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摘要：概述了含汞废水处理技术现状并提出含汞废水处理新工艺，介绍了用重金属捕捉剂处理含汞废水的方法。
关键词：含汞废水；硫化钠；重金属捕捉剂；TMT
引言
自然水体和工业废水中的汞及其化合物具有毒性高、易挥发及长期累积等特点，对环境和生物体有严重影响。世界卫生组织建议饮用水中总汞的最高浓度为0.001mg/L，而我国《生活饮用水卫生标准》中规定总汞的最高浓度为0.01 mg/L，《工业污水综合排放标准》规定出水中总汞浓度低于0.05 mg/L．因此，高效去除水体中的汞是水处理的一大挑战。传统的化学除汞采用硫化钠法，但形成的硫化汞沉淀颗粒小，难以沉降分离，加入过量的硫化钠会形成多硫化物返溶于溶液中，导致硫化钠的使用量难以准确控制，使废水中汞的去除率难以保持稳定。而高分子重金属捕捉剂具有生成的金属络合物不溶解于水，凝结块大，沉淀速度快；药剂及被处理物对酸碱的反应相对稳定；具有耐热性及在低温水溶液中亦处于稳定状态；添加量少，处理成本少等优点被广泛使用。
一、现有方法及分析
目前，国内的相关文献中也出现了一些含汞废水处理方法，在中国专利CN00131216.2《去除生活饮用水中的砷、铅、铬、镉、汞的方法》，采用依次向含汞废水中加入漂白粉、硫酸亚铁、氢氧化钠的方法去除生活饮用水中的砷、铅、铬、镉、汞。其原理是将上述物质加入到水中后，漂白粉将五元素和部分铁氧化成高价态，在水中生成难溶氢氧化物或难溶盐沉淀，它们被铁的氢氧化絮状物吸附并共沉淀以被过滤除去。但该方法实际应用当中需要有铬离子的存在，如缺乏铬离子，则其除汞效果下降，并且方法中提及的水汞浓度为20ug/L，在含汞废水中处理意义不大。
而在中国专利CN1673117A《一种含汞废水的处理方法》中提到，向被处理水中加入Hg：Na2S的摩尔比=1：1～1：1.1、摩尔浓度为0.1～0.2的Na2S，使被处理水中的Hg与Na2S反应生成HgS，调节pH值在7～9后加入有机絮凝剂进行絮凝后过滤。方法中提到的控制Na2S添加量的范围很窄，在实际应用中难以控制Na2S的加入量，加入过量会使硫化汞继续反应，生成溶于水的络合离子致沉淀不完全；对于水质变化大的废水，其工业化程度低。另外，采用此法处理后的废水呈棕色细小悬浮物，过滤难度大，过滤后水色呈浅棕色，这种情况下汞浓度并不能达到50ug/L的排放标准。
2009年8月，在湖北第二师范学院学报中侯汉娜发表的《无机实验废水中银、汞、铅、锰离子综合处理研究》中，提到使用TMT-18F处理无机实验废水中银、汞、铅、锰离子。经实验发现，此方法存在以下缺点：1）只针对无机实验室废水，处理单一；2）根据此方法处理含汞废水，静置1小时并没有文献中提到的沉淀产生，且废水呈淡黄色；3）根据此方法处理含汞废水，过滤静置1小时后的上清液，测得汞远远大于50ug/L的标准。
再从传统的含汞废水的处理方法来分析：硫化钠共沉淀法。其机理是汞离子与硫离子反应生成稳定的溶解度极小的硫化汞沉淀（HgS溶度积仅为4×10-53）。
为达到废水中汞的质量浓度0.05mg/L的排放标准，有文献提出，在实际应用中硫化物的加入量一般要高于理论计算值的12倍为最佳。但过量的硫化物不仅会带来硫的二次污染，而且过量的硫离子还能和硫化汞继续反应，生成溶于水的络合离子致沉淀不完全。
因而在含汞废水中还加入适量的硫酸亚铁（FeSO4），使之与过量的硫离子反应，生成难溶的硫化亚铁与硫化汞共沉淀。
最后，将废水的pH值调节到9～10，静置8h后，排放上清液。这是传统的硫化钠共沉淀法。
但是，硫化沉淀法生成的硫化汞极细，不易沉淀或过滤去除，目前，实际运行中通常需加入絮凝剂进行絮凝沉淀，如聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）（PAM），改善沉淀效果，但仍不够理想。总的来说硫化钠共沉淀法存在以下缺点：
1)硫化钠用量难以控制，处理过程中产生大量恶臭气体；
2)过量的硫离子会导致水体COD升高；
3)如加入硫酸亚铁消除过量的硫离子，其用量难以控制且用量大，最终水色还会呈浅绿到浅黄色，水色难以达标；
4)沉降速度慢，加药后，静置时间长达8h，难以操作，实际当中发现静置时间长，含有机物的废水会变得浑浊；
5)采用聚合氯化铝作为絮凝剂，目前仍无法使水色清澈透明；
6)产生大量的黑色恶臭污泥，不利于人员操作，并且如果静置时间长会水色会变黄，因为水中有三价铁离子（Fe3+）存在。
另外，传统的处理方法还有活性炭吸附法、含硫废铁渣吸附法、离子交换纤维净化法。但这三种方法各自存在不能在工业中广泛应用的缺点：不适用于成分复杂的废水、不适用于含油废水、要么处理能力低、要么成本偏高等。
理论上硫化钠可以与汞形成沉淀，但是在实际操作当中，由于形成的沉淀颗粒极微小，不能沉淀下来，经过过滤后其汞浓度仍远远超过环保排放标准限值。
综上所述，无论传统工艺还是改进后的方法，其处理效果都不理想，因而现在含汞废水的方法需要进一步改进。
二、用重金属捕捉剂处理含汞废水的方法
1、优点：
（1）重金属离子捕捉剂（TMT）对汞有很好的沉淀作用，对无油废水的处理作用良好
（2）沉淀分层速度快，废水溶液清辙透明，在实验中基本在五分钟内就沉降完成；
（3）废水溶液清辙透明，长时间不返浊。
（4）TMT用量少
2、重金属捕捉剂（TMT）的作用：TMT在常温下能与废水中的Hg2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+等各种金属离子迅速产生反应并形成沉淀物，TMT加入量不足沉汞效果下降，处理步骤如下：
含汞废水的处理方法，首先向含汞废水中投加石灰水或者混碱或者硫酸，反应5～10min，调节废水的pH值至8～11；然后往废水中投加有机硫重金属离子捕集剂，反应5～10min，将废水中的汞离子和其他重金属离子生成难溶的螯合物颗粒；下一步是加入硫酸铝系列凝聚剂溶液，反应5～10min，破坏颗粒之间的胶体电动电位，使之脱稳发生聚结；由于铝盐的加入，会降低废水的pH值，此时再次投加石灰水或者混碱进行pH值调节为6～9；最后添加有机絮凝剂聚丙烯酰胺系列（PAM系列）溶液，反应5～10min，将已经脱稳的颗粒链接、吸附成肉眼可见的絮状体，固体快速沉降；最后采用固液分离装置彻底将含汞的沉淀物分离，汞浓度达标的水可以排放或者进行后续的其他工艺处理，如厌氧处理、好氧处理、消毒等。
图1 含汞废水处理工艺流程图
见图1：含汞废水处理工艺流程图。工艺过程是：
步骤1)首先加入石灰水，调节pH值为8～11；
步骤2)其次加入TMT，将废水中的汞离子螯合成稳定的物质；
步骤3)第三加入明矾溶液，破坏螯合物颗粒的稳定性，使之凝聚成较粗小颗粒；
步骤4)再次加入石灰水，回调pH值为6～9；
步骤5)最后加入絮凝剂PAM，已经脱稳的颗粒链接、吸附成肉眼可见的絮状体沉降下来。
图2 废水处理前后对比
表1 试验数据记录
以上步骤的化学原理如下所述：
步骤5）絮凝作用：聚丙烯酰胺（PAM）是一种水溶性线型高分子物质，分子上的链节与水中微粒有极强的吸附作用，也对颗粒有强烈的桥架作用，使细小松散的絮凝体变得粗大而紧密，因而快速沉降，固液分离。
三、结论
汞污染废水是重要的全球性环境问题之一。含汞废水的处理方法很多，但是要设计出效果良好、运行可靠的实际处理工程，还有很多问题。为了满足日益严格的环境管理规章条例，人们将很多技术应用于废水处理以除汞。本文介绍的就是一种高效，经济，可生物降解，无二次污染的优良除汞捕捉剂。在往后的含汞废水处理处理中，使用此方法将会事半功倍。
参考文献：
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[5]含汞废水的污染特征及处理[J].尚谦，张长水. 有色金属加工.1997（05）
论文作者:苏荣欢,林建云,何志明,谢怀建
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/18
标签：废水论文; 离子论文; 硫化钠论文; 方法论文; 水中论文; 废水处理论文; 硫化汞论文; 《基层建设》2018年第23期论文;