重金屬冶煉廢水處理工藝優(yōu)化及零排放
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摘要：鑒于《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準》（GB25466-2010）修改單的全面執(zhí)行，對多家重金屬冶煉企業(yè)廢水處理工藝及環(huán)保設施運行現(xiàn)狀進行了調(diào)研及分析，針對現(xiàn)有工藝設施存在的不足,提出分質(zhì)收集、分類處理初期雨水、酸性廢水、生產(chǎn)廢水及髙鹽廢水的工藝優(yōu)化。完善水資源內(nèi)部循環(huán)體系，并建立水平衡關系，將優(yōu)化后的廢水處理系統(tǒng)中產(chǎn)出的合格水分質(zhì)回用于生產(chǎn)系統(tǒng)，高濃度含鹽廢水通過膜過濾系統(tǒng)及蒸發(fā)結晶工藝的應用，最終實現(xiàn)廢水處理零排放目標。
關鍵詞：廢水處理工藝優(yōu)化；分類處理；分質(zhì)回用；零排放
某重金屬冶煉廠采用底吹氧化熔煉+側(cè)吹還原熔煉+煙化綜合回收+電解精練+稀貴綜合回收工藝進行生產(chǎn)和深加工。在整個生產(chǎn)過程中不僅要消耗大量的冷卻水，同時也排放出大量的含重金屬離子的廢水，隨著對重金屬冶煉廠廢水環(huán)保排放要求的提高，尤其是廢水中總鉈污染物的控制要求的全面執(zhí)行，勢必要求生產(chǎn)企業(yè)和新建企業(yè)優(yōu)化處理工藝和減少廢水的產(chǎn)生。
1重金屬冶煉廢水主要來源分析
重金屬冶煉廠廢水主要包括生活污水、酸性廢水、生產(chǎn)廢水及初期雨水等。其主要來源分別為：生活污水，主要來源于辦公區(qū)及洗浴間排放的未受重金屬污染的廢水；酸性廢水，主要來源于冶煉煙氣制酸及尾氣脫硫系統(tǒng)排放的污酸廢水；生產(chǎn)廢水，主要來源于冶煉車間崗位清潔、冶煉熔渣冷卻及降溫冷卻水套循環(huán)使用的工業(yè)廢水；初期雨水，主要來源于生產(chǎn)廠區(qū)因降雨單獨收集的前15mm降雨量的雨水。
2重金屬冶煉廢水工藝優(yōu)化
2.1重金屬冶煉廢水處理現(xiàn)狀及存在的問題
生活污水處理系統(tǒng)：將生活污水引流入生物法地埋式一體化處理設備進行反硝化和接觸氧化處理，而后經(jīng)沙濾、碳濾過濾及在線監(jiān)測后排放至當?shù)毓I(yè)園區(qū)生活污水處理廠進行深度處理。酸性廢水處理系統(tǒng)：將酸性廢水提升至反應槽，通過加入石灰乳和硫化鈉進行初步中和反應及去除絕大部分重金屬后，排放至電化學系統(tǒng)進一步除去砷、鉈等重金屬離子，最終排放至均化池。生產(chǎn)廢水及初期雨水處理系統(tǒng)：經(jīng)廢水提升泵提升至反應槽內(nèi)，通過加入液堿調(diào)整pH值去除絕大部分重金屬離子后，合并酸性廢水處理后液一并進入電化學處理，產(chǎn)水排放至均化池?；赜盟幚硐到y(tǒng)：將均化池內(nèi)的廢水用提升泵提升至兩段生物除鉈反應槽內(nèi)，進行深度除鉈和深度脫除重金屬離子，合格產(chǎn)水排放至回用水池，全系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥返回酸性廢水處理系統(tǒng)進行壓濾，實現(xiàn)固液分離。該廠在廢水處理系統(tǒng)上，一是未能嚴格進行分質(zhì)處理，造成末端水處理量巨大，大幅增加了廢水處理的成本。二是處理后的水質(zhì)含鹽及硬度高，僅能實現(xiàn)局部用水點位的回用，且容易造成設備腐蝕和污堵，大大增加了后續(xù)設備的維護費用。
2.2重金屬冶煉用水的水質(zhì)要求分析
由于《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準》（GB25466-2010）修改單的全面執(zhí)行，各涉及重金屬冶煉的企業(yè)為滿足現(xiàn)行環(huán)保標準，均在不同程度的實施零排放工藝改造。為降低各類廢水處理的成本，較為經(jīng)濟的處理方式是分類處理后分質(zhì)進行梯度回用，即將除重金屬和降硬度后的潔凈水回用于工業(yè)循環(huán)冷卻塔補充水，其水質(zhì)滿足《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》GB50050-95的標準。
2.3分質(zhì)、分類處理工藝優(yōu)化
本著廢水處理源頭治理和預防的理念，對該廠各類不同水質(zhì)的廢水進行了分類收集和分質(zhì)處理的工藝優(yōu)化，最終實現(xiàn)零排放目標。即初期雨水、生產(chǎn)廢水、酸性廢水和髙鹽廢水等通過各自的水處理系統(tǒng)以及不同的水處理工藝實現(xiàn)分級回用。
2.3.1初期雨水處理系統(tǒng)初期雨水收集池容積按Vy=1.2F×I×10-3（Vy—初期雨水收集池容積m3；F—受粉塵、重金屬、有毒化學品污染的面積m2；I—初期雨水量mm，其中重有色金屬冶煉取15mm）公式計算，按5d處理完全部初期雨水進行擴建新的初期雨水收集池。處理工藝為：初期雨水經(jīng)液堿調(diào)節(jié)pH值后，在反應槽內(nèi)分別加入重金屬捕捉劑和絮凝劑后，通過斜管沉降和自動反洗表面過濾器過濾后，合格產(chǎn)水回用至廠區(qū)循環(huán)水冷卻塔，污泥通過隔膜壓濾機壓濾后返回熔煉配料系統(tǒng)回收有價金屬。
2.3.2生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)將各車間排放的含重金屬離子的生產(chǎn)廢水進行集中收集，通過調(diào)節(jié)pH值，并采用石灰鐵鹽+曝氣+重金屬捕捉劑+絮凝劑工藝處理，后經(jīng)過斜管沉降和自動反洗表面過濾器過濾，產(chǎn)水排放至髙鹽廢水處理系統(tǒng)調(diào)節(jié)池，污泥通過隔膜壓濾機壓濾后返回熔煉配料系統(tǒng)回收有價金屬。其工藝流程如圖1所示。
2.3.3酸性廢水處理系統(tǒng)酸性廢水采用中和反應+石灰鐵鹽法+化學氧化法+硫化法工藝，取代原有的酸性廢水處理工藝，不僅縮短了原有酸性廢水處理工藝的流程，而且實現(xiàn)了重金屬的全面達標和降低處理成本的目的，產(chǎn)水排放至髙鹽廢水處理系統(tǒng)調(diào)節(jié)池。其工藝流程如圖2所示。
2.3.4髙鹽廢水處理系統(tǒng)該系統(tǒng)能實現(xiàn)高濃度含鹽廢水的脫鹽處理，產(chǎn)水達到循環(huán)水冷卻塔補水的水質(zhì)要求，實現(xiàn)有效回用。濃水中的鹽分通過MVR蒸發(fā)器結晶，產(chǎn)出滿足工業(yè)需求的鹽產(chǎn)品，真正意義上實現(xiàn)廠區(qū)廢水處理的零排放目標，且將預處理廢水降硬度系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥進行資源化利用。其工藝流程如圖3所示。
3工藝優(yōu)化后水平衡和零排放分析
據(jù)相關文獻報道，循環(huán)水冷卻塔蒸發(fā)損失水量計算公式為Qe=K•△t•Qx（Qe—蒸發(fā)損失水量，m3/h；K—蒸發(fā)損失系數(shù)，1/℃；△t—冷卻塔進、出水的溫度差，℃；Qx—循環(huán)水量，m3/h）。經(jīng)現(xiàn)場核實該重金屬冶煉廠總循環(huán)水量為4500m3/h，冷卻塔選型是按進、出水實際溫差10℃進行生產(chǎn)配置。經(jīng)計算知每天需補充的新水用量為1512m3，完全能滿足各廢水處理系統(tǒng)產(chǎn)出的清液內(nèi)部循環(huán)使用要求，最終實現(xiàn)廢水處理零排放要求。其水平衡關系如圖4所示。
4結論
通過對該重金屬冶煉廠的各類廢水進行分質(zhì)收集、分類處理，將處理達標的合格回用水補充于循環(huán)水冷卻塔，取代了原有自來水的補充，既節(jié)約了新水耗量，又降低了各類廢水混合處理的費用，同時使各個處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的含有價金屬的廢渣得以資源化回收利用，最終實現(xiàn)了零排放目標。
參考文獻
[1]邵立南，楊曉松.我國有色金屬冶煉廢水處理的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].有色金屬工程，2011，1（4）：39-42.
[2]GB25466-2010,鉛、鋅工業(yè)污染物排放標準[S].
作者：彭時軍 單位：五礦鈹業(yè)股份有限公司