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摘要???????????????????????????????01 重金属废水????????????????????????????01 重金属废水污染及其主要特点????????????????????01 重金属废水污染现状????????????????????????02 污染来源?????????????????????????????03 主要危害?????????????????????????????05 重金属废水的处理技术???????????????????????05 重金属废水处理发展走向??????????????????????08 参考文献?????????????????????????????09
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重金属工业废水的现状与未来
唐司淼，赵梦楠，赵唯，李博士
(北京建筑工程学院，环境与能源工程学院，环08-1)
摘 要: 重金属污染给生态环境及人类健康带来了极大的危害。重金属污染 ,根据其元素种类、 含量以及存在形态的不同 , 采用不同的方法进行治理。本文综述了传统化学法、 物理化学法及生物法等重金属污染水体治理技术的进展。最后指出了重金属污染治理的发展方向 ,认为物理化学法及生物絮凝法在重金属水处理中有广泛的应用空间 ,组合工艺是提高重金属分离效率的一种可行方法。
关键词:重金属;污染;废水处理
重金属废水
重金属废水是指矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的含重金属的废水。重金属（如含镉、镍、汞、锌等）废水是对一环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一，其水质水量与生产工艺有关。
重金属废水污染及其性质
重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。如日本的水俣病是由汞污染污染所引起。其危害程度取决于重金属在环境、食品和生物体中存在的浓度和化学形态。重金属污染主要表现在水污染中，还有一部分是在大气和固体废物中。
重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化，使有害性降低或解除。而重金属具有富集性，很难在环境中降解。目前我国由于在重金属的开采、冶炼、加工过程中，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤引起严重的环境污染。如随废
水排出的重金属，即使浓度小，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝类体表吸附，产生食物链浓缩，从而造成公害。 水体中金属有利或有害不仅取决于金属的种类、理化性质，而且还取决于金属的浓度及存在的价态和形态，即使有益的金属元素浓度超过某一数值也会有剧烈的毒性，使动植物中毒，甚至死亡。金属有机化合物(如有机汞、有机铅、有机砷、有机锡等)比相应的金属无机化合物毒性要强得多；可溶态的金属又比颗粒态金属的毒性要大；六价铬比三价铬毒性要大等等。
重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中富集，如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等，对人体会造成很大的危害，例如，日本发生的水俣病(汞污染)和骨痛病(镉污染，等公害病，都是由重金属污染引起的。
重金属在大气、水体、土壤、生物体中广泛分布，而底泥往往是重金属的储存库和最后
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的归宿。当环境变化时，底泥中的重金属形态将发生转化并释放造成污染。重金属不能被生物降解，但具有生物累积性，可以直接威胁高等生物包括人类，有关专家指出，重金属对土壤的污染具有不可逆转性，已受污染土壤没有治理价值，只能调整种植品种来加以回避。因此，底泥重金属污染问题日益受到人们的重视。 酸、碱废水和废液的来源及性质
含酸废水和废液主要来自于工厂的材料酸洗车间。废水中含有硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸，还含有大量的金属离子和部分添加剂。含碱废水和废液相对较少，主要来自酸洗之前的碱洗、中和等工序，在通风吸收洗涤塔、洗衣房和零件清洗机等环节也会产生一部分碱性废水。酸性废水和碱性废水中和之后的废水一般都呈酸性。 含铅废水的来源和性质
含铅废水主要来源于与铅蓄电池相关的生产、维修、回收环节，这部分废水往往还含有大量的硫酸和机油等。此外，电镀车间、电泳涂漆等过程的排水也含有少量铅的成分。 电镀废水的来源和性质
电镀是利用化学的方法对金属和非金属表面进行装饰、防护及获取某些新的性能的工艺过程。电镀过程产生的污水来源于电镀之前对镀件的清洗和电镀之后镀件表面残留的液体的清洗。机械工业电镀废水的资料表明，电镀废水主要包含含氰废水、含铬废水、含镍废水、含铜废水、含锌废水和磷化废水等。 矿山冶炼重金属废水
钢铁和有色金属的采矿和冶炼需耗用大量的水。有色金属采选或冶炼排水中含重金属离子的成分比较复杂，大部分有色金属和矿石中有伴生元素存在。这些污染成分排放到环境中去只能改变形态或被转移、稀释、积累，却不能降解，因而危害较大。有色金属的废水中单位体积中的重金属含量不是很高，但废水量大，向环境排放的绝对量大。 其他重金属离子的工业废水
其他行业虽不是重金属废水的主要来源，但是也有排放重金属废水的可能。如化工行业在生产合成无机盐类时会排放含重金属的废水，其排放废水量虽然不大，但排放的浓度高，品种多，处理过程复杂。使用催化剂的化工工艺也会有重金属甚至稀有金属的废水排放。
重金属废水污染现状
科技是一把双刃剑，20世纪以来科学技术迅猛发展，促进了经济的发展，提高了人民的生活水平，然而，与此同时，人类也付出了惨重的代价。由于工业“三废”机动车尾气的排放、污水灌溉和农药、除草剂、化肥等的使用以及矿业的发展，严重地污染了土壤、水质和大气。
据报道，1989年中国有色冶金工业向环境中排放重金属Hg为56 t，Cd为88 t，As为173 t，Pb为226t。美国科学家对一些公路及城市的土壤进行过化学分析，发现其中铅的含量出奇的高，达到最大允许量的几十倍，甚至几百倍。2004年，夏厚林等人根据中国药典2000 版一部附录重金属检查法及对外贸易经济合作部颁布的《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》中有关铅、镉、汞的测定法，测定了元胡止痛片中重金属总量，结果铅、镉、汞含量均有不同程度的超标。孟加拉国的12500万人口中有3500-7700万人在饮用被污染的水。重金属污染目前已相当严重，其对环境和生物的危害极大，同时，其易通过食物链而富集，因此，已经引起了世界各国科学家的高度重视，解决这个问题已迫在眉睫。 我国工业废水排放及工业废水处理情况
我国工业废水污染现象严重，主要是水体污染，目前全国500多条主要河流中，有80%
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以上受到不同程度的污染，这主要是由于工业废水的排放造成的。流经全国40多个大城市的河流，有90%以上受到污染，对环境和居民身体健康产生了较大的影响。我国流域水资源基本分为长江、黄河、海河、松花江、淮河、珠江和辽河七大水系，其沿岸汇集了全国80%以上的城市及乡镇，是全国流域污染治理最重要的区域。我国水资源污染严重， 河流水质方面，西南诸河区、西北诸河区、长江区、珠江区和东南诸河区水质较好，符合和优于Ⅲ类水的河长占95%～64%；海河区、黄河区、淮河区、辽河区和松花江区水质较差，符合和优于Ⅲ类水的河长占35%～47%。湖泊水质方面，对44个湖泊的水质进行了监测评价，水质符合和优于Ⅲ类水的面积占44.2%，Ⅳ类和Ⅴ类水的面积共占32.5%，劣Ⅴ类水的面积占23.3%。对44个湖泊的营养状态进行评价，其中贫营养湖泊1个，中营养湖泊22个，轻度富营养湖泊10个，中度富营养湖泊11个[16]。从我国工业废水排放量上看，从2005年到2008年三年一直保持在240亿吨左右的水平，2009年下降到了234.4亿吨。根据我国环保部的统计，近几年我国工业废水达标排放率则一直在提高，除了2006年小幅回落，其他年份都在逐年增高。到2009年末，达标排放率达到94.2%。据环境统计公报的数据，2009年我国工业废水的排放量占全部废水排放量的40%左右，工业废水对水环境污染的比重较大，已成为当今环境工作亟待解决的重大问题之一。从排放的污染物情况来看，在过去几年我国工业经济和固定资产投资都保持增长的情况下，近几年，工业废水排放总量、化学需氧量排放量和氨氮排放量却都呈现出下降趋势。分地区看，2009年，江苏省工业废水排放量最高，为25.6亿吨左右，其次是浙江、广东、山东、广西、福建、河南等省份，排放量最低为西藏、海南、青海、北京、贵州等地。与上年相比，可以看出工业企业开始向内地转移。福建、河南、安徽等地工业废水排放量明显上升。从排放达标率上看，2009年上海、福建、山东等地，西藏最低，为20%左右，其次是青海、新疆、贵州等[16]。全国平均达标率为88.4%，比上年92.45%有所下降。从工业废水的排放行业领域来看，2009年，国家统计局考察了全国11万个工业废水排放企业，排放总量共209亿吨，比上年217亿吨有所下降，相当于排放总量的90%，其中造纸及纸制品业排放总量最大，为39.3亿吨，占统计排放总量的近1/5，其次是化学原料及化学制品制造业、纺织业、电力热力的生产供天津最高，接近100%，其次是应业等，前16个行业领域排放量。而随着中国工业经济的高速发展，“调结构、保增长”的发展模式更促使工业企业的废水治理越来越受到重视，尤其对于石油化工、钢铁、有色金属、造纸等行业的污染治理尤为迫切。发改委和环保部也不断加大对工业废水行业的投资力度，以进一步加强对工业废水的治理。2001年以来我国工业废水的投资额就保持不断增长的态势，2009年有所回落[16]。
污染来源
重金属的污染主要来源工业污染，其次是交通污染和生活垃圾污染。工业污染大多通过废渣、废水、废气排入环境，在人和动物、植物中富集，从而对环境和人的健康造成很大的危害，工业污染的治理可以通过一些技术方法、管理措施来降低它的污染，最终达到国家的污染物排放标准；交通污染主要是汽车尾气的排放，国家制定了一系列的管理办法，例如：使用乙醇汽油、安装汽车尾气净化器等；生活污染主要是一些生活垃圾的污染，废旧电池、破碎的照明灯、没有用完的化妆品、上彩釉的碗碟等，对于重金属的污染只要我们从其来源加以控制，就多多少少可以减少重金属污染。
专家分析指出：目前我国塑料生产企业的工艺、设备、技术研发较落后，是造成污染严重的主要原因，而管理不善、地方保护及人们环保意识淡薄，加剧了污染，强化治理迫在眉睫。生产企业应放眼未来，倡导环保，使用环保型助剂才能使PVC行业健康长远发展。
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铅污染
是可在人体和动物组织中积蓄的有毒金属。主要来源于各种油漆、涂料、蓄电池、冶炼、五金、机械、电镀、化妆品、染发剂、釉彩碗碟、餐具、燃煤、膨化食品、自来水管等。它是通过皮肤、消化道、呼吸道进入体内与多种器官亲和，主要毒性效应是贫血症、神经机能失调和肾损伤，易受害的人群有儿童、老人、免疫低下人群。铅对水生生物的安全浓度为0.16mg/L，用含铅0.1～4.4mg/L的水灌溉水稻和小麦时，作物中铅含量明显增加。人体内正常的铅含量应该在0.1毫克/升，如果含量超标，容易引起贫血，损害神经系统。而幼儿大脑受铅的损害要比成人敏感得多。
镉污染
镉不是人体的必要元素。镉的毒性很大，可在人体内积蓄，主要积蓄在肾脏，引起泌尿系统的功能变化；镉主要来源有电镀、采矿、冶炼、燃料、电池和化学工业等排放的废水；废旧电池中镉含量较高、也存在于水果和蔬菜中，尤其是蘑菇，在奶制品和谷物中也有少量存在，镉能够取代骨中钙，使骨骼严重软化，骨头寸断，会引起胃脏功能失调，干扰人体和生物体内锌的酶系统，导致高血压症上升。易受害的人群是矿业工作者、免疫力低下人群。水中含镉0.1mg/L时，可轻度抑制地面水的自净作用，镉对白鲢鱼的安全浓度为0.014mg/L,用含镉0.04Mg/L的水进行灌溉时，土壤和稻米受到明显污染，农灌水中含镉0.007mg/L时，即可造成污染。正常人血液中的镉浓度小于5微克/升，尿中小于1微克/升。如果长期摄入微量镉容易引起骨痛病。
汞污染 汞及其化合物属于剧毒物质，可在人体内蓄积。主要来源于仪表厂、食盐电解、贵金属冶炼、化妆品、照明用灯、齿科材料、燃煤、水生生物等。血液中的金属汞进入脑组织后，逐渐在脑组织中积累，达到一定的量时就会对脑组织造成损害，另外一部分汞离子转移到肾脏。进入水体的无机汞离子可转变为毒性更大的有机汞，由食物链进入人体，引起全身中毒作用；易受害的人群有女性，尤其是准妈妈、嗜好海鲜人士；天然水中含汞极少，一般不超过0.1μg/L。 正常人血液中的汞小于5-10微克/升，尿液中的汞浓度小于20微克/升。如果急性汞中毒，会诱发肝炎和血尿。
砷污染
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是人体的非必需元素，元素砷的毒性极低，而砷的化合物均有剧毒，三价砷化合物比其它砷化合物毒性更强。砷通过呼吸道、消化道和皮肤接触进入人体，如摄入量超过排泄量，砷就会在人体的肝、肾、肺、子宫、胎盘、骨骼、肌肉等部位蓄积，与细胞中的酶系统结合，使酶的生物作用受到抑制失去活性，特别是在毛发、指甲中蓄积，从而引起慢性砷中毒，潜伏期可达几年甚至几十年，慢性中毒有消化系统症状、神经系统症状和皮肤病变等。砷还有致癌作用，能引起皮肤癌，在一般情况下，土壤、水、空气、植物和人体都含有微量的砷，对人体不会构成危害。主要来源于采矿、冶金、化化学制药、玻璃工业中的脱色剂、各种杀虫剂、杀鼠剂、砷酸盐药物、化肥、硬质合金、皮革、农药等；危害的人群有农民、家庭主妇、特殊职业工人群体。地面水中含砷量因水源和地理条件不同而有很大差异，淡水为0.2～230μm/L，平均为0.5μm/L，海水为3.7μm/L。 如果24小时内尿液中的砷含量大于100微克/升就使中枢神经系统发生紊乱，并有致癌的可能。而且如果孕妇体内砷超标还会诱发畸胎。
铬污染
主要来源于劣质化妆品原料、皮革制剂、金属部件镀铬部分，工业颜料以及鞣革、橡胶和陶瓷原料等；如误食饮用，可致腹部不适及腹泻等中毒症状，引起过敏性皮炎或湿疹，呼吸进入，对呼吸道有刺激和腐蚀作用，引起咽炎、支气管炎等。水污染严重地区居民，经常接触或过量摄入者，易得鼻炎、结核病、腹泻、支气管炎、皮炎等。
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