人工湿地去除重金属cd作用的机理研究.doc

第一章 绪论 1.1前言 镉作为原料或催化剂用于生产电池、塑料、颜料和试剂；由于镉的抗腐蚀性及耐摩擦性，也是生产不锈钢、电镀以及制作雷达、电视机荧光屏等原料；还是制造原子核反应堆用控制棒的材料之一。随着电池工业的发展，镍镉电池以其优良的性能得到了广泛的应用，但镉的应用也带来了镉的污染[1]。 镉是一种易在人体内蓄积的重金属[2]，尽管镉不是人体必需的元素，其毒性作用除干扰人体中微量元素铜、钴、和锌的代谢外，还直接抑制某些酶系统，特别是需要锌等微量元素来激活的酶系统。在各种镉化合物中，经中毒性以氧化镉为最大。而吸入毒性比口毒性还要大60倍。镉进入人体后，可对肾脏、骨骼、肺部、心血管等多项器官造成危害，形成慢性镉中毒[3]。值得特别注意的是镉污染物具有很高的潜在毒性，能在自然界中积蓄，潜伏期可长达10～30年，且早起不易察觉，发现时往往已经造成严重恶果。日本富士地区痛痛病即因居民长期饮了被镉污染的水，吃了被镉污染的大米而致病的。开始是腰、手、脚等关节疼痛，几年后全身骨痛与神经痛，使人难以行动，继之骨骼软化萎缩，自然骨折，直至饮食不进，于虚弱疼痛中死亡[4]。可想而知，因含镉超标造成的镉污染事故后果非常严重。2005年12月广东省韶关冶炼厂排放废水含镉超标10倍，给企业造成直接经济损失逾5000万元人民币，间接经济损失则超过1亿元人民币 [5]。 含镉废水是危害最严重的重金属废水之一。金属镉虽无病理学意义，但镉的化合物则毒性很大[4]。由于镉对人体的毒害作用严重，国标GB-8978-1996污水综合排放标准明确规定镉是一类污染物，最高允许排放质量浓度为0.1mg/L，不能稀释处理，而一般工厂的含镉废水在处理前镉的浓度都远高于国家标准[6]。工厂所排放的含镉废水是主要污染源，在正常的情况下，水体中镉的浓度极低。但当采矿、冶炼、电镀、电池等行业的废水进入水体是，水体中的镉含量就远远高出环保标准几十倍甚至上百倍。且由于河水流动，镉在河床中沉降，造成下游镉的含量比上游高、河床底泥中含量比河水高。当受镉污染的水体用于灌溉时，将镉携带至农田，污染灌区的地下水及下游地区的水源。使灌区和下游地区的植物、农作物污染，并富集于农作物中，从而造成对人体健康的危害[3]。 工矿企业集中排放的“三废”物质中所含的镉是当前主要的镉污染源，通过污水排放、废渣淋雨产生的径流渗入土壤、水体以及镉尘降落进入水体。天然水体中的镉虽然只有微量浓度，但其毒性具有长期性。因此，应加强对镉污染源的控制，对镉污染严重的流域积极采取措施加以治理。 （1）改进生产工艺，不用或少用毒性大的重金属镉，提高清洁生产水平。 （2）采用合理的工艺流程，科学的管理和操作，减少重金属镉的用量和随废水流失量，尽量减少外排废水量。 （3）产生的含镉废水应当在产生地点就地处理，不应同其他废水混和，以免使处理复杂化，更不应未经处理就直接排入城市下水道或天然水体，以免扩大重金属污染范围。 （4）深入研究效率高、成本低、可操作性强的含镉废水处理工艺，进一步发挥植物修复技术在含镉废水处理中的优势，找出镉去除率高、适于大面积种植的水生植物。 （5）尽量避免污灌影响。污水灌溉在解决城市污水排放和农业生产用水来源的同时，也造成了污灌区土壤重金属含量超标，并会危害灌区居民人体健康，是影响农村生态环境安全和制约农业可持续发展的重要因素之一。 （6）加强环境检测预报。2005年广东韶关冶炼厂废水镉超标排放是在环境监测中发现的，由于措施及时，才避免了更为严重的环境和经济损失发生。因此，加强环境监测预报制度，对防范环境风险事故起着重要的把关作用 [5]。 1.2目前国内外含镉废水的主要处理技术及研究进展 含镉废水主要来源于金属矿山开采坑内排水，废石场淋浸水、尾矿排水以及冶炼、电解电镀等金属加工企业，其中大约80％以上来自电镀废水，其水质水量因其来源不同存在着很大差异 [7]。含镉废水的处理方法较多，根据镉离子的含量及镉存在形态的不同，所采用的处理方法也不同 [8] 。 1.2.1漂白粉氧化法 此法适用于处理氰法镀镉工程中含氰、镉的废水，这种废水的主要成分是[Cd（CN）4]2-，Cd2＋和CN-，这些离子都有很大毒性，用漂白粉氧化法既可去除Cd2＋，同时也可除去CN-。废水处理中的主要反应过程为：漂白粉首先水解生产Cd（OH）2和HOCl，OH-与Cd2＋生成Cd（OH）2沉淀，同时漂白粉水解生成HOCl具有强氧化性，将CN-氧化生成CO32-与N2，促进（CN）4]2-的离解，最后CO32-与Ca2＋在碱性条件下生成CaCO3沉淀 [1]。 1.2.2中和沉淀法 向废水中投加某些碱剂，使镉离子变为难溶的氢氧化镉而沉淀除去。采用的碱剂有生石灰、消石灰、碳酸钙、碳酸钠、电石渣、苛性钠、苏打灰等。由于石