一、重金属酸性废水的概述
重金属污染治理是指对矿山开采、矿物加工、金属冶炼与材料加工、电镀、再生资源、新能源及石油化工等工业生产过程中排出的含重金属的废酸、废水、废气、废渣进行处理、净化及资源化回收的过程。重金属废水、废酸、废渣含有铜、铅、镉、镍、汞、锌、砷、铊等生物毒性显著的重金属元素,对人体健康具有“三致作用”,即致癌、致突变和致畸。重金属污染具有长期性、累积性、潜伏性和不可逆性等特点,治理成本高,危害大。
二、我国重金属废水污染现状
目前,我国水环境污染状况依然十分严重。根据生态环境部数据显示,2021年,3641个国家地表水考核断面中,水质优良(Ⅰ~Ⅲ类)断面比例为84.9%,与2020年相比上升1.5个百分点;劣Ⅴ类断面比例为1.2%,均达到2021年水质目标要求;主要污染指标为化学需氧量、高锰酸盐指数和总磷。
同时,2021年,长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河等七大流域及西北诸河、西南诸河和浙闽片河流水质优良(Ⅰ~Ⅲ类)断面比例为87.0%,同比上升2.1个百分点,主要污染指标为化学需氧量、高锰酸盐指数和总磷。
2021年我国七大流域和西南、西北诸河及浙闽片河流水质类别比例
三、重金属污染水体的危害
与其他有机化合物的污染不同,水体中的重金属元素不能被降解,且具有富集性,通过在藻类和底泥中积累并被鱼类和贝类吸附,产生食物链浓缩,最终进入高等动物乃至人体中。这些有毒重金属积聚在身体的某些器官中,引起慢性中毒。这对儿童健康的影响尤其明显。儿童体内的重金属一旦超标,就会出现免疫力低下、注意力不集中、智商下降、身体发育迟缓等症状。
以下是几种毒害作用较大的常见重金属。
1.汞
汞是重金属污染中毒性最大的元素。其可通过食物链等途径富集在人体内,严重损害肾脏和神经系统。无机汞进入水体后,可转化为毒性较强的有机汞(甲基汞或烷基汞),可在脑内蓄积,导致脑损伤,引起水俣病,严重危害人类健康。日本著名的公害水俣病就是由于食用被甲基汞污染的鱼引起的。
2. 铬
铬离子有两种:三价铬和六价铬。其中,六价铬是常见的致癌物,其比三价铬毒性更大。六价铬可诱发肺癌、鼻中隔溃疡和穿孔、咽炎、支气管炎、黏膜损伤、皮炎、湿疹和皮肤溃疡。
3.铅
铅是需要控制的主要水污染物之一。英国科学家的研究结果显示,如果人类饮食中的铅含量为零,人类将活140年以上。由此可见,铅污染对人类健康的危害之大。铅的健康影响主要表现在:引起婴幼儿多动症和生长迟缓;导致肾损伤、神经系统紊乱、智力障碍、癌症等。孕妇如果饮用含铅量过高的水中可能会导致流产。
4. 镉
镉是剧毒元素。长期饮用含高镉离子的水,镉离子会沉积在人体骨骼中,阻碍人体对钙的吸收,导致钙离子大量流失,导致骨质疏松、骨折、骨痛、骨骼损伤,甚至导致癌症。
四、我国重金属废水处理的难题
目前应用在含重金属废水处理基本采用日本提供的处理工艺,它主要由硫化处理工序、石膏中和工序、铁盐氧化工序组合而成。该组合工艺虽然可以使处理后的水达标排放,但是也有不足:
1、这一过程中产生大量的污泥中含有硫化氢气体,由于为了保证重金属的去除率,往往需要投加过量的硫化物,过量的硫化物在酸性条件下会生成硫化氢气体,硫化氢气体为剧毒,容易对现场人员产生人身伤害。
2、生成的重金属硫化物非常细微,污泥颗粒细腻,脱水困难。
3、污泥中含有大量的砷,铜等重金属离子等,如果不能及时处理,污泥废渣会发生渗滤使重金属渗入地下水体中,引起二次污染问题。
4、原料和渣量非常大,造成物料运输困难,石灰石预处理设备庞大、占地面积大;
5、生成石膏的强度不够,含有重金属等有毒物质,使得石膏难以利用,造成了资源的浪费。
6、出水为高含盐污水,无法回用,影响了废水的总回收利用率。
7、 水处理设施设备庞大,组合而成的水处理系统非常庞大繁杂。