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对重金属废水处理的基本思路是“废水分质收集，分类处理”。如电镀废水处理中，将六价铬废水分开收集预处理。将六价铬先还原成三价铬，然后进行沉淀处理。废水分质收集的程度对重金属废水处理达标显得非常关键。从技术的角度，在电镀槽边设置离子交换装置，通过离子交换，回收漂洗水中的重金属离子，实现废水再循环利用是最有效和最清洁的处理工艺。但该工艺处理成本较高，目前较多地应用在镀镍漂洗水处理，通过离子交换将镍离子回收和再循环利用。
1、含铬废水处理工艺流程
铬（Cr）具有与多种物质反应形成化合物的性质。在废水中含有的铬主要有三价（Cr3+和CrO2-）和六价（Cr2O72-和CrO42-）的铬化合物。六价铬不像其他重金属那样，能够形成不溶性的氢氧化物沉淀。但是碱金属以外的铬酸盐难溶于水，如铬酸钡（BaCrO4）等，能够从废水中沉淀分离，但这种金属本身有较强的毒性，因而很少采用这处处理工艺。
产生并排放含铬废水的工业门类主要有电镀、电子、化工、制革等。不同的行业，在生部使用的铬化合物形态不同，排出废水中所含的铬化合物以及与其共存的物质形成亦不相同，因此，在考虑含铬工业废水处理工艺流程时，还必须综合考虑与铬共存物质的去除问题。对含有六价铬的废水，则应单独进行处理，不宜与其他类型的废水混合处理。
电镀行业排放的含铬废水，pH一般在4～5，呈酸性，废水中以Cr2O72-形式存在的六价铬所占比例较大。Cr2O72-在酸性溶液中具有强氧化性能，较易于还原为Cr3+，再通过中和沉淀处理。
含铬废水还原中和沉淀处理法的工艺流程如图1所示。
图1 含铬废水还原中和沉淀处理法的工艺流程
该处理工艺的控制要求是，使进入还原反应池废水的pH﹤3，投加还原剂，产生还原反应氧化还原电位（ORP）值应保持在250mV以下，将六价铬还原为三价铬，其还原产物为Cr2(SO4)3。在还原反应池出水中投加石灰，进行预中和反应，投加的中和沉淀剂为NaOH，将pH调至7.5～8.5，并形成氢氧化铬沉淀物。废水进入沉淀池后，使氢氧化铬沉淀去除，处理水排出。
常用的还原剂有亚硫酸钠（Na2SO3）、亚硫酸氢钠（NaHSO3）、硫酸亚铁（FeSO4）等。处理工程实践上由于受废水中所含的铬浓度、水量变化等因素的影响，不能按理论用量投加还原剂，必须根据处理废水的浓度、处理出水要求、反应速度和操作条件、运行费用等因素加以综合考虑，合理确定使用药剂种类及其投加量。一般还原剂的使用量可参考下列比值：
Cr6+:Na2SO3=1:4；Cr6+:NaHSO3=1:4；Cr6+:FeSO4=1:(25～30)
还原剂投加量不宜过大，若过大会形成[Cr2(OH)2SO3]2-，难于沉淀。还原反应时间应﹥30min。处理过程中逐渐将pH调到8.0～8.5，宜分两阶段进行。首先用石灰预中和，将pH调到5.0～6.0，然后再用碱调到8.0～8.5。如果pH超过9，将形成氢氧化铬的络合物。
由于氢氧化铬的沉淀速度较慢，一般为0.8～1.2m/h，废水的沉淀时间应在3h以上。如投加混凝剂，可提高沉淀效果。
2、含铜废水处理工艺流程
在重金属中，铜属于低毒性的物质。在水溶液中的铜，多以[Cu(H2O)6]2+的形态存在，易与氨、氰产生络合反应，生成络合离子。当废水中铜的浓度超过1.0mg/L时，对硝化反应产生抑制作用。当水体中铜的含量超过0.01mg/L时，就会对水体自净产生抑制作用。
排放含铜及其化合物废水的行业主要有电镀、铜矿、化工等。对含铜废水广泛而有效的处理技术仍然是化学沉淀法。
含硫酸铜、硝酸铜废水处理
对含硫酸铜、硝酸铜废水的处理可采用氢氧化物沉淀法。将pH提高到10以上，就能够得到比较充分的处理，处理出水铜的含量可降至0.1mg/L以下。
含氯化铜废水处理
当用王水（硝基盐酸）对铜件进行酸洗时，形成含Cl－的氯化铜废水。其中过剩的Cl－与氯化铜结合形成络合体。在这种情况下，应提高pH，使OH－的浓度增高，使废水中的铜形成氢氧化铜而得到较充分的沉淀分离。
有氨存在的含铜废水处理
用过硫酸铵中和铜件的腐蚀溶液时，废水中的氨与铜形成络盐[Cu(NH3)4]2+，影响除铜效果。某种程度上，对有氨存在的含铜废水能否采用中和沉淀处理方法，不取决于铜离子浓度，而取决于氨的浓度。
当pH为9～10时，将使可溶性铜氨络盐量增加，提高pH，使pH﹥11，则铜氨络盐溶解并将Cu析出，与OH-反应形成Cu(OH)2，通过沉淀除去。
含焦磷酸铜废水处理
含焦磷酸铜废水呈弱碱性，能形成稳定的铜焦磷酸络合盐。向废水中投加Ca2+，首先使过剩的P2O74-以焦磷酸钙的形态沉淀分离。进而，与铜配位的P2O74-全部去除，释放出处于离子状态的Cu在碱性条件下与OH－反应形成Cu(OH)2，沉淀去除。可以用CaCl2或Ca(OH)2作为Ca2+源。
氰化铜电镀废水处理
由于铜与CN－能够形成稳定的络盐，对氰化铜电镀废水的处理，需要采用分两步进行反应的处理技术。首先用次氯酸将废水中的CN－氧化分解，去除CN－。第二步则是铜形成氢氧化铜与废水分离。
3、含氰废水处理工艺流程
含氰废水采用两步氧化法，处理工艺流程如图2所示。
图2 含氰废水两步法处理工艺流程
一级氧化池：投加碱和氧化剂，碱宜选用NaOH，氧化剂宜选用NaClO。控制条件为：pH 10.5～11，ORP值300～400mV。反应时间1～2h。
二级氧化池：投加碱和氧化剂，碱宜选用NaOH，氧化剂宜选用NaClO。控制条件为：pH 7～8，ORP值600～650mV。反应时间1～2h。
4、含镉废水处理工艺流程
镉在工业上的主要用途是作为金属的保护层，塑料稳定剂和染料及蓄电池的生产。产生含镉及其化合物废水的行业主要有：含镉矿石的采选和冶炼，以镉作为原料的工业（如镉作为防锈剂的电镀工艺）。由于对镉的利用形态不同，废水中所含有的镉和镉化合物的类型也有所不同。一般情况下，宜将各生产工序排出的含镉废水加以汇集一并进行处理。
但是，当废水中有多种金属离子共存时，会影响氢氧化镉沉淀物的形成。例如，在废水中存在CN－、NH3、Cl－及S2－等配位体时，由于这些氰离子、卤素离子或氨离子等能够与Cd2+结合形成可溶性络合物，并具有水溶性，不利用Cd2+的去除，所以需要对废水中存在的上述离子或物质进行前处理。电镀含镉废水中，一般除镉外，还含有氰络盐，这种废水首先必须将氰络盐等去除，然后才可能除镉。含镉废水处理工艺流程如图3所示。
图3 含镉废水两步法处理工艺流程
化学沉淀法仍然是一种应用最为广泛的含镉废水处理技术。一般采用硫化物沉淀法能够取得良好的除镉效果。泥渣中镉的品位高，便于回收利用。但是S2-能够使处理水的COD值增高，并可能产生硫化氢气体，此外，沉淀剂价格较高，因此，在应用上受到制约。当用氢氧化物沉淀法处理含镉废水时，多以石灰作为沉淀剂，也兼作碱剂，使pH介于10.5和12.5之间时处理效果良好。
采用氢氧化物沉淀处理工艺，应注意以下几点：
a. 以石灰作碱剂，虽然污泥产量较高，但其凝聚性、沉淀性以及脱水性都较好，应用广泛。为了使处理水中的Cd2+含量在排放标准范围内，必须保证OH－浓度，为此，pH应保持在10.5～12.5为宜。
b. 当废水中含有微细粒子难于沉淀时，则宜投加高分子助凝剂以提高沉淀分离效果。
c. 当废水中有氰化物与其共存，并形成氰络盐时，在进行沉淀处理前，可采用氯碱法使氰化物氧化分解。
d. 当废水中有铁及锌共存时，可控制pH在10.5以下，这时铁的氢氧化物能够对镉进行吸附，产生共沉效果，降低处理水中镉的含量。
采用氢氧化镉及硫化镉共沉处理法，效果良好，应用广泛，但所产生的沉淀物细小，需要较长的沉淀时间，在这种情况下，可考虑采用气浮分离法。
5、含汞废水处理工艺流程
汞在环境中可能以三种价态存在，即0、+1、+2。在水环境中多以正二价和零价存在。能够以零价，即元素汞的形式存在于水环境中，这是汞不同于其他金属的特征。在汞化合物中也包括有机汞，这是著名的“水俣病”的致病物质。这种化合物是汞与碳直接结合而成，分为甲基汞、乙基汞和苯基汞，无论哪一种化合物均对生物有较强的毒性作用。
与含有其他类型重金属的废水相同，对含汞及其化合物的废水，最常采用的处理技术也是化学沉淀处理法，也就是向废水中投加沉淀剂，使汞转变为难溶性的化合物，然后通过固液分离，将化合物与水分离，使废水得到处理。由于硫化物的溶度积很低，采用硫化物共沉淀法处理含汞废水，能够取得较高的除汞效果，因此，硫化物共沉淀法在含汞废水处理领域得到较广泛的应用。但是，硫化物共沉淀法只适用于无机汞的去除，对于有机汞，则首先应使用氧化剂（氯）将其氧化为无机汞，然后再用本法加以处理。含汞废水处理工艺流程如图4所示。
（a）
（b）
图4 含汞废水处理工艺流程
硫化物沉淀法
硫化物沉淀法处理含汞废水常用的沉淀剂有H2S、Na2S、NaHS、CaSx、（NH4）2S、MnS、FeS等。应用硫化物（以Na2S为例）共沉法处理含汞废水时，应注意以下几点：
a. 关于Na2S的适当投加量 投加的Na2S量如低于废水中汞含量的当量，将得不到充分的处理效果。此外，由于工厂排放的废水中汞的浓度是不稳定的，这样，投加的Na2S药剂量有时是过量的，有时又可能是不足。投加过量的Na2S，可能产生两种不良后果：其一是硫化钠本身造成的二次污染；其二是与硫化汞沉淀物生成可溶性的络合阴离子[HgS2]2－，使汞重新溶入废水中，降低了汞的去除效果。在这种情况下，应当采取下列两项措施：一是在处理系统前设水质、水量调节池，使进入反应槽的含汞废水水量水质保持稳定；二是补充投加混凝剂FeSO4，以使处理效果保持稳定。
b. 关于补充投加混凝剂FeSO4 向硫化物共沉法处理的含汞废水中补充投加混凝剂（FeSO4），能够产生两种效果，一是去除过量的硫离子，二是当原废水中汞含量低时，生成的硫化汞颗粒很小，呈悬浮状难于沉淀，投加混凝剂（FeSO4）后，对硫化汞悬浮颗粒起到凝聚共沉作用，提高了沉淀效果。
c. 关于pH的调整 为了取得良好的处理效果，应使反应过程的pH保持在8～10。当pH超过10时，硫化汞沉淀物即开始不稳定，并析出难于与水分享的微细胶体颗粒，使处理水恶化。
活性炭吸附法
虽然沉淀法可将废水的含汞浓度降至1～2mg/L，但是排放标准中对汞的指标规定得非常严格，往往仅采用硫化物沉淀法单一处理技术难于达到要求，为了保证处理水水质，还需考虑进一步的处理。在这种情况下，在经过硫化物沉淀法处理后的废水可再经过滤－活性炭吸附处理，使处理水中的汞含量降至0.01～0.05 mg/L，达到允许排放浓度0.05 mg/L的要求。
采用活性炭吸附处理含汞废水时应当考虑到的问题如下：
一是进入活性炭吸附处理的废水中汞的含量必须适宜，如废水中汞含量过高，就会使活性炭再生操作频繁，增加维护管理费用，加速活性炭吸附饱和进程。
二是应当慎重考虑并满足活性炭吸附处理条件的各项参数，如pH、水温、其他盐类、接触时间等。这些条件如有大幅度的变化，可能会影响活性炭吸附处理的效果。活性炭吸附处理技术中最为重要的一个环节是活性炭吸附饱和后的再生问题，对此应认真对待。
离子交换法
离子交换法也是对含汞废水继硫化物共沉法处理后，再进行浓度处理时可供选择的一项处理技术。
在采用离子交换法处理含汞废水时，选定适宜的离子交换树脂和相应的再生剂至关重要。如废水中仅含有汞一种物质，选择交换树脂比较容易。如废水中含有多种盐类，则应根据所含有的盐种类与形态，审慎地进行选择。
大孔硫基离子交换剂对含汞废水有良好的处理效果。当汞在废水中以Hg2+或HgCl+、CH3Hg+等阳离子形态存在时，含硫氢基（RSH）的交换树脂，如聚硫化苯乙烯阳离子交换树脂对其具有良好的处理效果。处理后的树脂则用浓盐酸洗脱再生。当废水中的汞是带负电荷的氯化汞络合离子HgClx(x-2)-(x≥3)时，则应采用阴离子交换树脂处理。使用201×7强碱阴离子交换树脂，能够将废水中的汞完全去除，处理后的树脂使用HCl溶液洗脱再生，并回收氯化汞。
6、含砷废水处理工艺流程
在废水中，砷多以3价、5价或砷化氢（AsH3）的形态存在，由pH决定它们存在的形态。由于不同的工业门类所使用的砷的形态不同，废水中砷所处的形态也有所不同，在考虑某种含砷工业废水处理时，必须充分掌握在该废水中砷所处的形态。在不同的酸、碱度条件下，砷所处的形态如下。
在强酸条件下，砷多以As3+、As5+的形态存在。
在弱酸条件下，砷存在的形态为H3AsO3、H3AsO4及H2AsO31-。
在从弱酸到中性条件下，砷存在的主体形态为AsO33- AsO43-。
在碱性条件下，砷仅以AsO33- AsO43-的形态存在。
对含砷及其化合物废水，目前广泛应用的仍是化学沉淀处理法，其中效果显著的是氢氧化铁沉淀处理法和不溶性盐类共沉处理法。含砷废水处理工艺流程如图5所示。
图5 含砷废水处理工艺流程
氢氧化铁沉淀处理法
对含砷废水处理的大量实验和运行实践结果表明，氢氧化铁沉淀处理法的效果最为显著，而其他金属氢氧化物的效果则较差。与其他类型金属氢氧化物相比较，氢氧化铁有更高的吸附性能，利用它的这一性质能够取得较高的沉淀效果，这也是常使用氢氧化铁处理含砷废水的主要原因之一。
铁盐的投加量，应根据原废水中的砷的含量而定。原水中砷的浓度与投加的铁盐浓度之比称为“砷铁比”。处理水中砷的残留浓度与砷铁比值有关。氢氧化铁处理含砷废水过程最适宜的pH介于较大的范围，当砷铁比值较小时，最适pH为弱酸性，而当砷铁比值较大时，则为碱性。
砷铁比和pH是决定含砷废水处理效果的两大因素。如欲使处理水中残留As量处理较低的程度，必须采用较高的砷铁比值。在考虑含砷废水中含有其他金属，存在着某些干扰因素的条件下，采秀5以上的砷锦华经，使pH介于9和9.5之间，处理水中砷的残留量可满足排放标准0.5mg/L的要求。在处理含砷废水时，如使用铁以外的氢氧化物，处理过程的边界条件应另行确定。
氢氧化铁共沉法处理含砷废水的效果较好，但也在存在着不足。当原废水中砷含量高达400mg/L时，金属盐的投加量可能高达4000mg/L，即为砷含量的10倍以上，而且处理水中的砷含量还不能达到排放标准。
不溶性盐类共沉处理法
针对氢氧化铁沉淀处理法存在上述弊端，解决的对策如下：
一是考虑到亚砷酸盐的溶解度一般都高于砷酸盐，因此，在进行氢氧化铁沉淀处理前，先将溶解度高的亚砷酸盐氧化成砷酸盐，并以此作为氢氧化铁沉淀处理法的前处理。
二是砷能够与多数金属离子形成难溶化合物，除铁盐外，作为沉淀剂的还有钙盐、铝盐、镁盐－铝盐、氢氧化钙－氯化铁等，其中处理效果最好的是氢氧化钙－氯化铁处理方案，在pH为10～12的条件下，除砷效果可达99%。
生物处理法
生物处理法是最近几年开始出现的对含砷废水进行处理的探索技术，并已取得了某些进展使用的生物处理技术是活性污泥法。
曾对As（Ⅴ）原始含量20mg/L及100mg/L的两种废水进行活性污泥法处理试验，结果表明，在废水与活性污泥接触反应0.5h以后，对As（Ⅴ）的去除就产生了效果，低浓度废水的砷去除率达50%，高浓度废水的去除率则为40%。说明活性污泥处理技术对As（Ⅴ）具有去除效果，而对低浓度的去除效率高于较高浓度。随着反应时间的延长，两种废水的砷去除率都有所提高，但比较缓慢，经12h后，低浓度废水的砷去除率达55.8%，而高浓度废水的去除率仅为46.3%。当系统中有机物浓度高，微生物以高速增殖，从而使活性污泥浓度增高，废水中的砷得到较大幅度的下降。根据砷去除的这种工况，可以认定，活性污泥对砷的去除机制主要是吸附，但对于废弃的生物污泥含有砷，则应注意污泥的后续处理，以避免造成二次污染。
7、含铅废水处理工艺流程
环境中的铅化合物主要通过呼吸系统进入人体（20%～40%），而通过消化系统进入人体的铅为3%～10%。由呼吸系统进入的铅直接进入血液，而从消化系统进入的铅则必须通过肝脏才能进入血液循环。因此，由呼吸系统进入的铅对人体的危害性更强。
当人血液中铅的含量超过正常时，会出现各种中毒症状。铅中毒对人体全身各系统和器官都会造成危害。这是因为铅离子能够与人体内的多种酶络合，从而扰乱了机体多方面的生化与生理活动，并发生一系列器质性的不可逆的病变。
在生产过程中使用铅化合并溶解度放含铅及其化合物的工业门类很多，其中主要有铅实蓄电池制造厂、有色金属冶炼厂、无机化工厂、金属制品加工厂以及玻璃与玻璃制品厂等。
废水中的铅化合物一般以硫酸铅（PbSO4）、二氧化铅（PbO2）的形态存在。采用的处理技术，必须适应去除对象废水中铅所处的形态。例如，对铅处于离子形态的含铅废水，普遍采用而且有效的处理技术仍然是化学沉淀法中的氢氧化物沉淀法和离子交换法。但是，首先需要核查废水中是否存在其他类型的重金属与铅共存，如确认存在，则在确定废水处理工艺流程时，应考虑相应的技术措施。如共存在的其他金属浓度很低，有可能对含铅废水的处理产生某些促进作用，可不用去除；如浓度较高，就有可能产生不利于处理过程的影响，对此，则应考虑提前加以去除。含铅废水处理工艺流程如图6所示。
图6 含铅废水处理工艺流程
氢氧化物沉淀法是含金属废水普遍采用的处理工艺，效果良好。这一处理技术也有效地用于含铅废水处理。
在实际的含铅废水中，由于其他类型金属氢氧化物的共沉作用，水溶性铅浓度要低得多。物别是存在铅离子的场合，多与水中存在的阴离子反应形成难溶性的铅盐。正是这个原因，在含铅废水处理的实践中，单纯以铅为去除对象而考虑的场合较为少见
8、含氟废水处理工艺流程
电子工业废水以含氟废水最为典型。氟及其化合物是对人类毒害作用较大的物质，能够抑制酶的催化功能，还能抑制凝血机制。废水中氟的多以氟化物以及氟化氢的形态存在。传统的化学沉淀法仍然是含氟废水处理的主流技术。含氟废水处理工艺流程如图7所示。
图7 含氟废水处理工艺流程
氟化钙的溶解度很低，其溶度积为4.9×10-11，易于形成CaF2沉淀物与废水分离。含氟废水处理进可以用CaCl2或Ca(OH)2作为Ca2+源。投加Ca(OH)2时，pH的影响明显，将废水pH调整到8左右，能够将废水中的氟降至10mg/L以下。
