摘要：為提高污水中金屬污染物的治理效果，推動污水處理技術(shù)的高效發(fā)展，采用理論分析法分析金屬污染物的主要來源，探討了不同金屬污染物處理技術(shù)在污水治理中的實(shí)際應(yīng)用。分析認(rèn)為，不同技術(shù)在治理效果、成本及環(huán)境友好性方面各有優(yōu)劣：物理方法適用于初步處理，但處理效果有限；化學(xué)方法效果顯著，但易引入二次污染；生物方法具有綠色可持續(xù)性，但操作條件要求較高。基于此，建議依據(jù)污水中金屬污染物的種類及濃度，科學(xué)選取處理技術(shù)，并加大綠色高效技術(shù)的研發(fā)力度；通過技術(shù)聯(lián)用提升綜合治理效果，同時加強(qiáng)技術(shù)人員的專業(yè)培訓(xùn)，提高技術(shù)應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：金屬污染物；污水治理；工業(yè)廢水；重金屬

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）02-0-03

Research on the Application of Metal Pollutant Treatment Technology in Sewage Treatment

CHENG Zhenggang

（North Communications （Xi’an） Design Group Co.， Ltd.， Xi’an 710018， China）

Abstract： To improve the treatment effect of metal pollutants in sewage and promote the efficient development of sewage treatment technology. The main sources of metal pollutants were analyzed using theoretical analysis method， and the practical application of different metal pollutant treatment technologies in sewage treatment was explored. Analysis suggests that different technologies have their own advantages and disadvantages in terms of governance effectiveness， cost， and environmental friendliness： physical methods are suitable for initial treatment， but the treatment effect is limited; Chemical methods have significant effects， but they are prone to introducing secondary pollution; Biological methods have green sustainability， but require high operating conditions. Based on this， it is recommended to scientifically select treatment technologies according to the types and concentrations of metal pollutants in wastewater， and increase research and development efforts in green and efficient technologies; By combining technology to enhance comprehensive governance effectiveness， while strengthening professional training for technical personnel， we aim to improve the level of technology application.

Keywords： metal pollutants; wastewater treatment; industrial wastewater; heavy metals

隨著工業(yè)化和城市化的不斷推進(jìn)，金屬污染物成為污水治理中的一項重要挑戰(zhàn)。金屬污染物，尤其是重金屬元素，廣泛存在工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)排放以及城市生活污水中，具有難降解性、毒性強(qiáng)、積累性等特點(diǎn)，對水體生態(tài)系統(tǒng)及人體健康構(gòu)成威脅。因此，分析污水中金屬污染物的來源，探討不同處理技術(shù)的適用性和應(yīng)用效果，并提出相關(guān)改進(jìn)建議，對于推動污水治理技術(shù)的發(fā)展、保護(hù)水生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

1 污水中金屬污染物的主要來源

1.1 工業(yè)廢水排放

工業(yè)廢水排放是污水中金屬污染物的重要來源，尤其在重工業(yè)和化工行業(yè)中尤為突出。在冶金、電鍍、化肥、造紙等行業(yè)的生產(chǎn)過程中，常產(chǎn)生鉛、鎘、鉻、銅、鋅等多種重金屬，并隨廢水排放，造成水體污染[1]。以電鍍行業(yè)為例，電鍍液中的銅、鎳、鉻、鋅等金屬離子在電鍍過程中未完全回收或處理不當(dāng)，極易進(jìn)入水體；冶金行業(yè)中，冶煉過程中使用的金屬原料、助劑及冶煉爐氣中的金屬蒸汽可通過冷卻水排放進(jìn)入水體。由于工業(yè)廢水排放常伴隨著高濃度的有毒有害金屬離子，其治理難度較大。

1.2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中使用的化肥、農(nóng)藥等物質(zhì)含有多種金屬元素，且易通過大氣沉降、地表徑流等途徑進(jìn)入水體?；食撕械⒘?、鉀等成分，還含有鉛、鎘、鉻等重金屬。這些重金屬通常在土壤中積累并隨雨水流入附近水體。某些農(nóng)藥含有金屬元素，長期使用，會造成土壤和水體的金屬污染。農(nóng)田灌溉水可能含有金屬污染物，尤其在使用不當(dāng)?shù)墓喔人磿r，極可能將大量的金屬污染物帶入水體。此外，土壤中積累的重金屬通過地下水和表面水流動，進(jìn)入河流、湖泊等水體，進(jìn)一步加劇水源污染。

1.3 日常生活活動

日常生活活動產(chǎn)生的污水是造成水體污染的主要原因之一?！?021年中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》數(shù)據(jù)顯示，全國生活污水排放總量達(dá)380億t，雖然其中金屬污染物濃度相對較低，但是由于排放量巨大，其積累效應(yīng)不容忽視。生活污水中常見的金屬污染物包括鉛、銅、鋅、鋁、汞等，這些金屬通常來自家庭電器、管道、油漆、金屬制品等日常用品[2]。

2 不同金屬污染物處理技術(shù)在污水治理中的應(yīng)用

2.1 物理處理技術(shù)在污水治理中的應(yīng)用

物理處理技術(shù)是一種通過物理作用去除污水中金屬污染物的常用方法，特點(diǎn)是工藝相對簡單、操作方便。常見的物理處理技術(shù)包括吸附法、沉淀法和膜分離技術(shù)等。吸附法利用高比表面積和強(qiáng)吸附能力的材料，通過表面物理吸附作用捕獲水中的金屬離子，常用于處理低濃度金屬污染物的污水[3]。沉淀法通過在污水中投加沉淀劑使金屬離子與其反應(yīng)形成不溶性的沉淀物，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。該方法通常用于處理含高濃度金屬離子的工業(yè)廢水，但應(yīng)用效果易受水質(zhì)成分的影響。膜分離技術(shù)通過物理屏障作用，將水中的金屬離子與其他物質(zhì)分離，如反滲透、納濾和超濾技術(shù)。這些技術(shù)能有效去除多種金屬離子。然而，物理處理技術(shù)普遍存在能耗較高、運(yùn)行成本較大、部分材料易飽和等問題，且通常需要配合其他技術(shù)聯(lián)用，以達(dá)到更高的處理效果。

2.2 化學(xué)處理技術(shù)在污水治理中的應(yīng)用

化學(xué)處理技術(shù)是通過化學(xué)反應(yīng)去除污水中金屬污染物的方法，因其反應(yīng)快速、效率高，廣泛運(yùn)用于污水治理。金屬污染物處理中的常見化學(xué)處理技術(shù)包括化學(xué)沉淀法、氧化還原法和離子交換法等。

化學(xué)沉淀法是向污水中投加沉淀劑，使金屬離子與沉淀劑反應(yīng)，形成不溶性化合物，從而從水體中分離金屬離子。這種方法常用于處理高濃度的金屬污染物，尤其是含鉛、鎘、鋅的工業(yè)廢水。其優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單、處理效率高，沉淀物易于分離，但也存在沉淀劑用量較大和容易產(chǎn)生二次污染的問題。

氧化還原法利用氧化劑或還原劑改變金屬離子的化學(xué)價態(tài)，使其沉淀或轉(zhuǎn)化為毒性較低的形態(tài)。例如，利用氧化劑將Fe2+氧化為Fe3+，從而形成氫氧化鐵沉淀。該方法在工業(yè)廢水處理中應(yīng)用較為廣泛，其優(yōu)勢是反應(yīng)時間短、處理效果顯著，但需嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，避免過量使用化學(xué)藥劑導(dǎo)致環(huán)境風(fēng)險。

離子交換法是借助離子交換樹脂上的可交換離子與污水中的金屬離子進(jìn)行交換反應(yīng)，從而去除金屬污染物。離子交換樹脂具有特定的官能團(tuán)，能夠選擇性地與不同金屬離子結(jié)合。例如，強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂可有效去除廢水中的銅離子、鎳離子等重金屬離子。在實(shí)際應(yīng)用中，通常將含有金屬污染物的污水通過裝有離子交換樹脂的交換柱，金屬離子被樹脂吸附，而樹脂上的其他離子則被釋放在污水中，當(dāng)樹脂吸附飽和后，可通過再生劑進(jìn)行再生處理，恢復(fù)離子交換能力，以便重復(fù)使用。

2.3 生物處理技術(shù)在污水治理中的應(yīng)用

生物處理技術(shù)作為一種利用微生物和生物體對污水中金屬污染物進(jìn)行處理的手段，具有環(huán)境友好性和可持續(xù)性。主要的生物處理技術(shù)包括生物吸附、微生物處理技術(shù)以及植物修復(fù)等。

生物吸附技術(shù)以低成本、高效率而受到廣泛關(guān)注。該技術(shù)利用生物材料（藻類、菌體殘渣、殼聚糖等）吸附和固定金屬離子。以殼聚糖為例，其表面富含氨基和羥基基團(tuán)，這些活性位點(diǎn)能夠與金屬離子形成穩(wěn)定絡(luò)合物，從而實(shí)現(xiàn)高效的金屬吸附。此外，農(nóng)作物秸稈、果皮等廢棄生物資源經(jīng)過改性處理后，也可用作廉價的吸附劑，適用于處理低濃度金屬污染物的生活污水。然而，吸附飽和后生物材料的再生處理是當(dāng)前研究的難點(diǎn)，需進(jìn)一步開發(fā)易再生且環(huán)保的吸附材料。

微生物處理技術(shù)通過馴化特定微生物菌群，對重金屬污染物展現(xiàn)出強(qiáng)吸附性和抗毒性。例如，酵母菌和假單胞菌被廣泛用于處理含鉻、含鎳等金屬污染物的污水。這些微生物可利用胞外聚合物或金屬結(jié)合蛋白，將金屬污染物固定或轉(zhuǎn)化為低毒性的形態(tài)。

植物修復(fù)利用水葫蘆、浮萍等植物的根系去除水體中的金屬污染物。這種方法通常用于污水處理廠尾水排放區(qū)域的金屬污染控制或濕地修復(fù)工程。然而，植物修復(fù)技術(shù)存在處理速度較慢、空間需求較大以及金屬積累的飽和問題。

3 提升金屬污染物處理技術(shù)污水治理效果的建議

3.1 依據(jù)實(shí)際治理需求，科學(xué)選取處理技術(shù)

在污水治理中，金屬污染物的特性復(fù)雜多樣，選擇合適的處理技術(shù)是提升治理效果的基礎(chǔ)。相關(guān)部門應(yīng)充分依據(jù)實(shí)際治理需求，結(jié)合污染源、污染物種類及濃度等因素，科學(xué)選取處理技術(shù)。不同污染源排放的污水中金屬污染物的種類和濃度差異較大。例如，冶金廢水中多含鉻、鋅等金屬，而生活污水中則可能含有低濃度的銅、鋁等金屬。因此，處理技術(shù)的選取需要精準(zhǔn)分析水質(zhì)特征和污染物性質(zhì)。針對工業(yè)廢水中常見的高濃度金屬污染物，化學(xué)沉淀和氧化還原法具有快速、高效的特點(diǎn)；對于低濃度金屬污染的生活污水，物理吸附和生物處理法更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

3.2 加大研發(fā)創(chuàng)新投入，開發(fā)綠色高效技術(shù)

對于金屬污染物治理的技術(shù)瓶頸，急需通過加大研發(fā)創(chuàng)新投入來突破。相關(guān)部門應(yīng)重點(diǎn)支持綠色高效技術(shù)的開發(fā)，推動技術(shù)的更新迭代，以應(yīng)對不斷變化的污水治理需求。首先，應(yīng)在吸附材料的研發(fā)方面投入更多資源，開發(fā)高性能、低成本且環(huán)境友好的新型吸附劑。其次，在生物處理技術(shù)領(lǐng)域，可以深入研究微生物改良和基因工程技術(shù)，培育出更高效、更耐受極端條件的微生物菌株，從而提高處理效率。最后，推動智能化污水處理技術(shù)的發(fā)展也是提升治理效果的重要途徑，如通過大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)污水處理全過程的自動化監(jiān)控和優(yōu)化操作。

3.3 合理聯(lián)用多種技術(shù)，提高污水治理效果

在面對復(fù)雜污水成分和多種金屬污染物時，單一技術(shù)常難以全面應(yīng)對，因此合理聯(lián)用多種處理技術(shù)是提升治理效果的重要方式。相關(guān)部門應(yīng)科學(xué)規(guī)劃和設(shè)計多級處理系統(tǒng)，將物理、化學(xué)和生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合，形成高效的綜合治理體系。例如，在工業(yè)園區(qū)的污水處理中，可以先采用物理吸附法初步去除懸浮顆粒中的金屬離子，再利用化學(xué)沉淀法進(jìn)一步去除溶解態(tài)金屬，最后通過生物處理實(shí)現(xiàn)深度凈化，確保出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 加強(qiáng)技術(shù)人員培訓(xùn)，提高技術(shù)操作能力

金屬污染物處理技術(shù)的實(shí)際效果過于依賴技術(shù)人員的操作能力，因此加強(qiáng)人員培訓(xùn)是提高治理水平的關(guān)鍵。首先，相關(guān)部門應(yīng)定期組織專業(yè)培訓(xùn)，提升技術(shù)人員對新型處理技術(shù)的理解和應(yīng)用能力，確保他們掌握最新的污水處理工藝與技術(shù)。其次，應(yīng)加強(qiáng)對技術(shù)人員的實(shí)際操作能力培養(yǎng)，尤其是在設(shè)備操作、故障排除和系統(tǒng)調(diào)節(jié)方面，確保污水處理過程中能夠高效穩(wěn)定運(yùn)行。最后，技術(shù)人員應(yīng)定期參與技術(shù)交流與經(jīng)驗(yàn)分享活動，通過與其他地區(qū)和單位的交流，借鑒先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)解決方案。

4 結(jié)論

金屬污染物的有效治理對于保護(hù)水資源、改善生態(tài)環(huán)境具有重要意義。通過科學(xué)選取處理技術(shù)、加大技術(shù)研發(fā)投入、合理聯(lián)用多種技術(shù)以及加強(qiáng)技術(shù)操作能力，可以有效提升污水治理效果，為保護(hù)水環(huán)境和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。未來，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和綠色環(huán)保理念的發(fā)展，金屬污染物處理技術(shù)將朝著更高效、低成本和環(huán)境友好的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

1 陳 燁.工業(yè)排放廢水中金屬元素與濁度的相關(guān)性分析[J].綠色環(huán)保建材，2020（7）：40-41.

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3 秦 利，鄧嬋娟.探討活性炭吸附法在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用[J].環(huán)境與發(fā)展，2020（7）：83-84.

收稿日期：2024-12-06

作者簡介：程政剛（1990—），男，四川成都人，工程師。研究方向：環(huán)境工程。