銅冶煉企業(yè)工業(yè)廢水深度處理探索

張仕艷

摘 要：冶煉企業(yè)生產(chǎn)廢水直接排入環(huán)境中造成的污染和危害極大，故采取措施妥善處理此廢水以減少其危害迫在眉睫，文章將提出銅冶煉企業(yè)工業(yè)廢水深度處理的方法和具體應用。本項目實施后，將進一步提高廢水回用率，從而全面提高企業(yè)的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。

關鍵詞：銅冶煉;工業(yè)廢水;深度處理;探討

中圖分類號：X758 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）01-014-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.01.005

隨著清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟理念的深入，生態(tài)文明建設日益加強，生態(tài)文明建設正處于壓力疊加、負重前行的關鍵期，已進入提供更多優(yōu)質生態(tài)產(chǎn)品以滿足人民日益增長的優(yōu)美生態(tài)環(huán)境需要的攻堅期，也到了有條件有能力解決生態(tài)環(huán)境突出問題的窗口期，必須樹立尊重自然、順應自然、保護自然的生態(tài)文明理念，走可持續(xù)發(fā)展道路。銅冶煉企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過程中會產(chǎn)生大量生產(chǎn)廢水，不僅影響企業(yè)的排放指標，也會對生態(tài)環(huán)境造成污染。要提升銅冶煉企業(yè)的環(huán)境效益，實現(xiàn)企業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展，就必須加強工業(yè)廢水減排技術研究。

1 銅冶煉企業(yè)工業(yè)廢水深度處理方法

1.1 工業(yè)廢水深度處理工藝簡介

隨著經(jīng)濟的發(fā)展、人類生活、生產(chǎn)活動的加劇，水資源污染的嚴重，利用脫鹽技術對廢水進行脫鹽處理，是解決當前水資源短缺的方法之一。工業(yè)廢水零排放，脫鹽過程中不可避免地產(chǎn)生大量濃鹽水，濃鹽水的主要成分是無機鹽、重金屬，也含有預處理、氯化、脫氯和脫鹽等過程中所用的少量化學品。對于廢水脫鹽回用，要考慮本身帶來的水污染，對脫鹽產(chǎn)水率和避免二次污染的要求高。工業(yè)廢水脫鹽處理是企業(yè)廢水減排處理的主要方式?，F(xiàn)階段，超濾、反滲透膜工藝處理系統(tǒng)的應用已經(jīng)逐步成熟，是目前應用廣、具競爭力的脫鹽技術，相對前述技術成本較低，可以有效促進生產(chǎn)廢水100%綜合利用的發(fā)展[1]。

1.2 反滲透工藝技術國內外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

銅冶煉生產(chǎn)廢水外排將造成重金屬及鹽類對水體的累積影響、污染，所以銅冶煉生產(chǎn)廢水循環(huán)利用零外排將成為一個發(fā)展趨勢。反滲透工藝為廢水深度處理應用較為成功的工藝。反滲透膜用處非常廣泛，很多行業(yè)都離不開它。

2 銅冶煉企業(yè)工業(yè)廢水深度處理的具體應用

2.1 項目背景

某銅冶煉廠環(huán)評報告書、環(huán)評批復，環(huán)保驗收意見及排污許可證要求，生產(chǎn)廢水循環(huán)利用零外排。

2014年10月，某銅冶煉廠700t/d選礦項目投入試運行，部分電爐渣不再水淬，用來緩冷作為選礦項目原料，水淬系統(tǒng)蒸發(fā)的水量大幅減少。今后，某銅冶煉廠將全部電爐渣用來緩冷，作為選礦原料，提高固廢綜合利用率，水淬系統(tǒng)每日蒸發(fā)的300m3將無法消耗;其次，循環(huán)水冷卻塔置換水（因氯離子高）約100m3、除鹽水站產(chǎn)生的濃鹽水約200m3/d，共300m3污水無法回用。約有600m3/d生產(chǎn)廢水無法利用，生產(chǎn)廢水將無法實現(xiàn)100%循環(huán)利用。擬處理的600m3/d生產(chǎn)廢水，主要水質特征為硬度高，鈣鎂離子總濃度達3000mg/L～5000mg/L;氟離子、氯離子濃度高，氟離子9mg/L～10mg/L，氯離子500mg/L～7000mg/L;含一定濃度的金屬、重金屬離子。這部分污水達不到工業(yè)循環(huán)冷卻水水質標準，只能用于用水水質較低的生產(chǎn)系統(tǒng)、地坪沖洗等，現(xiàn)水淬系統(tǒng)即將停用，這部分廢水將無法再回收利用，無法實現(xiàn)廢水循環(huán)利用。故某銅冶煉廠擬建600m3/d生產(chǎn)廢水深度處理項目，將這部分廢水進行深度處理，達到《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》（GB50050-2007）中再生水水質指標后，回用于工藝循環(huán)冷卻水，實現(xiàn)廢水100%循環(huán)利用不外排[2]。

2.2 可行性分析

除某銅冶煉廠現(xiàn)采用的中和法及化學沉淀法外，現(xiàn)有的廢水處理技術有氧化還原法、萃取法、離子交換法、吸附法、膜分離法等污水處理方法。

某銅冶煉廠工業(yè)廢水深度處理方法比較適合采用膜分離工藝及離子交換工藝。離子交換法需要經(jīng)常做樹脂的再生，再生原料使用量大，同時再生廢水難處理;膜分離中電滲析除鹽工藝安裝復雜，運行費用高。以上兩種方法已經(jīng)逐漸被膜分離中納濾、反滲透膜法脫鹽工藝所取代，納濾、反滲透裝置利用反滲透特性可以去除水中絕大多數(shù)的可溶性鹽份、膠體和有機物及微生物，出水水質優(yōu)異。由于納濾和反滲透技術對原水的預處理要求很高，傳統(tǒng)的反滲透預處理技術如多介質過濾和活性炭過濾，基本上不能應用于廢水的回用處理。所以，某銅冶煉廠擬采用除鈣預處理+超濾+反滲透工藝對廢水進行深度處理。

因某銅冶煉廠污水硬度高，為使水質滿足超濾進水要求，減少膜的處理負荷，須對廢水進行除鈣預處理。建設除鈣池，投加Na2CO3除鈣。

2.3 生產(chǎn)廢水除鈣預處理+超濾+反滲透工藝設計

擬建的600m3/d污水深度處理項目主要采用除鈣、超濾、高壓RO系統(tǒng)及低壓RO系統(tǒng)，系統(tǒng)產(chǎn)水回用于工藝循環(huán)冷卻水，產(chǎn)生的少量濃水回用于渣緩冷。設計工藝流程如下：

將現(xiàn)有污水處理站合格出水、循環(huán)水冷卻塔置換水、除鹽水站濃鹽水PH調整至10～11后，進入除鈣反應池，通過加入Na2CO3除鈣處理，再經(jīng)過絮凝池、沉淀池，沉淀池的泥漿壓濾外送，壓濾液返回絮凝池，沉淀池上清液進入清水池。將PH調整至7～8后，水進入超濾原水罐，經(jīng)過超濾系統(tǒng)，產(chǎn)水進入超濾產(chǎn)水池，濃水返回沉淀池。超濾產(chǎn)水池的水進入高壓RO系統(tǒng)，產(chǎn)水進入高壓RO產(chǎn)水罐，約120m3/d的濃水用于渣緩冷。高壓RO1產(chǎn)水再進入低壓RO系統(tǒng)，濃水返回超濾產(chǎn)水罐，產(chǎn)水進入低壓RO產(chǎn)水罐，達到工藝循環(huán)冷卻水標準后回用。整個系統(tǒng)設置產(chǎn)水率80%，濃水量20%。通過膜系統(tǒng)處理及濃水回用后，整個系統(tǒng)的所有工業(yè)廢水實現(xiàn)全部100%回收利用。

600m3/d污水深度處理項目，擬建在廠區(qū)綜合辦公樓北面與熔煉平臺下方循環(huán)水池間，占地面積約920m2，平面布置圖如圖1所示。

現(xiàn)有工程污酸廢水處理站采用石灰乳加鐵鹽二級中和反應沉淀處理工藝處理，產(chǎn)生中和渣，主要成分為：CaSO4、Ca（AsO3）2、FeAsO4、FeAsO3等，產(chǎn)出量為1200t/a，產(chǎn)生的渣送往廠棄渣危廢場填埋。

2.4 實施目標

現(xiàn)有污水處理站出水硬度高、氯離子濃度高，含低濃度的重金屬，經(jīng)該項目處理后達到《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》（GB 50050-2007）中再生水水質指標（Cu、Pb、Zn、Cd、As、Cr、F-執(zhí)行水環(huán)境質量標準Ⅳ類水工業(yè)用水標準）。該項目出水水質達到以上要求后，回用于生產(chǎn)工藝用水，循環(huán)利用零外排，可大大減少污水排放的環(huán)境負擔，減少污水超標排放污染環(huán)境的風險。同時，還可以將污水資源化，減少新鮮用水量，達到水資源綜合利用的目的。

2.5 取得績效

2.5.1 環(huán)境效益

經(jīng)該項目處理后，達到《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》（GB 50050-2007）中再生水水質指標，Cu、Pb、Zn、Cd、As、Cr、F-達到《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅳ類水工業(yè)用水標準指標后回收利用。該項目回收廢水480m3，減少了480m3新鮮水消耗。

2.5.2 經(jīng)濟技術效益

由于納濾和反滲透技術對原水的預處理要求很高，傳統(tǒng)的反滲透預處理技術如多介質過濾和活性炭過濾，基本上不能應用于廢水的回用處理，本實用方法具有工藝簡單、投資費用低、除硬度效率高等特點，廣泛適用于高硬度冶金廢水回收利用領域。污水完全處理成本為22.1元/m3，實現(xiàn)了生產(chǎn)廢水100%循環(huán)利用不外排。

本技術的創(chuàng)新點在于預處理，預處理由鐵離子氧化、PH調節(jié)、工藝反應及沉淀分離四部分組成。高硬度冶金廢水經(jīng)該方法預處理后，水質條件大幅改善，達到深度凈化工藝進水要求，為回收利用、廢水零外排提供保障，是處理效率高、效果明顯，用于高硬度冶金廢水回用處理的方法，可解決高硬度冶金廢水難以深度凈化的瓶頸問題。

3 結語

銅冶煉企業(yè)只有認識到工業(yè)廢水深度處理的意義，并在生產(chǎn)實踐中進行應用，體現(xiàn)水資源的“優(yōu)質優(yōu)用、低質低用”原則，緩解水資源的供需矛盾，才能確保工業(yè)廢水綜合利用率的提升，進而推動企業(yè)的可持續(xù)綠色發(fā)展[3]。

參考文獻

[1] 陳學民，張山，周岳溪，等.煉化一體工業(yè)廢水污染物全過程控制[J].環(huán)境工程，2017，35（10）：171-174.

[2] 方琳，吳鳳平，張慶海.技術異質視角下中國工業(yè)行業(yè)廢水排放效率測度及減排潛力分析[J].中國人口·資源與環(huán)境，2018，28（10）：146-154.

[3] 張嘉豪.污水處理廠節(jié)能減排措施探討[J].城市建筑，2017（9）：386.