重金屬冶煉廢水處理工藝優化及零排放
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摘要：鑒于《鉛、鋅工業污染物排放標準》（GB25466-2010）修改單的全面執行，對多家重金屬冶煉企業廢水處理工藝及環保設施運行現狀進行了調研及分析，針對現有工藝設施存在的不足,提出分質收集、分類處理初期雨水、酸性廢水、生產廢水及髙鹽廢水的工藝優化。完善水資源內部循環體系，并建立水平衡關系，將優化后的廢水處理系統中產出的合格水分質回用于生產系統，高濃度含鹽廢水通過膜過濾系統及蒸發結晶工藝的應用，最終實現廢水處理零排放目標。
關鍵詞：廢水處理工藝優化；分類處理；分質回用；零排放
某重金屬冶煉廠采用底吹氧化熔煉+側吹還原熔煉+煙化綜合回收+電解精練+稀貴綜合回收工藝進行生產和深加工。在整個生產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行，勢必要求生產企業和新建企業優化處理工藝和減少廢水的產生。
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排放的污酸廢水；生產廢水，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使用的工業廢水；初期雨水，主要來源于生產廠區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化
2.1重金屬冶煉廢水處理現狀及存在的問題
生活污水處理系統：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，而后經沙濾、碳濾過濾及在線監測后排放至當地工業園區生活污水處理廠進行深度處理。酸性廢水處理系統：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，排放至電化學系統進一步除去砷、鉈等重金屬離子，最終排放至均化池。生產廢水及初期雨水處理系統：經廢水提升泵提升至反應槽內，通過加入液堿調整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，產水排放至均化池。回用水處理系統：將均化池內的廢水用提升泵提升至兩段生物除鉈反應槽內，進行深度除鉈和深度脫除重金屬離子，合格產水排放至回用水池，全系統產生的污泥返回酸性廢水處理系統進行壓濾，實現固液分離。該廠在廢水處理系統上，一是未能嚴格進行分質處理，造成末端水處理量巨大，大幅增加了廢水處理的成本。二是處理后的水質含鹽及硬度高，僅能實現局部用水點位的回用，且容易造成設備腐蝕和污堵，大大增加了后續設備的維護費用。
2.2重金屬冶煉用水的水質要求分析
由于《鉛、鋅工業污染物排放標準》（GB25466-2010）修改單的全面執行，各涉及重金屬冶煉的企業為滿足現行環保標準，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，較為經濟的處理方式是分類處理后分質進行梯度回用，即將除重金屬和降硬度后的潔凈水回用于工業循環冷卻塔補充水，其水質滿足《工業循環冷卻水處理設計規范》GB50050-95的標準。
2.3分質、分類處理工藝優化
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的廢水進行了分類收集和分質處理的工藝優化，最終實現零排放目標。即初期雨水、生產廢水、酸性廢水和髙鹽廢水等通過各自的水處理系統以及不同的水處理工藝實現分級回用。
2.3.1初期雨水處理系統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：初期雨水經液堿調節pH值后，在反應槽內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，合格產水回用至廠區循環水冷卻塔，污泥通過隔膜壓濾機壓濾后返回熔煉配料系統回收有價金屬。
2.3.2生產廢水處理系統將各車間排放的含重金屬離子的生產廢水進行集中收集，通過調節pH值，并采用石灰鐵鹽+曝氣+重金屬捕捉劑+絮凝劑工藝處理，后經過斜管沉降和自動反洗表面過濾器過濾，產水排放至髙鹽廢水處理系統調節池，污泥通過隔膜壓濾機壓濾后返回熔煉配料系統回收有價金屬。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，而且實現了重金屬的全面達標和降低處理成本的目的，產水排放至髙鹽廢水處理系統調節池。其工藝流程如圖2所示。
2.3.4髙鹽廢水處理系統該系統能實現高濃度含鹽廢水的脫鹽處理，產水達到循環水冷卻塔補水的水質要求，實現有效回用。濃水中的鹽分通過MVR蒸發器結晶，產出滿足工業需求的鹽產品，真正意義上實現廠區廢水處理的零排放目標，且將預處理廢水降硬度系統產生的污泥進行資源化利用。其工藝流程如圖3所示。
3工藝優化后水平衡和零排放分析
據相關文獻報道，循環水冷卻塔蒸發損失水量計算公式為Qe=K•△t•Qx（Qe—蒸發損失水量，m3/h；K—蒸發損失系數，1/℃；△t—冷卻塔進、出水的溫度差，℃；Qx—循環水量，m3/h）。經現場核實該重金屬冶煉廠總循環水量為4500m3/h，冷卻塔選型是按進、出水實際溫差10℃進行生產配置。經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產出的清液內部循環使用要求，最終實現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收集、分類處理，將處理達標的合格回用水補充于循環水冷卻塔，取代了原有自來水的補充，既節約了新水耗量，又降低了各類廢水混合處理的費用，同時使各個處理系統中產生的含有價金屬的廢渣得以資源化回收利用，最終實現了零排放目標。
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狀及發展趨勢[J].有色金屬工程，2011，1（4）：39-42.
[2]GB25466-2010,鉛、鋅工業污染物排放標準[S].
作者：彭時軍 單位：五礦鈹業股份有限公司