合,起到(dao)很好的(de)(de)(de)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)效果(guo)。目(mu)前開發(fa)出(chu)具(ju)(ju)有絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)作用的(de)(de)(de)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)有細(xi)菌、霉菌、放線菌、酵母(mu)菌和(he)(he)藻類等(deng)共17種。其中(zhong)對(dui)重金(jin)屬有絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)作用的(de)(de)(de)有12種。陳天(tian)等(deng)[7]利用從(cong)多種微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)中(zhong)提取的(de)(de)(de)殼(ke)聚糖(tang)為絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)劑回收模(mo)擬(ni)工業(ye)廢水中(zhong)Pb2+、Cr3+、Cu2+,在離(li)子(zi)濃度是100mg/L的(de)(de)(de)200mL廢水中(zhong)加入10mg殼(ke)聚糖(tang),處理后溶液中(zhong)Cr3+、Cu2+濃度都小(xiao)于(yu)0.1mg/L, Pb2+濃度小(xiao)于(yu)1 mg/L,得到(dao)了令人滿意的(de)(de)(de)結果(guo)。用微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)法(fa)處理廢水安全(quan)方(fang)(fang)便(bian)無毒、不產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)二次污(wu)染(ran)、絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)效果(guo)好,且微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長快、易于(yu)實現(xian)工業(ye)化等(deng)特點。此(ci)外,微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)可(ke)以通過遺傳工程、馴(xun)化或構造出(chu)具(ju)(ju)有特殊功能(neng)的(de)(de)(de)菌株。因此(ci)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)絮(xu)(xu)(xu)凝(ning)(ning)法(fa)具(ju)(ju)有廣(guang)闊的(de)(de)(de)發(fa)展前景。
3.2 生物吸附法
生(sheng)物(wu)(wu)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)是對(dui)(dui)于經過一系(xi)列生(sheng)物(wu)(wu)化學作(zuo)用(yong)使重(zhong)(zhong)(zhong)金屬離(li)(li)子被微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)細胞吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)概(gai)括理解(jie),這些作(zuo)用(yong)包括絡合(he)、鰲合(he)、離(li)(li)子交換、吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)等。這些微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)從溶液(ye)中(zhong)分(fen)離(li)(li)金屬離(li)(li)子的(de)(de)機(ji)理有(you)胞外富集、沉(chen)淀;細胞表(biao)(biao)面吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)或(huo)絡合(he);胞內(nei)富集。其(qi)中(zhong)細胞表(biao)(biao)面吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)或(huo)絡合(he)對(dui)(dui)死活(huo)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)都存在,而胞內(nei)和胞外的(de)(de)大量富集則往往要求微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)具有(you)活(huo)性。許(xu)多研(yan)(yan)究表(biao)(biao)明活(huo)的(de)(de)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)和死的(de)(de)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)對(dui)(dui)重(zhong)(zhong)(zhong)金屬離(li)(li)子都有(you)較(jiao)大的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)能(neng)(neng)力(li),作(zuo)為生(sheng)物(wu)(wu)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑的(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)源(yuan)能(neng)(neng)夠從低濃(nong)度的(de)(de)含重(zhong)(zhong)(zhong)金屬離(li)(li)子的(de)(de)水溶液(ye)中(zhong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)重(zhong)(zhong)(zhong)金屬,且有(you)實(shi)用(yong)價值的(de)(de)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)容易(yi)獲得。例如:發(fa)酵(jiao)過程中(zhong)的(de)(de)酵(jiao)母(mu)菌(jun)是生(sheng)物(wu)(wu)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑很好的(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)源(yuan),大量來自海洋(yang)中(zhong)的(de)(de)藻(zao)(zao)類也是便(bian)宜(yi)的(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)源(yuan)[8、9]。趙(zhao)玲等[9]用(yong)海洋(yang)赤潮生(sheng)物(wu)(wu)原(yuan)甲藻(zao)(zao)(Prorocentrum micans)的(de)(de)活(huo)體和甲醛(quan)殺死的(de)(de)藻(zao)(zao)體對(dui)(dui)Cu2+、Pb2+、Ni2+、Zn2+、Ag1+、Cd2+的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)能(neng)(neng)力(li)進(jin)行(xing)研(yan)(yan)究,實(shi)驗證明,金屬離(li)(li)子混(hun)合(he)液(ye)經原(yuan)甲藻(zao)(zao)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)30min后,各離(li)(li)子的(de)(de)濃(nong)度顯著下降且達到平(ping)衡,原(yuan)甲藻(zao)(zao)的(de)(de)活(huo)體和死體對(dui)(dui)這六種金屬離(li)(li)子具有(you)相似的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)能(neng)(neng)力(li)。
利(li)用(yong)(yong)(yong)載體(ti)通過(guo)物(wu)(wu)理(li)(li)或化學方(fang)法(fa)(fa)將微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)吸附(fu)劑經預(yu)處理(li)(li)固定后,吸附(fu)劑吸附(fu)機械強度(du)(du)和化學穩定性增(zeng)強、使用(yong)(yong)(yong)周期(qi)延長(chang)、可(ke)以(yi)提高廢(fei)水(shui)處理(li)(li)的深度(du)(du)和效率、減少吸附(fu)—解吸循環中的損耗(hao)。近年來,國內外很(hen)多學者(zhe)開(kai)展了(le)固定化細胞處理(li)(li)含重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)有(you)毒廢(fei)水(shui)的研究工(gong)作(zuo)[10、11]。生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)吸附(fu)劑具有(you)來源廣、價格低、吸附(fu)能(neng)力(li)強、易于(yu)分(fen)離回收重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)等特點,而且使用(yong)(yong)(yong)死的微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)作(zuo)為生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)源具有(you)容易固定化,并可(ke)根據需(xu)要(yao)制成特殊的生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)吸附(fu)劑并反復使用(yong)(yong)(yong)。因此,生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)吸附(fu)法(fa)(fa)有(you)很(hen)好的工(gong)業(ye)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)前景(jing)。現階段(duan)我國的污(wu)水(shui)處理(li)(li)廠大多數采用(yong)(yong)(yong)活(huo)性污(wu)泥(ni)處理(li)(li)法(fa)(fa),因此可(ke)以(yi)考慮在需(xu)進(jin)行重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)去除的地域(yu),通過(guo)對活(huo)性污(wu)泥(ni)的馴化(在此過(guo)程(cheng)中應(ying)(ying)注意避免過(guo)量重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)使活(huo)性污(wu)泥(ni)中毒),以(yi)及生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)接種(zhong)法(fa)(fa)接種(zhong)相應(ying)(ying)的菌種(zhong),達到對低濃度(du)(du)含重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)污(wu)水(shui)的處理(li)(li)。
3.3 植物(wu)整治技術
植(zhi)物(wu)對重(zhong)金(jin)屬的(de)(de)(de)吸(xi)收(shou)(shou)富(fu)集(ji)機理,主要為兩個方(fang)面:一是利用植(zhi)物(wu)發達的(de)(de)(de)根(gen)系對重(zhong)金(jin)屬廢(fei)水的(de)(de)(de)吸(xi)收(shou)(shou)過濾作用,達到對重(zhong)金(jin)屬的(de)(de)(de)富(fu)集(ji)和(he)積(ji)累。二是利用微(wei)生物(wu)的(de)(de)(de)活性原(yuan)則和(he)重(zhong)金(jin)屬與微(wei)生物(wu)的(de)(de)(de)親和(he)作用,把(ba)重(zhong)金(jin)屬轉(zhuan)化為較低毒性的(de)(de)(de)產物(wu)。通過收(shou)(shou)獲或(huo)移去(qu)已積(ji)累和(he)富(fu)集(ji)了(le)重(zhong)金(jin)屬的(de)(de)(de)植(zhi)物(wu)的(de)(de)(de)枝條,降低土壤或(huo)水體中的(de)(de)(de)重(zhong)金(jin)屬濃度,達到治理污染、修復環境的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。
在植(zhi)物(wu)整治技(ji)術中能利(li)用的植(zhi)物(wu)很多,有(you)(you)藻(zao)類(lei)植(zhi)物(wu)、草本植(zhi)物(wu)、木(mu)本植(zhi)物(wu)等等。其主要特點是對重金屬具有(you)(you)很強的耐(nai)(nai)毒性(xing)和積(ji)累能力,不(bu)同(tong)種類(lei)植(zhi)物(wu)對不(bu)同(tong)重金屬具有(you)(you)不(bu)同(tong)的吸收(shou)富集能力,而且其耐(nai)(nai)毒性(xing)也各(ge)不(bu)相同(tong)。
浩云(yun)濤等[12]分離篩選獲(huo)得了一株(zhu)高重(zhong)金屬(shu)(shu)抗(kang)性(xing)的(de)(de)橢(tuo)圓小球藻(zao)(Chlorella ellipsoidea),并研究了不同濃度(du)的(de)(de)重(zhong)金屬(shu)(shu)銅、鋅、鎳、鎘對(dui)該(gai)藻(zao)生長的(de)(de)影響及(ji)其(qi)對(dui)重(zhong)金屬(shu)(shu)離子的(de)(de)吸收富集作用。結果顯示,該(gai)藻(zao)對(dui)Zn2+和(he)Cd2+具(ju)有很高的(de)(de)耐(nai)(nai)受性(xing)。對(dui)四種(zhong)重(zhong)金屬(shu)(shu)的(de)(de)耐(nai)(nai)受能力依(yi)次為鋅>鎘>鎳>銅。該(gai)藻(zao)對(dui)重(zhong)金屬(shu)(shu)具(ju)有很好的(de)(de)去(qu)除效果,經15μmol/L Cu2+、300μmol/L Zn2+、100μmol/L Ni2+、30μmol/L Cd2+濃度(du)72h處理(li),去(qu)除率(lv)分別達到40.93%、98.33%、97.62%、86.88%。由此可見,此藻(zao)類可應用于含重(zhong)金屬(shu)(shu)廢(fei)水的(de)(de)處理(li)。
對重(zhong)金屬(shu)離子具有(you)吸附作用的(de)(de)(de)草本(ben)植物(wu)有(you)鳳(feng)眼蓮(Eichhoria crassipes Somis)、香(xiang)蒲(pu)(pu)(Typhao rientalis Presl)等(deng)(deng)[13、14]。香(xiang)蒲(pu)(pu)是國(guo)際上公認和常用的(de)(de)(de)一種(zhong)治理污染的(de)(de)(de)植物(wu),它具有(you)特(te)殊(shu)的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)與功能(neng),如葉片成肉質(zhi)(zhi)、柵欄(lan)組(zu)織發達(da)等(deng)(deng)。香(xiang)蒲(pu)(pu)植物(wu)長(chang)期生長(chang)在高濃度重(zhong)金屬(shu)廢水(shui)(shui)(shui)中(zhong)形成特(te)殊(shu)結(jie)構(gou)以(yi)抵抗惡劣環境并能(neng)自我調節(jie)某些生理活動,以(yi)適應污染毒害[15]。招文(wen)銳等(deng)(deng)[16]研究了(le)寬(kuan)葉香(xiang)蒲(pu)(pu)人工(gong)濕(shi)地(di)系(xi)統處理廣東韶關凡口鉛(qian)(qian)鋅礦(kuang)選礦(kuang)廢水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)穩(wen)定性。歷時10年(nian)(nian)的(de)(de)(de)監測結(jie)果表明(ming),該(gai)(gai)系(xi)統能(neng)有(you)效地(di)凈(jing)化(hua)鉛(qian)(qian)鋅礦(kuang)廢水(shui)(shui)(shui)。未處理的(de)(de)(de)廢水(shui)(shui)(shui)含有(you)高濃度的(de)(de)(de)有(you)害金屬(shu)鉛(qian)(qian)、鋅、鎘(ge)經人工(gong)濕(shi)地(di)后(hou),出水(shui)(shui)(shui)口水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)明(ming)顯(xian)改善,其中(zhong)鉛(qian)(qian)、鋅、鎘(ge)的(de)(de)(de)凈(jing)化(hua)率分別(bie)達(da)到99.0%,97.%和94.9%。分析其pH和Pb、Zn、Cd、Hg、As質(zhi)(zhi)量分數的(de)(de)(de)年(nian)(nian)份和月份變化(hua)趨勢,發現經濕(shi)地(di)處理的(de)(de)(de)廢水(shui)(shui)(shui)出水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)中(zhong)的(de)(de)(de)各指標的(de)(de)(de)年(nian)(nian)份和月份變化(hua)幅度較小(xiao),且都在國(guo)家工(gong)業污水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)排放標準之下,可見該(gai)(gai)濕(shi)地(di)的(de)(de)(de)污水(shui)(shui)(shui)凈(jing)化(hua)具有(you)很高的(de)(de)(de)穩(wen)定性。
采用木(mu)本植(zhi)物來(lai)處理(li)污(wu)染水體(ti),具有(you)凈化效果(guo)好,處理(li)量大(da),受氣候影(ying)響小,不易造成二次(ci)污(wu)染等(deng)(deng)優點,越來(lai)越受到人們的(de)(de)重視。胡煥斌等(deng)(deng)[17]試驗結果(guo)表明,蘆(lu)葦(wei)和(he)池杉(shan)兩種植(zhi)物對重金屬(shu)鉛(qian)和(he)鎘(ge)都有(you)較(jiao)強富集能力,而(er)木(mu)本植(zhi)物池杉(shan)比草本植(zhi)物蘆(lu)葦(wei)具有(you)更好的(de)(de)凈化效果(guo)。周青等(deng)(deng)[18]研究了(le)5種常綠樹(shu)木(mu)對鎘(ge)污(wu)染脅(xie)迫的(de)(de)反應,實驗結果(guo)表明,在高濃度鎘(ge)脅(xie)迫下(xia),5種樹(shu)木(mu)葉片的(de)(de)葉綠素含量、細胞(bao)質(zhi)膜透(tou)性(xing)、過氧化氫酶活性(xing)及鎘(ge)富集量等(deng)(deng)生(sheng)理(li)生(sheng)化特性(xing)均產生(sheng)明顯變化,其中,黃楊(yang)、海桐,杉(shan)木(mu)抗鎘(ge)污(wu)染能力優于(yu)香樟(zhang)和(he)冬青。以(yi)(yi)木(mu)本植(zhi)物為(wei)主體(ti)的(de)(de)重金屬(shu)廢水處理(li)技(ji)術,能切(qie)斷有(you)毒有(you)害(hai)物質(zhi)進(jin)入人體(ti)和(he)家畜的(de)(de)食物鏈,避免了(le)二次(ci)污(wu)染,可以(yi)(yi)定向(xiang)栽(zai)培(pei),在治污(wu)的(de)(de)同時(shi),還可以(yi)(yi)美化環(huan)境,獲得一定的(de)(de)經濟效益,是(shi)一種理(li)想的(de)(de)環(huan)境修復方法(fa)。
4 重金屬(shu)廢水處理(li)發展趨勢及展望
一、生(sheng)物(wu)(wu)(wu)法(fa)(fa)將成(cheng)(cheng)為主(zhu)導方法(fa)(fa) 雖然化學(xue)法(fa)(fa)、物(wu)(wu)(wu)理化學(xue)法(fa)(fa)、生(sheng)物(wu)(wu)(wu)法(fa)(fa)都可以治理和(he)回(hui)收(shou)廢水中的重金屬(shu)(shu),但由于(yu)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)法(fa)(fa)處理重金屬(shu)(shu)廢水成(cheng)(cheng)本低、效益高、易管理、無二次(ci)污染、有(you)利(li)于(yu)生(sheng)態環境的改善。另外(wai),通過(guo)基因(yin)工程、分子生(sheng)物(wu)(wu)(wu)學(xue)等技術應用,可使生(sheng)物(wu)(wu)(wu)具有(you)更強的吸(xi)附、絮凝、整治修復能力。因(yin)此生(sheng)物(wu)(wu)(wu)法(fa)(fa)具有(you)更加廣闊的發(fa)展前景。
二、幾(ji)種(zhong)技(ji)術(shu)(shu)(shu)集成起來處(chu)理(li)(li)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui) 重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)是一(yi)(yi)種(zhong)資源,許(xu)多重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)都比較昂貴。如果(guo)將廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)作為(wei)一(yi)(yi)種(zhong)資源來回(hui)(hui)(hui)收,不但(dan)(dan)解決(jue)了重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)污染,而且還具有一(yi)(yi)定的(de)(de)經濟效(xiao)(xiao)益。電(dian)化(hua)學法就可以(yi)滿(man)足這些要(yao)求處(chu)理(li)(li)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui),但(dan)(dan)由于廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)濃度一(yi)(yi)般較低,用(yong)(yong)傳統的(de)(de)電(dian)化(hua)學法來處(chu)理(li)(li),電(dian)流效(xiao)(xiao)率較低,電(dian)能消(xiao)耗較高。因此(ci),為(wei)滿(man)足日(ri)益嚴格的(de)(de)環(huan)保要(yao)求,實(shi)現廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)回(hui)(hui)(hui)用(yong)(yong)和重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)回(hui)(hui)(hui)收,可將幾(ji)種(zhong)技(ji)術(shu)(shu)(shu)集成起來處(chu)理(li)(li)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui),同時發揮各種(zhong)技(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)長處(chu)。Tung Chung-Ching等[19] 集成采用(yong)(yong)膠束增強超(chao)(chao)濾法去除水(shui)(shui)(shui)溶(rong)液中(zhong)(zhong)的(de)(de)銅(tong)離子取得了顯著(zhu)效(xiao)(xiao)果(guo)。張永鋒[20]采用(yong)(yong)絡合(he)-超(chao)(chao)濾-電(dian)解集成技(ji)術(shu)(shu)(shu)處(chu)理(li)(li)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui),超(chao)(chao)濾的(de)(de)濃縮液可通過電(dian)解回(hui)(hui)(hui)收重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu),從而實(shi)現廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)回(hui)(hui)(hui)用(yong)(yong)和重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)回(hui)(hui)(hui)收的(de)(de)雙重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)目的(de)(de),為(wei)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)廢(fei)(fei)(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)根治找到了新的(de)(de)出(chu)路。
我們應該(gai)(gai)充(chong)分利用(yong)自然界中的(de)(de)(de)(de)(de)微生物(wu)與植(zhi)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)協同凈化作用(yong),并(bing)輔(fu)之以(yi)(yi)(yi)物(wu)理(li)(li)(li)(li)或化學(xue)方法(fa),尋找(zhao)凈化重(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)有效途徑。對重(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)污染(ran)源頭進(jin)行(xing)(xing)嚴格的(de)(de)(de)(de)(de)控制和監(jian)督,利用(yong)物(wu)理(li)(li)(li)(li)和化學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)辦法(fa)處(chu)理(li)(li)(li)(li)好源頭的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)較高濃(nong)度的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)廢水,不讓高含(han)量的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)廢水進(jin)入城市排水管網。這(zhe)樣可以(yi)(yi)(yi)減少治(zhi)(zhi)(zhi)理(li)(li)(li)(li)成(cheng)本,又(you)減輕了(le)二級污水廠的(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)理(li)(li)(li)(li)難度,取得較好的(de)(de)(de)(de)(de)經(jing)濟效益和環境效益。在已建成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)環境治(zhi)(zhi)(zhi)理(li)(li)(li)(li)項目(mu)中,可以(yi)(yi)(yi)考(kao)慮進(jin)行(xing)(xing)對重(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)處(chu)理(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)改進(jin)和改造以(yi)(yi)(yi)達(da)(da)到(dao)對相(xiang)應重(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)理(li)(li)(li)(li),而在有必要進(jin)行(xing)(xing)重(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)處(chu)理(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)未建成(cheng)環境治(zhi)(zhi)(zhi)理(li)(li)(li)(li)項目(mu),應該(gai)(gai)在立項時(shi)即考(kao)慮對重(zhong)(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除,以(yi)(yi)(yi)達(da)(da)到(dao)更好的(de)(de)(de)(de)(de)治(zhi)(zhi)(zhi)理(li)(li)(li)(li)污染(ran),修(xiu)復環境的(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)。
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