銅冶煉企業(yè)排水系統(tǒng)設(shè)計探析

夏安林

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西 南昌 330031）

有色金屬工業(yè)是工業(yè)生產(chǎn)用水的大戶，年用水量約占全國工業(yè)用水總量的6.58%，年排放廢水占全國廢水總量的3.5%[1]。隨著近年來環(huán)保形勢的日益嚴(yán)峻，銅冶煉企業(yè)相關(guān)的行業(yè)規(guī)范條件、清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)以及其它環(huán)境保護(hù)政策不斷更新，無論是現(xiàn)有企業(yè)還是新建企業(yè)的外排水都增加了更多的限制，甚至要求“零排放”。這也對銅冶煉企業(yè)的排水系統(tǒng)設(shè)計提出了更高的要求。本文根據(jù)作者多年的銅冶煉企業(yè)工程設(shè)計工作經(jīng)驗，就銅冶煉企業(yè)排水水質(zhì)分析、系統(tǒng)分類以及收集處理等方面進(jìn)行了分析探討。

1 排水分析

根據(jù)銅冶煉企業(yè)產(chǎn)生的廢水應(yīng)分類收集、分質(zhì)處理，實現(xiàn)清污分流、雨污分流的要求[2]，首先對可能產(chǎn)生的排水進(jìn)行一個全面的分析。

1.1 雨水

銅冶煉企業(yè)的雨水排水一般分為初期雨水和后期雨水。

1.1.1 初期雨水

初期雨水指降雨后產(chǎn)生的攜帶污染物質(zhì)并超過排放標(biāo)準(zhǔn)的前期雨水。

礦物破碎、礦倉、干燥、熔煉、制酸、煙塵和廢酸處理污泥庫等生產(chǎn)區(qū)可能受重金屬和酸污染的場地，其在降雨初期的徑流水含重金屬和酸的濃度較高，應(yīng)進(jìn)行收集處理。表1為某銅冶煉廠干燥、熔煉、制酸場地初期雨水的徑流水水質(zhì)。

表1 某銅冶煉廠場地初期雨水的徑流水水質(zhì)

1.1.2 后期雨水

后期雨水是相對初期雨水而言的，指初期雨水之后的雨水，可直接排至外部雨水管網(wǎng)。

1.2 生產(chǎn)排水

銅冶煉企業(yè)的生產(chǎn)排水一般分為生產(chǎn)污水、生產(chǎn)廢水。

1.2.1 生產(chǎn)污水

生產(chǎn)污水主要包括制酸系統(tǒng)污酸處理后液、脫硫排污水、渣緩冷場排污水、澆鑄排污水，濕法車間酸霧凈化塔排污水、中心化驗室排出的含酸堿污水，以及硫酸等污染場地的沖洗水等。其排水來源及主要污染物如表2。

表2 產(chǎn)污水來源及主要污染物

1.2.2 生產(chǎn)廢水

生產(chǎn)廢水主要包括凈循環(huán)冷卻水排污水、余熱鍋爐排污水、化學(xué)水處理車間排污水等等。該部分廢水主要污染物為SS和鹽類。

1.3 生活排水

生活排水分為生活污水和生活廢水。

1.3.1 生活污水

生活污水為員工日常工作生活中排放的糞便污水。主要污染物為有機物、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，其水質(zhì)特征是水質(zhì)穩(wěn)定但渾濁、色深且具有惡臭，呈微堿性，一般不含有毒物質(zhì)，含有大量的細(xì)菌、病毒和寄生蟲卵。

1.3.2 生活廢水

生活廢水為員工日常工作生活中排放的洗滌水。主要污染物為SS及少量的有機物、氮、磷等，其污染程度比生活污水低，水質(zhì)相對更好。

2 排水系統(tǒng)

通過上述對各類排水水質(zhì)的分析，按照分類收集、分質(zhì)處理的要求，廠區(qū)排水系統(tǒng)一般采用雨污分流制，其中生產(chǎn)排水采用清污分流制。排水系統(tǒng)可分為雨水排水系統(tǒng)、生產(chǎn)污水排水系統(tǒng)、生產(chǎn)廢水排水系統(tǒng)以及生活污水排水系統(tǒng)。

2.1 雨水排水系統(tǒng)

雨水排水系統(tǒng)需要結(jié)合初期雨水收集、后期雨水排放等統(tǒng)一考慮，常采用有組織重力流排水系統(tǒng)。

根據(jù)上述對銅冶煉企業(yè)初期雨水分析，除生活、辦公等相對獨立的廠前區(qū)外，其他生產(chǎn)區(qū)域的初期雨水需要進(jìn)行收集處理。

初期雨水收集池容積應(yīng)按可能產(chǎn)生污染的區(qū)域面積和降雨量計算確定，可按下式計算：

Vy= 1.2 F· I ×10-3

式中：Vy——初期雨水收集池容積（m3）；

F——受污染的場地面積（m2）；

I——初期雨水量（mm）；

初期雨水量需要考慮場地污染輕重、沖洗難易程度、暴雨強度、徑流集水時間等因素，一般按10mm~15mm的降雨量，雨季采用低限，旱季采用高限。重有色金屬冶煉、加工、再生企業(yè)可按15mm計算，輕金屬冶煉或加工企業(yè)可按10mm計算，稀有金屬及產(chǎn)品制備企業(yè)可按10mm~15mm計算。

2.2 生產(chǎn)污水排水系統(tǒng)

根據(jù)排水分析，生產(chǎn)污水各排水點較分散。按照分類收集、分質(zhì)處理原則，常采用壓力輸送方式，將各排污點污水經(jīng)綜合管架分別送至生產(chǎn)污水處理站進(jìn)行處理。

2.3 生產(chǎn)廢水排水系統(tǒng)

生產(chǎn)廢水主要污染物為SS和鹽類，采取單獨設(shè)置排水系統(tǒng)。根據(jù)排水點分散程度，一般采用重力流和壓力輸送相結(jié)合的方式送至生產(chǎn)廢水處理站進(jìn)行處理或外排。

2.4 生活污水排水系統(tǒng)

廠區(qū)生活污水與廢水一般合并排放，在廠區(qū)內(nèi)單獨設(shè)置排水管網(wǎng)，常采用重力自流方式，經(jīng)化糞池初級處理后，通過廠區(qū)生活污水排水管網(wǎng)排至市政污水排水管網(wǎng)。

3 排水處理

3.1 初期雨水處理

收集的初期雨水一般要求在3~5日內(nèi)全部利用或處理完畢。針對初期雨水中的重金屬離子濃度低的特點，較常用的處理方法為“重金屬捕集類藥劑混合反應(yīng)+絮凝沉淀+過濾”。重金屬捕集類藥劑種類繁多，例如：DTCR、HMC-M1、生物制劑、納米鐵等等，具體工藝流程可根據(jù)各類藥劑反應(yīng)要求和特性微調(diào)。

3.2 生產(chǎn)污水處理

生產(chǎn)污水處理方法應(yīng)根據(jù)污水量、水質(zhì)、回收有價金屬的形式及其利用，藥劑來源及其價格、地方條件、處理后水質(zhì)的要求等因素，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。

針對銅冶煉企業(yè)生產(chǎn)污水性質(zhì)的特點，常采用先石膏后中和的分質(zhì)處理方法：先將制酸系統(tǒng)污酸處理后液用于制造石膏，去除廢酸中大部分硫酸和氟，再將石膏濾后液與其它污水混和進(jìn)行中和處理。當(dāng)前較常用中和處理工藝有：石灰法、鐵鹽-石灰法、電化學(xué)法、生物制劑法等[3]。

3.2.1 石灰法

石灰法是以投加石灰為主的處理重金屬污水的方法?？捎糜谌コ鬯械蔫F、銅、鋅、鉛、鎘、鈷、砷等，以及能與OH-生成金屬氫氧化物沉淀的其他重金屬離子。

3.2.2 鐵鹽-石灰法

鐵鹽-石灰法是以投加鐵鹽和石灰使污水中的重金屬離子生成難溶物質(zhì)而與水分離的一種污水處理方法?？捎糜谌コ鬯械逆k、六價鉻、砷等，以及其他能與鐵鹽共沉的重金屬離子。

3.2.3 電化學(xué)法

電化學(xué)法是依據(jù)電化學(xué)原理，采用鐵、鋁等基本材料，通過對反應(yīng)槽內(nèi)陰陽極極板施加直流電源，陽極溶解，從而獲得對污水的電解、氧化還原、電解絮凝、氣浮等處理功能的技術(shù)方法?？捎糜谌コ鬯械你U、鋅、鎘、砷、銅、鎳、鉻釩、錳、鉈等重金屬離子。

3.2.4 生物制劑法

生物制劑是以微生物的代謝產(chǎn)物或細(xì)胞組分與其他化合物進(jìn)行復(fù)配，通過基因嫁接技術(shù)制備的含有大量羥基、巰基、羧基、氨基等功能基團組的復(fù)合水處理藥劑，可用于去除污水中的銅、鉛、鋅、鎘、砷、汞、鎳、銻、鉻、鉈、鈹、錳、鈷、鎢、鉬、鈣等金屬離子。

處理工藝流程的選擇可根據(jù)污水中重金屬離子的種類、含量和回收或綜合利用的方式，選用單一或組合工藝。

3.3 生產(chǎn)廢水處理

目前應(yīng)用于生產(chǎn)廢水處理工藝有“純堿軟化澄清+多介質(zhì)過濾+超濾+反滲透”、“混凝沉淀+多介質(zhì)過濾+活性炭過濾+超濾+反滲透”、“混凝沉淀+多介質(zhì)過濾+超濾+納濾”等?？筛鶕?jù)項目對生產(chǎn)廢水的排放要求或廢水回用要求，綜合確定其處理方案和處理程度。

3.4 生活污水處理

廠區(qū)內(nèi)生活污水一般是只經(jīng)過化糞池初級處理后外排至市政污水排水管網(wǎng)，由城市污水處理廠統(tǒng)一進(jìn)行生化處理。部分項目因外部管網(wǎng)尚未形成，或沒有城市污水處理廠，則需要在廠區(qū)內(nèi)設(shè)置生活污水處理站。

考慮銅冶煉廠生活污水量小，一般采用標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備化、一體化的解決方案對污水進(jìn)行處理，一體化生活污水生物處理技術(shù)主要包括傳統(tǒng)活性污泥技術(shù)、生物接觸氧化技術(shù)、MBBR技術(shù)、MBR技術(shù)等。

4 結(jié)束語

通過上述對銅冶煉企業(yè)的排水分析、系統(tǒng)梳理和處理方案的歸納，有利于更全面和系統(tǒng)的了解銅冶煉企業(yè)產(chǎn)污、排污的環(huán)節(jié)，能夠更準(zhǔn)確的按照分類收集、分質(zhì)處理的要求進(jìn)行排水管網(wǎng)的系統(tǒng)分類，并結(jié)合各類項目的不同要求選擇相應(yīng)的污廢水處理方案。為類似工程設(shè)計提供了參考借鑒。