浅析 城市污水中重金属处理方法研究现状

浅析 城市污水中重金属处理方法研究现状

司笑天， 张明， 孙赫阳， 姚峻程， 胡晶， 曹荣彪， 姜宇航， 刘桐

吉林建筑大学 市政与环境学院， 吉林长春 130118

[摘 要]随着我国的社会经济不断发展进步和工业化水平不断提升，环境问题日益突出。城镇化发展迅速的同时，城市水污染也在不断加剧。尤其是污水中重金属超标问题，对人体健康会造成严重的危害。本论文指出了重金属超标的危害，说明了重金属的主要来源，对比传统处理方法对一些新型处理方法进行了阐述，并且展望了未来重金属处理技术的发展方向。

[关键词]城市污水；重金属；处理方法

1 重金属的种类、危害

1.1重金属的种类

重金属约有45种，如铜、铅、锌、铁、钴、钒、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等比重大于4或5的金属，是生命活动所需要的微量元素，但是超过一定浓度威胁生态环境安全和人类健康。

1.2重金属超标的危害

污水中中铅、锌、镍、钴、铬、汞、镉等重金属污染具有生物积累性、长期性和不可逆转性等特点^[1]，直接饮用含有重金属的水源、食用被污染的农产品和水产品，都会危害人体健康。如铅中毒损害人体心血管系统，镉中毒损害肾脏，汞中毒会损害肝脏和神经系统等^[2]。

2 城市污水中重金属的来源

随着城镇化发展进程，导致了重金属污染情况更为严重。城市污水中重金属主要来自工业废水、生活废水以及自然降雨径流^[3]。由于燃烧煤、石油等化石燃料，致使铬、镍、汞等重金属排放到大气中，经雨水夹带大气中的重金属进入地面径流，造成水污染。其次，城市生活废水大量增加，其中只有很少一部分经过处理，大部分都是未经过处理直接排入了河流等，对环境危害较为严重。

3 城市污水中重金属的处理方法

3.1传统处理方法

传统的重金属处理方法包括电解法、吸附法、膜分离法等。

电解法：应用电解的基本原理使废水中的重金属通过电解在阳、阴两极上分别发生氧化还原反应使重金属富集的方法，因重金属离子与氢氧根结合，生成沉淀的特性，可同时去除污水中的重金属和氰^[4]。

吸附法：通过表面有孔隙、吸附力较强的材料吸附水中的重金属，比如活性炭、矿物质和分子筛等，但存在着价格高、使用寿命短、去除不彻底的问题。

膜分离法：膜分离的基本原理是在某种推动力作用下，利用膜的选择透过性进行分离和浓缩。根据膜截留组分粒径大小的不同及膜性能的差异，目前常见的膜分离过程可分为以下几种：微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析等。但膜分离法普遍存在膜污染、膜稳定性差和膜组件的造价成本高等问题^[5]。

3.2新型处理方法

当前广泛使用的传统处理方法在处理含重金属废水时存在成本高、反应慢、低浓度废水处理难、易造成二次污染等缺点^[6]。近年来，污水中重金属处理技术发展迅速，出现了多种新型处理方法，如磁性纳米复合材料吸附法、复合处理法、水生观赏植物处理法。

磁性纳米复合材料吸附法：郭占虎教授等研究了磁性碳纳米复合材料去除污水中重金属的相关技术，研究结果表明磁性碳纳米复合材料具有较大的比表面积,可增大重金属的去除效率，该材料比活性炭等常用吸附剂去除重金属效果好，同时所具有的磁性有利于回收纳米材料。在利用制备的两种磁性碳纳米复合材料MC-O和MC-N去除Cr的研究中发现，两种材料在10min内对Cr的去除率分别达到了100%和98%，而未经处理的Fe3O4纳米颗粒和纤维素的处理效率分别仅为25%和27%^[7]，去除效率更高，具有良好的应用前景。

复合处理法：周午阳等研究Fenton/絮凝耦合同步去除污水中的重金属离子和有机化合物的可行性，以期减少污水的处理环节，降低处理成本。朱艺等使用该方法后污泥中Cu、Zn、Cd、Pb的含量均可满足《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》（CJ/T 309-2009）以及《农用污泥中污染物控制标准》（GB 4284-84）的相关要求^[8]。

水生观赏植物处理法：水体修复生态工程作为一种低耗、无破坏性的方法，可以较好地解决传统处理方法存在的缺陷。据统计，近年来人工湿地处理污水的研究文献不断增加^[9]。曾小梅等将多种水生观赏植物种植于模拟人工湿地系统中，研究水生观赏植物对城市污水的处理效果和修复能力。他们发现黄花鸢尾和石菖蒲为非专一性积累水生观赏植物，能有效地修复净化中低浓度废水。黄花鸢尾和石菖蒲可以作为主要城市污水修复植物^[10]。

4 结语

污水中重金属超标不仅危害人类生命健康，在一定程度上也违背了我国的可持续发展战略。随着许多学者对重金属的深入研究，越来越多更加先进的处理技术被开发利用，这对治理水污染具有重大的意义。面对日益严峻的重金属污染问题，我们除了要发展污水中重金属的处理技术，更要加强对污染源头的防治工作，

在根源上解决问题，同时增强人们的环保意识和观念，减少工业污水和生活废水的排放，规范城市化建设，解决城市污水重金属问题，改善水环境。

参考文献

1. Owen R B，Sandhu N．Heavy metal accumulation and anthropogenic impact on Tolo Harbour，Hongkong［J］．Marine Pollution Bulletin，2000，40(2):174-180．

2. 唐玉东.浅谈水体中重金属危害及检测方法[J].资源环境,2016,27(23)64-65.

3. 焦海林.城市生活污水和污泥中的重金属[J].化学工程与装备,2019(08):319-321.

4. 裴安书,刘文斌,林逸宁.城市污水中重金属的处理方法研究[J].世界有色金属,2016(07):112-113.

5. 谢辉玲,叶红齐,曾坚贤.膜分离技术在重金属废水处理中的应用[J].化学与生物工程,2005(05):41-43+46.

6. 邹照华，何素芳，韩彩芸，等．重金属废水处理技术研究进展[J].水处理技术，2010,36(6):17-21.

7. 郭占虎,闫星如,关杰.磁性碳纳米复合材料新型吸附剂处理污水重金属技术及进展[J].上海第二工业大学学报,2016,33(02):81-87.

8. 陈伟峰.城市污水处理过程中重金属的检测方法及处理技术浅析[J].北方环境,2017(3):161-161.

9. 高敬．我国人工湿地研究文献统计分析［Ｊ］．农业图书情 报学刊，2006,18(5):125-127.

[10]曾小梅,刘鹏,张晓斌.水生观赏植物对城市污水的修复研究[J].水土保持研究,2015,22(05):349-353.

项目: 大学生创新创业训练计划项目(201910191009)、吉林省科技厅项目（20170101205JC）、长春市科技局项目（18DY027）