水體重金屬污染治理課件

1、水體重金屬污染治理,1,學(xué)習(xí)交流PPT,云南曲靖鉻渣污染事件2011年8月，云南曲靖陸良化工實(shí)業(yè)有限公司將5222.38噸重毒化工廢料鉻渣非法傾倒，導(dǎo)致珠江源頭南盤江附近水質(zhì)受到嚴(yán)重污染，附近農(nóng)村77頭牲畜死亡，并對(duì)周圍農(nóng)村及山區(qū)留下長期的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。 血鉛超標(biāo)事件頻發(fā)不止2009年、2010年多地曝出的血鉛超標(biāo)事件，在2012年繼續(xù)蔓延。1月，安徽懷寧縣高河鎮(zhèn)新山社區(qū)檢測(cè)出228名兒童血鉛超標(biāo)；3月，浙江臺(tái)州市路橋區(qū)峰江街道上陶村檢測(cè)出172人血鉛超標(biāo)，其中兒童53人。浙江湖州市德清新市的海久電池股份有限公司被曝造成332人血鉛超標(biāo)，其中兒童99人；5月，廣東省紫金縣的三威電池有限公司被曝造成

2、136人血鉛超標(biāo)，其中達(dá)到鉛中毒判定標(biāo)準(zhǔn)的59人；9月，上海康橋地區(qū)25名兒童被測(cè)出血鉛超標(biāo)。導(dǎo)致上述血鉛超標(biāo)的污染源，幾乎全是蓄電池企業(yè)。 廣西龍江河鎘污染事件 2012年1月15日，因廣西金河礦業(yè)股份有限公司、河池市金城江區(qū)鴻泉立德粉材料廠違法排放工業(yè)污水，廣西龍江河突發(fā)嚴(yán)重鎘污染，水中的鎘含量約20噸，污染團(tuán)順江而下，污染河段長達(dá)約三百公里，并于1月26日進(jìn)入下游的柳州。這起污染事件對(duì)龍江河沿岸眾多漁民和柳州三百多萬市民的生活造成嚴(yán)重影響。截至2月2日，龍江河宜州拉浪至三岔段共有133萬尾魚苗、4萬公斤成魚死亡，而柳州市則一度出現(xiàn)市民搶購礦泉水情況。 。,2,學(xué)習(xí)交流PPT,3,學(xué)習(xí)交流

3、PPT,（一）重金屬的工業(yè)污染源 礦冶、機(jī)械制造、化工、電子、儀表等工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的重金屬廢水（含有鉻、鎘、銅、汞、鎳、鋅等重金屬離子）是對(duì)水體污染最嚴(yán)重和對(duì)人類危害最大的工業(yè)廢水之一。 （二）廢舊電池的污染 每年報(bào)廢的數(shù)百億節(jié)廢電池絕大部分沒有回收，廢電池中含有大量的Hg、Cd、Pb、Cr、Ni、Mn等重金屬有害物質(zhì)，泄漏到環(huán)境中，造成了極大的污染和危害。一節(jié)一號(hào)電池爛在地里，能使1平方米的土壤永久失去使用價(jià)值，使600噸水受到污染而不能飲用而600噸水竟然是人一生的飲水量。 （三）城市化的問題 城市化的夜景繽紛燦爛，然而損壞的高壓汞燈、霓虹燈、日光燈管等未能很好地處置，成為重金屬污染的

4、又一大來源；遍街的塑鋼門窗、不銹鋼等的切割、打磨粉末碎屑，或隨垃圾混裝，或入下水道排入江河，造成污染；汽車修理業(yè)廢棄蓄電池與電池液造成鉛嚴(yán)重污染；含鉛汽油雖已停止使用，但鉛對(duì)環(huán)境的污染危害仍有一個(gè)相當(dāng)長的滯后效應(yīng)。,4,學(xué)習(xí)交流PPT,重金屬的危害 （一）對(duì)水生植物的影響 主要表現(xiàn)在改變運(yùn)動(dòng)器的細(xì)微結(jié)構(gòu)，抑制水生植物的光合作用、呼吸作用以及酶的活性，使核酸組成發(fā)生變化，細(xì)胞體積縮小和生長受到抑制等。例如重金屬Cd能破壞某些綠藻的葉綠素，引起光合作用下降，還對(duì)斜生柵藻和蛋白核小球藻呼吸作用產(chǎn)生影響，抑制蘋果酸脫氫酶活性。 （二）對(duì)水生動(dòng)物的影響 重金屬進(jìn)入水體后，對(duì)水生動(dòng)物的生長發(fā)育、生理代謝過

5、程產(chǎn)生一系列的影響。例如海水重金屬離子（Cr6+）含量超過一定濃度便會(huì)引起文昌魚中毒，使其身體漸成彎曲狀而死亡。此外，重金屬還將影響到水生動(dòng)物的遺傳表達(dá)。如鉛、鎘混合重金屬對(duì)鯽魚DNA合成的抑制。 （三）對(duì)人體健康的危害 重金屬對(duì)人體的危害，一方面通過直接飲用造成重金屬中毒而損害人體健康；另一方面，間接污染農(nóng)產(chǎn)品和水產(chǎn)品，通過食物鏈對(duì)人體健康構(gòu)成威脅。此外， 重金屬還能抑制人體化學(xué)反應(yīng)酶的活動(dòng)，使細(xì)胞質(zhì)中毒，從而傷害神經(jīng)組織，還可導(dǎo)致直接的組織中毒，損害人體解毒功能的關(guān)鍵器官肝、腎等組織?，F(xiàn)在汞、鉛、鎘等重金屬以及砷，已被列為劇毒物進(jìn)行重點(diǎn)防治。,5,學(xué)習(xí)交流PPT,河流稀釋和換水法,化學(xué)混凝

6、、沉淀法,離子還原法 離子交換法,生物修復(fù)法,植物修復(fù)法,動(dòng)物修復(fù)法,微生物和藻類修復(fù)法,電動(dòng)力學(xué)修復(fù)法,生物膜修復(fù)法,對(duì)水體重金屬污染的修復(fù),對(duì)水體重金屬污染的源頭控制,水體重金屬污染的防治對(duì)策,吸附法,物理法,化學(xué)法,6,學(xué)習(xí)交流PPT,（一）對(duì)水體重金屬污染的源頭控制 一旦水體被污染，將會(huì)對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的影響，并且對(duì)污染水體的凈化將耗費(fèi)大量的人力、物力。因此，首先要采取源頭控制的對(duì)策，預(yù)防水體的污染。 一方面要加強(qiáng)法制建設(shè)，依法管理水資源。另一方面查明污染源，對(duì)排污總量加以限制，遏制水污染不斷惡化的趨勢(shì)，對(duì)采礦點(diǎn)、冶金部門等，更要嚴(yán)格監(jiān)督、管理和控制，同時(shí)改革生產(chǎn)工藝，不用和少用

7、毒性大的重金屬，采用合理的工藝流程，科學(xué)管理和操作，減少重金屬用量和隨廢水流失量，加強(qiáng)以流域?yàn)閱卧乃Y源管理和水源地保護(hù)。,7,學(xué)習(xí)交流PPT,（二）對(duì)水體重金屬污染的修復(fù) 1.稀釋法和換水法 稀釋法就是把被重金屬污染的水混入未污染的水體中，從而降低重金屬污染物濃度，減輕重金屬污染的程度。此法適于受重金屬污染程度較輕的水體的修復(fù)。這種方式不能減少排入環(huán)境中的重金屬污染物的總量，又因?yàn)橹亟饘儆欣鄯e效應(yīng)，所以這種措置方式今朝慢慢被否認(rèn)。換水法是將被重金屬污染的水體移出，換上新鮮水，而減輕水體污染的一種法子，該方式合用于魚塘等水量較小的情況。,8,學(xué)習(xí)交流PPT,2.物理化學(xué)吸附法,物理化學(xué)吸附法

8、主要是通過吸附材料的高表面積的蓬松結(jié)構(gòu)或者特殊官能基團(tuán)對(duì)水中重金屬離子進(jìn)行物理吸附或者化學(xué)吸附的一種方法。該方法用到的吸附劑包括活性炭、膨潤土、沸石、殼聚糖，以及廉價(jià)吸附劑工農(nóng)業(yè)廢棄物等?；钚蕴垦b備簡(jiǎn)單，吸附能力強(qiáng)，去除效率高，在廢水治理中應(yīng)用廣泛，但活性炭再生效率低，處理水質(zhì)很難達(dá)到回用要求，一般用于電鍍廢水的預(yù)處理；膨潤土是以蒙脫石為主要礦物的粘土巖，有巨大的表面積，因而具有巨大的吸附能力。研究發(fā)現(xiàn)，沸石可以處理含Cr、Cd、Pb、Ni、Zn、Cu等重金屬離子的廢水；殼聚糖分子中含有很多氨基和羥基，可與大多數(shù)過渡金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物，對(duì)Mn2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+、

9、Ni2+和Ag+等金屬離子都有很強(qiáng)的去除能力；工農(nóng)業(yè)廢棄物粉煤灰、工業(yè)污泥、米糠、稻殼、麩皮、花生殼等均可有效地去除。,9,學(xué)習(xí)交流PPT,電滲析法是在直流電場(chǎng)的作用下，溶液中的帶電粒子選擇性地透過離子交換膜的過程，電滲析膜裝置同時(shí)包含有一個(gè)陽離子交換膜和一個(gè)陰離子交換膜。 反滲透是滲透的逆過程，它主要是在壓力的推動(dòng)下，借助半透膜的截留作用，迫使溶液中的溶劑和溶質(zhì)分開的膜分離過程。反滲透技術(shù)自二十世紀(jì)七十年代開始用于電鍍廢水處理，并逐漸推廣到其他重金屬廢水處理領(lǐng)域。 納濾是介于反滲透和超濾之間的一種膜分離技術(shù)。納濾膜一般是荷電型膜，其對(duì)無機(jī)鹽的分離不僅受化學(xué)勢(shì)控制，同時(shí)也受電勢(shì)梯度的影響。微濾

10、和超濾膜的運(yùn)行壓力與反滲透膜和納濾膜相比較低，微濾膜的操作壓力為0.1-0.3MPa，超濾膜的操作壓力為0.3-1.0MPa，為低壓力驅(qū)動(dòng)膜技術(shù)。微濾和超濾膜的主要區(qū)別還有膜孔徑的大小不同，微濾膜的孔徑范圍為0.1-10m，超濾膜的孔徑范圍為0.005-1m。 微濾和超濾因其操作簡(jiǎn)單、能耗低、通量大等特點(diǎn)，是目前應(yīng)用范圍最廣最為成熟的膜分離技術(shù)。由于微濾和超濾膜的孔徑較大，一般不能截留無機(jī)金屬離子，目前大多借助于其他物理或者化學(xué)過程將重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)榱捷^大的離子，之后利用微濾或者超濾方法來分離重金屬.,3.生物膜修復(fù)法,10,學(xué)習(xí)交流PPT,日本電鍍工廠利用電滲析和反滲透法處理漂洗水形成的閉

11、路循環(huán)，使廢水經(jīng)深度處理后能夠作為鍋爐給水回用。 我國1986年在浙江省郵電印刷廠安裝了一套電滲析和離子交換聯(lián)合設(shè)備，用以處理含Cu廢水，經(jīng)處理后的含Cu廢水，含Cu濃度從100mg/L降至1mg/L，pH值為6-7，達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。 董亞玲等采用化學(xué)沉淀微濾膜工藝處理含Cr廢水，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，總Cr質(zhì)量濃度低于0.15mg/L，并且有良好的抗沖擊負(fù)荷壓力。 楊富國采用化學(xué)沉淀法超濾膜工藝處理含Ni電鍍廢水，在含Ni電鍍廢水中加入NaOH，產(chǎn)生類似生物大分子膠狀Ni(OH)2沉淀，用超濾技術(shù)解決了膠體沉降分離困難的問題。 吳水波采用FeCl3混凝和微濾膜過濾工藝處理飲用水中

12、的As，As的去除率達(dá)92.8%-98.2%，具有出水水質(zhì)穩(wěn)定、水力停留時(shí)間短、能耗低、占地面積小、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于中國廣大高As農(nóng)村地區(qū)供水和應(yīng)急處理含As水。,11,學(xué)習(xí)交流PPT,4.混凝法,混凝作用的基本原理是通過向水中投加各種無機(jī)或有機(jī)絮凝劑，使分散的膠體顆粒與溶解態(tài)的混凝劑之間產(chǎn)生固相與液相之間的化學(xué)吸附、電中和脫穩(wěn)以及粘結(jié)架橋的作用，經(jīng)過脫穩(wěn)顆粒間的撞結(jié)合，形成較大的絮凝體顆粒而迅速沉降，從而達(dá)到加速混濁水澄清的目的?；炷菑U水處理中最常用的方法，主要用來去除廢水中的疏水性膠體和懸浮顆粒物，一般不能單獨(dú)用來去除廢水中的重金屬，因此常與其他方法相結(jié)合以

13、達(dá)到去除廢水中重金屬的目的。,12,學(xué)習(xí)交流PPT,5.化學(xué)沉淀法 氫氧化物沉淀法 氫氧化物沉淀法是通過調(diào)節(jié)pH值使重金屬離子生成難溶的氫氧化物而沉淀分離，具有操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、pH值易于控制等特點(diǎn)，是重金屬廢水處理中最常應(yīng)用的方法。 硫化物沉淀法是用硫化物去除廢水中溶解性重金屬離子的一種有效方法。與氫氧化物沉淀法相比，硫化物沉淀法可以在相對(duì)低的pH值條件下，使金屬高度分離，處理后的廢水一般不用中和，形成的金屬硫化物具有易于脫水和穩(wěn)定等特點(diǎn)。硫化物沉淀法也存在著一些缺點(diǎn)，硫化物沉淀劑在酸性條件下易生成硫化氫氣體，產(chǎn)生二次污染，另外硫化物沉淀物顆粒較小，易形成膠體，會(huì)對(duì)沉淀和過濾造成一定的不利

14、影響,13,學(xué)習(xí)交流PPT,鐵氧體法處理重金屬廢水就是向廢水中投鐵鹽，通過控制pH值、氧化、加熱等條件使廢水中的重金屬離子與鐵鹽生成穩(wěn)定的氧體共沉淀物，然后采用固液分離的手段，達(dá)到去除重金屬離子的目的。 該法是日本NEC公司首先提出的，用于處理重金屬廢水及實(shí)驗(yàn)室污水的處理，得到較好的效果。鐵氧體共沉淀可一次去除廢水中多種重金屬離子，形成的沉淀顆粒大，容易分離，顆粒不返溶，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，而且形成的是一種優(yōu)良的半導(dǎo)體材料。但是這種方法在操作中需要加熱到70oC左右或更高，并且在空氣中慢慢氧化操作時(shí)間長，消耗能量多。,14,學(xué)習(xí)交流PPT,6.離子還原法 離子還原法是利用一些容易得到的化學(xué)還原劑

15、，將水體中的重金屬還原，形成難以污染的化合物，從而降低重金屬在水體中的遷移性和生物可利用性，以減輕重金屬對(duì)水體的污染危害。電鍍污水中常含有六價(jià)鉻離子（Cr6+），它以鉻酸離子（Cr2O72-）的形式存在，在堿性條件下不易沉淀且毒性很高，而三價(jià)鉻毒性遠(yuǎn)低于六價(jià)鉻，但六價(jià)鉻在酸性條件下易被還原為三價(jià)鉻。因此，常采用硫酸亞鐵及三氧化硫?qū)⒘鶅r(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，以減輕鉻污染。國內(nèi)外使用的還原劑包括：二氧化硫、亞硫酸氫鈉、硫酸亞鐵、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、鐵屑、硼氫化鈉、連二亞硫酸鈉等。目前還原法一般用作廢水處理的預(yù)處理方法使用。,15,學(xué)習(xí)交流PPT,8.電化學(xué)法 電化學(xué)法利用電解的基本原理，使廢水中重金屬

16、離子通過電解在陽兩級(jí)上分別發(fā)生氧化還原反應(yīng)使重金屬富集，是近幾年發(fā)展起來的頗具競(jìng)爭(zhēng)力的重金屬廢水處理方法，主要包括電凝聚法、磁電解法、電還原法、內(nèi)電解法等。電化學(xué)法具有無需添加任何氧化劑、絮凝劑等化學(xué)藥品，不會(huì)或很少產(chǎn)生二次污染，設(shè)備體積小、占地少、操作靈活簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著能耗大、成本高、析氧和析氫等副反應(yīng)多的不足。,16,學(xué)習(xí)交流PPT,7.離子交換法 利用重金屬離子交換劑與污染水體中的重金屬物質(zhì)發(fā)生交換作用，從水體中把重金屬交換出來，達(dá)到治理目的。經(jīng)離子交換處理后，廢水中的重金屬離子轉(zhuǎn)移到離子交換樹脂上，經(jīng)再生后又從離子交換樹脂上轉(zhuǎn)移到再生廢液中。離子交換法的優(yōu)點(diǎn)是選擇性高，可以去除

17、用其他方法難于分離的金屬離子，可以從含多種金屬離子的廢水中選擇性地回收貴重金屬；另外它既可以去除廢水中的金屬陽離子，也可以去除陰離子，可以使廢水凈化到較高的純度。離子交換法的缺點(diǎn)是離子交換樹脂的價(jià)格較高，樹脂再生時(shí)需要酸、堿或食鹽等，運(yùn)行費(fèi)用較高，再生液需要進(jìn)一步處理。因此，離子交換法在較大規(guī)模的廢水處理工程中較少采用,17,學(xué)習(xí)交流PPT,8.生物修復(fù)法 目前國內(nèi)外利用生物修復(fù)水體重金屬污染的研究很多，根據(jù)所用的生物對(duì)象不同，可分為以下三種： （1）植物修復(fù)法：是利用重金屬積累或超重金屬積累水生植物，將水體中的重金屬提取出來，富集輸運(yùn)到植物體內(nèi)，然后通過收割植物將重金屬從水體清除出去。目前，

18、人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多水生植物能夠較好地吸收水中的重金屬離子，水浮蓮、印度葵、香蒲和蘆葦都已被用來處理污水。 （2）動(dòng)物修復(fù)法：應(yīng)用一些優(yōu)選的魚類以及其它水生動(dòng)物品種，在水體中吸收、富集重金屬，然后把它們從水體中驅(qū)除，以達(dá)到水體重金屬污染修復(fù)的目的。此法需馴化出特定的水生動(dòng)物，并且處理周期較長、費(fèi)用高，而且后續(xù)處理費(fèi)用較大，所以要大力推廣比較困難。,18,學(xué)習(xí)交流PPT,（3）微生物和藻類修復(fù)法：利用水體中的微生物或者向污染水體中補(bǔ)充經(jīng)馴化的高效微生物對(duì)水體重金屬進(jìn)行固定和形態(tài)的轉(zhuǎn)化。前者土壤微生物可通過帶電荷的細(xì)胞表面吸附重金屬離子，或通過攝取必要的營養(yǎng)元素主動(dòng)吸收重金屬離子，并將重金屬離子富集在

19、細(xì)胞表面或內(nèi)部。后者機(jī)理是土壤中的一些重金屬元素可以多種價(jià)位形態(tài)存在，它們以高價(jià)離子化合物存在時(shí)溶解度通常較小，不易發(fā)生遷移，而呈低價(jià)離子化合物存在時(shí)溶解度較大，較易發(fā)生遷移。微生物的氧化作用能使這些重金屬元素的活性降低。,19,學(xué)習(xí)交流PPT,目前，利用生物吸附去除廢水中重金屬的研究越來越受到重視。P.Baldrian用白腐菌P.chrysosporium吸附重金屬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)Cd2+、Cu2+、Hg2+、Ni2+和Pb2+的吸附量分別為110、60、61、56、108 mg/g，而且不同菌株的白腐菌對(duì)不同的重金屬吸附量不一樣，由此可選擇不同的白腐菌菌株處理含不同重金屬的廢水。但由于生物吸附容量一定、選擇性高，所以應(yīng)用范圍限制在低