重金屬廢水傳統的處理方法主要有中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體法、吸附法和離子交換法等。這些傳統處理方法都存在廢渣多、處理成本高、占地面積大、易造成二次污染等問(wèn)題，難以達到經(jīng)濟、效率和環(huán)境上的共贏(yíng)。開(kāi)展新型、高效、低成本的重金屬廢水處理技術(shù)及工藝研發(fā)十分必要。

　　超磁分離技術(shù)通過(guò)向水體中投加磁性藥劑和絮凝劑，產(chǎn)生微絮凝過(guò)程，賦予絮體以磁性，再通過(guò)超磁分離機實(shí)現絮體和水的分離，從而達到凈化水質(zhì)的目的。在超磁分離技術(shù)的基礎上，研發(fā)了多能超磁一體化污水處理技術(shù)，用于重金屬行業(yè)廢水的治理。多能超磁一體化污水處理技術(shù)采用強堿作為中和劑替代傳統的石灰，減少污泥渣量，并通過(guò)超磁分離技術(shù)實(shí)現固液分離，省卻了沉淀過(guò)程，大大縮短處理時(shí)間，且其投加的磁性藥劑可通過(guò)回收系統實(shí)現循環(huán)反復使用，降低運行成本。

　　廣西河池某礦業(yè)公司產(chǎn)生的重金屬廢水pH低，Zn、Pb、Cd、Sb等重金屬污染物含量高，須經(jīng)污水處理設施處理后，使各污染物指標達到GB的要求。本研究采用多能超磁一體化污水處理技術(shù)對該重金屬廢水進(jìn)行處理，使出水水質(zhì)滿(mǎn)足GB的要求。通過(guò)現場(chǎng)調試，研究不同藥劑投加量下各污染物的去除效率，得出優(yōu)化的藥劑投加量，并對該工藝進(jìn)行經(jīng)濟效益分析，為各種重金屬廢水應急處置工程項目提供技術(shù)支持。

目前水處理絮凝劑主要分為有機和無(wú)機兩類(lèi)，有機的絮凝劑主要有聚丙烯酰胺等有機高分子聚合物。有機絮凝劑具有用量少，絮凝能力強，使用pH范圍大，沉淀效果好等多種優(yōu)點(diǎn)，該物質(zhì)價(jià)格較高，且殘余單體是具有生物毒性的，有些還有“三致”效應(致崎、致癌、致突變)，對于有機絮凝劑的使用安全問(wèn)題一直是技術(shù)瓶頸。無(wú)機類(lèi)絮凝劑常見(jiàn)有鐵系，鋁系絮凝劑。鐵系絮凝劑能形成較大絮體，沉降性能好，腐蝕性高，穩定性低，易產(chǎn)生大量污泥。鋁系絮凝劑卻沉降性較差，絮體較小且部分聚合鋁系絮凝劑生產(chǎn)過(guò)程復雜。以上絮凝劑各具特點(diǎn)，且已廣泛應用與各類(lèi)工業(yè)廢水處理中，但隨著(zhù)環(huán)保要求日益嚴格，工業(yè)廢水排放標準要求越來(lái)越高，對絮凝劑的技術(shù)升級也提出來(lái)更高要求。

　　新型聚硅酸絮凝劑，采用聚合硅酸、金屬離子等多種組分間通過(guò)縮聚、配位鍵合等作用形成的均勻的聚合物。該類(lèi)絮凝劑能提供大量的多羥基絡(luò )合離子，能夠強烈吸附污物膠體微粒，通過(guò)粘附、架橋、交聯(lián)作用，從而促進(jìn)膠體凝聚，還發(fā)生物理化學(xué)變化，中和膠體微粒及懸浮物表面電荷，降低電位，使膠體離子由原來(lái)的相斥變成了相吸，促使膠體微粒相互碰撞，從而形成絮狀混凝沉淀。再從無(wú)機高分子體系中引入有機高分子，可有效克服無(wú)機絮凝劑分子鏈較短的不足，通過(guò)顆粒之間的架橋形成大的絮凝體，并通過(guò)卷掃去除微小顆粒，達到絮體粘結聚集性好，吸附架橋能力強，絮體大且密實(shí)，沉降速度快，脫色性能好的處理效果。

　　本次試驗采用新型聚硅酸類(lèi)絮凝劑對多種工業(yè)廢水進(jìn)行測試，以濁度和COD為考察指標。在實(shí)驗基礎上，歸納絮凝工序設計參數，為新型聚硅酸類(lèi)絮凝劑在工業(yè)廢水中應用提供有效技術(shù)支撐。

1、金屬表面處理廢水的種類(lèi)及危害

　　1.1 種類(lèi)

　　根據金屬表面處理種類(lèi)的不同，金屬表面處理廢水主要有：

　　(1)電鍍廢水

　　電鍍生產(chǎn)過(guò)程中的廢水，包括前處理廢水、電鍍漂洗廢水、鍍后鈍化處理廢水以及退鍍廢液等。

　　(2)陽(yáng)極氧化廢水

　　鋁、鎂合金陽(yáng)極氧化產(chǎn)生的廢水，主要包括除油、酸腐蝕、堿腐蝕、酸拋光、氧化、電解、著(zhù)色、染色、封閉產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水。

　　(3)涂裝前處理廢水

　　涂裝前工件預處理廢水，包括除油、酸洗除銹、表面調整、磷化等。

　　(4)電泳涂裝廢水

　　水溶性電泳生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水。

　　1.2 危害

　　金屬表面處理廢水中含有重金屬、酸、堿等，其中重金屬進(jìn)入環(huán)境或生態(tài)系統后將不被分解并存留、積累和遷移，造成危害。重金屬可在藻類(lèi)和底泥中積累，被魚(yú)和貝體表吸附，產(chǎn)生食物鏈濃縮，從而造成公害。重金屬進(jìn)入人體后積累并好過(guò)一定量后，將使人體產(chǎn)生各類(lèi)中毒反應，影響人體健康，甚至危及生命。

　　金屬表面處理廢水中的氮、磷等進(jìn)入水體將會(huì )引發(fā)水中硅藻、藍藻、綠藻大量繁殖，導致水腫溶解氧減少，化學(xué)耗氧量增加，從而導致水體“死亡”，進(jìn)而使水體質(zhì)量惡化，導致魚(yú)類(lèi)死亡。據不完全統計，我國金屬表面處理廢水中單電鍍廢水等排放量已超40億噸，日趨嚴重的水污染不僅加劇了水資源短缺的矛盾，在今后一定時(shí)期內長(cháng)期存在并難以消除。為此，金屬表面處理企業(yè)必須對所排放的廢水深度處理并回用，降低排放總量，減少環(huán)境負荷。

　　2、目前深度處理及中水回用方法

　　目前，在日常生產(chǎn)中主要利用膜過(guò)濾進(jìn)行深度處理及中水回用。膜技術(shù)是21世紀水處理領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，也是近年來(lái)水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。膜分離技術(shù)可以完成其他過(guò)濾不能完成的任務(wù)，可以去除更細小的雜質(zhì)，可去除溶解態(tài)的有機物和無(wú)機物。目前常用的膜技術(shù)主要包括利用電位差的電滲析、倒極電滲析和利用壓力差的膜法，下面著(zhù)重介紹目前較為常用的利用壓力差的膜法處理技術(shù)，該處理技術(shù)主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透。

　　2.1 超濾

　　超濾是一種加壓膜分離技術(shù)，即在一定的壓力下，被分離的溶液一定的流速沿著(zhù)超濾膜表面流動(dòng)，溶液中的溶劑和低分子量物質(zhì)、無(wú)機離子，從高壓側頭過(guò)超濾膜進(jìn)入低壓側，并作為濾液排出;而溶液中高分子物質(zhì)、膠體微粒及微生物等被超濾膜截留，溶液被濃縮并以濃縮液形式排出。超濾膜的孔徑在0.05um到1nm之間，主要用于截留去除水腫的懸浮物、膠體、微粒、細菌等大分子物質(zhì)。

　　超濾雖能耗低、生產(chǎn)周期短，運行費用低，對電泳涂漆廢水處理中可凈化電泳漆的槽液，使漆液中的無(wú)機鹽頭過(guò)超濾膜，把漆料截留下來(lái)，返回電泳槽重新使用。被國內外許多工廠(chǎng)采用。

　　2.2 反滲透

　　反滲透又稱(chēng)逆滲透，是一種以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。目前，反滲透膜的頭過(guò)機理尚未見(jiàn)有一致公認的解釋?zhuān)渲幸赃x擇性吸著(zhù)-毛細管流機理常被引用。該理論以吉布斯吸附式為依據，認為膜表面由于親水性原因，能選擇媳婦水分子而排斥鹽分。在施加壓力作用下，純水層不斷通過(guò)毛細管流過(guò)反滲透膜，當其中的孔隙為純水層厚度的一倍是，可達到理性的脫鹽效果。

　　反滲透技術(shù)在重金屬廢水處理中應用較早，主要大規模用于鍍鎳、鉻、鋅漂洗水和混合重金屬廢水的處理。反滲透具有無(wú)相態(tài)變化、常溫操作、設備簡(jiǎn)單、效益高、能耗少等優(yōu)點(diǎn)，但需要高壓設備，且膜面易發(fā)生污染，穩定性、耐藥性、耐熱性、耐溶劑能力有限，且單獨的膜分離技術(shù)功能有限，需與其他分離技術(shù)連用。

　　2.3 微濾

　　微濾又稱(chēng)微孔過(guò)濾，屬于精密過(guò)濾，是以多孔膜為過(guò)濾介質(zhì)，在0.1~0.3MPa的壓力推動(dòng)下，截留溶液中的沙礫、淤泥、粘土等顆粒和賈第蟲(chóng)和一些喜劇等，而大量溶劑、小分子及少量大分子溶質(zhì)都能頭過(guò)膜等分離過(guò)程，微濾等操作過(guò)程分為死端過(guò)濾和錯流過(guò)濾兩種模式。目前主要應用于食品飲料、醫藥衛生、電子、化工、環(huán)境監測等領(lǐng)域，在金屬表面處理廢水治理中應用相對較少。

　　2.4 納濾

　　納濾是近十幾年發(fā)展起來(lái)的，分離需要壓力一般為0.5~2.0MPa，比用反滲透膜達到同樣的滲透通量所必需是假的壓差低1~5MPa，根據操作壓力和分離界限，可以定性將納濾排在超濾和反滲透之間，納濾也成低壓反滲透。納濾技術(shù)原理近似機械篩分，納濾膜本身帶有電荷性，這是他在很低壓力下仍具有較高脫鹽性能和截留分子量為數百的膜也可脫除無(wú)機鹽的重要原因。目前越來(lái)越廣泛應用于電子、食品和醫藥等行業(yè)，在金屬表面處理廢水治理中應用相對較少。

　　3、膜分離技術(shù)存在的問(wèn)題及對策

　　在用膜技術(shù)處理水的應用過(guò)程中，產(chǎn)生膜的污染在所難免。通常認為膜污染主要由凝膠層的形成、膜孔堵塞、濃差極化和膜孔吸附這4種原因引起。

　　3.1 減少膜孔堵塞及凝膠層的形成

　　減少膜孔堵塞及凝膠層比較有效的方法是，改善膜表面流動(dòng)條件或者采用化學(xué)清洗。無(wú)機物結垢源于水化學(xué)變化造成金屬氫氧化物與碳酸鹽快速沉淀在膜表面或膜內，顆粒結垢源于進(jìn)水中的懸浮物或膠體。此類(lèi)結垢可通過(guò)水力學(xué)方式解決，即通過(guò)空氣吹掃、反洗或者添加流化介質(zhì)使水體及介質(zhì)成流化態(tài)。流化態(tài)的介質(zhì)可以沖刷膜表面減少濾餅層的沉積進(jìn)而緩解膜結垢。

　　生物結垢源于生物膜的形成，一旦細菌粘附在膜上，它們就會(huì )繁殖并產(chǎn)生細胞外聚合物質(zhì)，后者發(fā)展為粘性凝膠體。有機物結垢在處理含有自然有機物質(zhì)的地表水時(shí)非常普遍。恢復膜透過(guò)性的有效的方式是通過(guò)化學(xué)清洗，通常被叫做原位清洗工藝(CIP)。

　　3.2 減小濃差極化

　　減小濃差極化主要是改善膜表面流動(dòng)條件：

　　(1)一種方法是通過(guò)優(yōu)化和改變膜元件及膜系統結構設計，如在卷式膜組建中加設擋板網(wǎng)柵突起物等阻礙物作為湍流促進(jìn)器，設計彎曲流道等

　　(2)另一種方法是在膜分離的過(guò)程中采取一定的操作策略，如降低料液濃度，加入顆粒物或氣泡，降低壓力或采用脈沖壓力或流速等方法。

　　3.3 減少膜孔吸附

　　“維持高膜通量”(EFM)的策略，可以有效提高膜通量，盡可能長(cháng)時(shí)間保持膜的清潔，可以大效率利用膜面積和孔隙率。維持高通量策略實(shí)際上是對膜系統自動(dòng)化的化學(xué)清洗過(guò)程，可根據水質(zhì)智能選擇化學(xué)清洗劑。典型工藝包括一定濃度化學(xué)藥劑對膜進(jìn)行充滿(mǎn)浸泡或循環(huán)，通常為15~30min，排放化學(xué)清洗劑進(jìn)水沖洗。還有通過(guò)溶液預處理、酶制劑清洗、工藝操作條件優(yōu)化、膜面改性等方法用于減少膜孔吸附。膜表面改性方法是通過(guò)將各種化學(xué)或物理方法，以物理吸附或化學(xué)連接的方式，將有機聚合物或者其他化合物固定在膜的表面或者孔隙結構中，以減輕膜面由于污染物沉積而產(chǎn)生的膜污染現象，從而改變膜性能[3]。常用的改性方法有：等離子體改性、共**性、輻射改性和表面化學(xué)反應改性。