人工湿地去除重金属cd作用的机理研究

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1、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

2、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

3、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]41。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

4、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

5、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

6、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

7、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41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

8、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。由于石灰廉价而容易取得，所以使用它较为普遍，其缺点是产生的泥渣量较多。矿山