污水中重金属的处理方法|污水重金属超标怎么处理

重金属废水：成分、来源、处理案例及解决方案

一、重金属废水成分与来源

（一）主要成分

重金属废水是指含有汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）、铜（Cu）、锌（Zn）、镍（Ni）、钴（Co）以及类金属砷（As）等重金属离子的废水。这些重金属在水中通常以离子态、络合态或悬浮态存在。例如，在电镀废水中，常含有铬离子（如 Cr³⁺、Cr₂O₇²⁻）、镍离子（Ni²⁺）、铜离子（Cu²⁺）等；在矿山开采废水中，可能存在铅离子（Pb²⁺）、锌离子（Zn²⁺）、镉离子（Cd²⁺）以及伴生的砷离子（As³⁺、As⁵⁺）等。不同行业产生的重金属废水，其成分和浓度差异较大。

（二）来源广泛

工业生产

电镀行业：电镀过程中，为了在金属表面形成一层具有防护、装饰或特殊功能的镀层，会使用大量含重金属的电镀液。在电镀后对工件进行漂洗时，会产生大量含重金属离子的漂洗废水。例如，镀铬工艺会产生含铬废水，镀镍工艺会产生含镍废水，且废水中重金属浓度较高，可达几百甚至上千毫克每升。

矿山开采与选矿：在矿石开采过程中，矿坑排水会带出矿石中的重金属；选矿过程中，为了分离和富集有用矿物，会使用各种选矿药剂，这些药剂与矿石中的重金属相互作用，导致选矿废水含有大量重金属。如铅锌矿开采和选矿过程中，会产生含有铅、锌、镉等重金属的废水。

有色金属冶炼：在铜、铅、锌、镍等有色金属冶炼过程中，从矿石的焙烧、熔炼到精炼等各个环节，都会产生大量含有重金属的废水。例如，在铜冶炼过程中，火法炼铜产生的高温烟气经冷却、净化处理后会产生含铜、铅、锌等重金属的酸性废水；湿法炼铜过程中，浸出、萃取、电积等工序也会产生大量含重金属离子的废水。

化工生产：许多化工产品的生产过程涉及重金属催化剂或原料，如农药、染料、塑料助剂等生产。以含汞农药生产为例，生产过程中会产生含汞废水；在某些生产塑料稳定剂的化工企业中，会使用铅盐作为原料，从而产生含铅废水。

电子电器制造：在电路板制造、电子元器件生产、电池制造等环节，会使用大量的重金属。例如，电路板生产中的蚀刻工序会产生含铜废水；废旧电池回收处理过程中，会产生含有铅、汞、镉等多种重金属的废水。

生活污水与垃圾渗滤液

虽然生活污水中重金属含量相对较低，但随着电子产品的普及和人们生活方式的变化，生活污水中重金属的来源也逐渐增加。如废旧电池、电子垃圾等随意丢弃，经雨水冲刷等作用，其中的重金属可能进入生活污水系统。此外，垃圾填埋场产生的渗滤液中也含有一定量的重金属，这是因为垃圾中包含的金属制品、废旧电器等在填埋过程中，重金属会逐渐溶出并进入渗滤液中。

农业活动

农业生产中，为了防治病虫害、提高作物产量，会使用一些含重金属的农药和化肥。例如，某些含砷、铜的农药，长期使用后，这些重金属会在土壤中累积，当土壤中的重金属随地表径流或地下渗漏进入水体时，就会造成水体的重金属污染。此外，畜禽养殖业中，为了促进畜禽生长和预防疾病，在饲料中添加的一些含重金属的添加剂，如含铜、锌的添加剂，畜禽粪便中的重金属经雨水冲刷等途径也可能进入周边水体。

二、重金属废水处理案例

（一）案例一：某电镀工业园区重金属废水处理项目

案例背景：该电镀工业园区内聚集了众多电镀企业，涉及镀铬、镀镍、镀锌、镀铜等多种电镀工艺。由于早期各企业自行处理废水，处理设施简陋且技术落后，导致大量未达标的重金属废水直接排放，对周边的河流、土壤和地下水造成了严重污染。周边河流的水质恶化，鱼类大量死亡，土壤中的重金属含量严重超标，农作物生长受到抑制，甚至出现重金属含量超标的情况，对当地居民的身体健康和生态环境构成了极大威胁。为了改善区域环境质量，该工业园区决定建设集中式的重金属废水处理厂，对园区内的重金属废水进行统一收集和处理。

处理工艺

分质收集与预处理：首先，对园区内不同电镀企业产生的废水进行分质收集，根据废水中重金属的种类和浓度，设置了含铬废水收集系统、含镍废水收集系统、含铜废水收集系统等。对于含铬废水，先采用化学还原法，向废水中加入亚硫酸氢钠等还原剂，将六价铬还原为三价铬，因为六价铬毒性强且难以直接沉淀去除，还原后的三价铬更易通过后续的沉淀工艺去除。对于含镍废水，由于镍离子可能与一些络合剂形成稳定的络合物，影响沉淀效果，所以先进行破络处理，通过投加强氧化剂如芬顿试剂（过氧化氢和硫酸亚铁的混合溶液），破坏络合物结构，使镍离子游离出来。对于含铜废水，若废水呈酸性，先进行中和调节 pH 值。

化学沉淀法：经过预处理后的各类废水，分别进入对应的化学沉淀反应池。向反应池中投加氢氧化钠、石灰等碱性沉淀剂，使重金属离子与氢氧根离子结合，生成难溶性的重金属氢氧化物沉淀。例如，三价铬离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铬沉淀（Cr (OH)₃），镍离子生成氢氧化镍沉淀（Ni (OH)₂），铜离子生成氢氧化铜沉淀（Cu (OH)₂）。同时，为了提高沉淀效果，还会投加絮凝剂如聚合氯化铝（PAC）和助凝剂如聚丙烯酰胺（PAM），使生成的沉淀颗粒相互聚集，形成较大的絮体，便于后续的固液分离。

混凝沉淀与过滤：沉淀反应后的废水进入混凝沉淀池，在池中进一步强化絮凝沉淀过程，使废水中残留的细小颗粒和未沉淀完全的重金属氢氧化物沉淀进一步凝聚沉降。混凝沉淀池出水再通过过滤单元，采用石英砂过滤器、活性炭过滤器等，去除废水中剩余的悬浮物和部分胶体物质，确保出水的清澈度和水质稳定性。

深度处理与回用：为了实现废水的回用，降低水资源消耗，经过上述处理后的废水进入深度处理阶段。采用离子交换树脂技术，通过特定的离子交换树脂与废水中残留的微量重金属离子进行交换反应，进一步去除重金属离子，使水质达到电镀生产用水的要求。处理后的回用水一部分返回电镀生产线用于漂洗等工序，另一部分作为园区内的绿化用水、道路冲洗用水等。对于无法回用的少量浓水，则进行蒸发浓缩处理，将其中的重金属进一步浓缩富集，然后对浓缩后的残渣进行安全填埋处置。

处理效果：经过该套处理工艺的运行，电镀工业园区的重金属废水处理效果显著。处理后排放的废水中，铬、镍、铜等重金属离子浓度均远低于国家规定的排放标准。例如，总铬浓度从处理前的数百毫克每升降至 0.5mg/L 以下，镍离子浓度降至 0.1mg/L 以下，铜离子浓度降至 0.5mg/L 以下。废水的回用率达到了 70% 以上，有效减少了新鲜水资源的取用量，降低了企业的生产成本。同时，周边河流的水质逐渐得到改善，河水中的重金属含量明显降低，生态系统开始逐步恢复。土壤中的重金属含量也呈现下降趋势，农作物的生长状况得到明显好转，当地的生态环境质量得到了极大提升，居民对环境的满意度也显著提高。

（二）案例二：某铅锌矿选矿厂重金属废水处理工程

案例背景：该铅锌矿选矿厂采用浮选工艺对铅锌矿石进行选矿，在选矿过程中使用了大量的水和选矿药剂。由于选矿厂位于山区，周边生态环境脆弱，且附近有一条河流，是下游居民的重要饮用水源。早期选矿厂的废水处理设施不完善，大量含有铅、锌、镉等重金属的废水未经有效处理直接排入河流，导致河流水体中的重金属含量严重超标，下游居民的饮用水安全受到威胁，引发了一系列环境纠纷和社会问题。为了满足环保要求，保障下游居民的饮水安全，选矿厂决定对废水处理系统进行升级改造。

处理工艺

中和沉淀：选矿废水首先进入中和调节池，通过投加石灰乳（氢氧化钙的悬浊液），将废水的 pH 值调节至碱性范围（一般为 8 - 9）。在碱性条件下，铅离子（Pb²⁺）、锌离子（Zn²⁺）、镉离子（Cd²⁺）等重金属离子会与氢氧根离子发生反应，生成难溶性的金属氢氧化物沉淀。例如，铅离子生成氢氧化铅沉淀（Pb (OH)₂），锌离子生成氢氧化锌沉淀（Zn (OH)₂），镉离子生成氢氧化镉沉淀（Cd (OH)₂）。中和沉淀过程能够去除废水中大部分的重金属离子。

硫化物沉淀：经过中和沉淀后的废水，虽然大部分重金属离子已被去除，但仍有少量重金属离子残留在水中。为了进一步降低重金属离子浓度，向废水中投加硫化钠（Na₂S）等硫化物沉淀剂。硫化物中的硫离子（S²⁻）与重金属离子具有很强的亲和力，能够生成溶度积更小的金属硫化物沉淀。例如，铅离子与硫离子反应生成硫化铅沉淀（PbS），锌离子生成硫化锌沉淀（ZnS），镉离子生成硫化镉沉淀（CdS）。硫化物沉淀法能够更有效地去除废水中残留的微量重金属离子，提高废水的净化程度。

絮凝沉淀与过滤：为了使生成的沉淀颗粒更好地沉降分离，在沉淀池中投加絮凝剂聚合氯化铝（PAC）和助凝剂聚丙烯酰胺（PAM），促进沉淀颗粒的凝聚和沉降。沉淀后的上清液通过过滤系统，采用多层滤料过滤器，进一步去除废水中的悬浮物和残留的重金属沉淀颗粒，确保出水水质清澈。

吸附处理：经过上述处理后的废水，虽然重金属离子浓度已经大幅降低，但可能仍含有极少量的重金属离子。为了达到更高的水质标准，将废水引入吸附塔，塔内填充有活性炭等吸附剂。活性炭具有巨大的比表面积和丰富的孔隙结构，能够通过物理吸附和化学吸附作用，将废水中残留的微量重金属离子吸附在其表面，进一步降低重金属离子浓度，使出水水质达到国家规定的排放标准。

回用与排放：处理后的达标废水一部分回用至选矿厂的生产环节，如用于矿石的磨矿、浮选等工序，实现水资源的循环利用，减少新鲜水的取用量。剩余的废水则通过专用的排放管道，排入附近的河流，但在排放口设置了在线监测系统，实时监测排放废水中的重金属浓度、pH 值等指标，确保排放水质始终符合环保要求。

处理效果：通过实施这套升级改造后的废水处理工艺，铅锌矿选矿厂的重金属废水得到了有效治理。处理后的废水重金属含量显著降低，铅离子浓度从处理前的几十毫克每升降至 0.5mg/L 以下，锌离子浓度降至 1mg/L 以下，镉离子浓度降至 0.01mg/L 以下，均满足国家规定的《污水综合排放标准》中的相关限值要求。废水的回用率达到了 60% 左右，不仅减少了对周边环境的污染，还为企业节约了大量的水资源成本。同时，周边河流的水质得到了明显改善，河水中的重金属含量恢复到正常水平，保障了下游居民的饮用水安全，解决了长期以来的环境纠纷，实现了企业经济效益和环境效益的双赢。

（三）案例三：某电子废弃物拆解企业重金属废水处理实践

案例背景：随着电子废弃物产生量的日益增加，某电子废弃物拆解企业业务规模不断扩大。在电子废弃物拆解过程中，会产生大量含有铜、铅、汞、镉等多种重金属的废水。由于企业初期对废水处理重视程度不够，废水未经有效处理直接排放，导致周边土壤和地下水受到严重污染，土壤中的重金属含量远超背景值，周边井水的重金属检测结果也严重超标，对当地生态环境和居民健康造成了严重危害。在环保部门的督促下，企业决定投入资金建设专业的重金属废水处理设施。

处理工艺

收集与分类：企业首先对拆解车间产生的废水进行全面收集，并根据废水的来源和成分进行分类。将含铜废水、含铅废水、含汞废水、含镉废水等分别收集到不同的废水收集池中，以便后续采用针对性的处理工艺进行处理。

化学沉淀与还原：对于含铜废水，先调节 pH 值至碱性，投加氢氧化钠等碱性物质，使铜离子生成氢氧化铜沉淀。同时，为了提高沉淀效果，投加絮凝剂和助凝剂。对于含铅废水，采用硫化物沉淀法，投加硫化钠使铅离子生成硫化铅沉淀。由于废水中可能存在二价汞离子（Hg²⁺），毒性较大，先采用还原剂如亚硫酸钠（Na₂SO₃）将其还原为金属汞（Hg），然后通过气浮等方式将汞分离出来。对于含镉废水，同样采用化学沉淀法，通过投加石灰乳等碱性沉淀剂，使镉离子生成氢氧化镉沉淀。

离子交换与吸附：经过化学沉淀处理后的废水，虽然大部分重金属离子已被去除，但仍含有少量的重金属离子。为了进一步降低重金属离子浓度，采用离子交换树脂对废水进行深度处理。根据废水中重金属离子的种类，选择合适的离子交换树脂，如强酸性阳离子交换树脂用于去除铜离子、铅离子等阳离子重金属。同时，结合活性炭吸附工艺，利用活性炭对重金属离子的吸附作用，进一步净化废水。活性炭吸附不仅可以去除重金属离子，还能吸附废水中的一些有机污染物，提高废水的水质。

深度净化与消毒：经过离子交换和吸附处理后的废水，进入深度净化阶段。采用反渗透（RO）膜技术，利用半透膜的原理，在压力作用下，使水分子通过膜而重金属离子等溶质被截留，进一步去除废水中残留的微量重金属离子和其他杂质，使水质达到更高的标准。最后，对处理后的废水进行消毒处理，采用二氧化氯等消毒剂，杀灭废水中的细菌和病毒，确保排放的废水符合环保要求。

污泥处理与处置：在废水处理过程中产生的含有重金属的污泥，属于危险废物。企业将污泥进行集中收集，采用专门的污泥脱水设备进行脱水处理，降低污泥的含水率。脱水后的污泥委托有资质的危险废物处置单位进行安全处置，确保污泥中的重金属不会对环境造成二次污染。

处理效果：经过该套废水处理系统的运行，电子废弃物拆解企业的重金属废水处理取得了良好的效果。处理后的废水中铜、铅、汞、镉等重金属离子浓度均大幅降低，达到了国家规定的《污水综合排放标准》和《电子废物污染控制标准》中的相关限值要求。例如，铜离子浓度降至 0.5mg/L 以下，铅离子浓度降至 0.1mg/L 以下，汞离子浓度降至 0.001mg/L 以下，镉离子浓度降至 0.01mg/L 以下。周边土壤和地下水的污染状况得到了有效遏制，土壤中的重金属含量逐渐下降，地下水的水质也有所改善。企业通过废水处理设施的建设和运行，不仅解决了环境污染问题，还提升了企业的环保形象，避免了因环保不达标而面临的高额罚款和停产整顿风险，实现了可持续发展。

三、重金属废水概况与解决方案总结

（一）重金属废水概况

重金属废水作为一种对生态环境和人类健康具有严重威胁的工业污染物，具有毒性大、难降解、易累积等特点。由于重金属在自然界中不能被生物降解，只能通过物理、化学或生物作用改变其存在形态，因此一旦进入水体，就会在水体、土壤和生物体中不断累积，通过食物链的传递和放大，最终危害人类健康。例如，汞在水体中可转化为甲基汞，甲基汞具有很强的神经毒性，能通过食物链在人体内富集，引发水俣病等严重疾病；铅会影响人体的神经系统、造血系统和消化系统，对儿童的智力发育造成不可逆的损害。同时，重金属废水的排放还会对水生生态系统造成破坏，导致水生生物种类减少、数量下降，破坏生态平衡。随着工业的快速发展，重金属废水的排放量不断增加，如果不加以有效控制和治理，将对环境造成难以估量的损失。

（二）解决方案