電化學(xué)深度處理技術(shù)在鉛冶煉廢水處理中的應(yīng)用

唐 劍

（湖南水口山有色金屬集團公司，湖南常寧 421513）

電化學(xué)深度處理技術(shù)在鉛冶煉廢水處理中的應(yīng)用

唐 劍

（湖南水口山有色金屬集團公司，湖南常寧 421513）

介紹了某鉛冶煉廠鉛冶煉廢水電化學(xué)處理系統(tǒng)的技術(shù)原理、工藝流程和運行情況。電化學(xué)技術(shù)在處理鉛冶煉廢水過程中穩(wěn)定可靠，效果良好，重金屬有害元素鉛、鎘、砷各項指標(biāo)均達(dá)到《鉛鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25466－2010）中的規(guī)定。作為一種新型的環(huán)境友好型水處理技術(shù)，其在硫酸工業(yè)廢水處理中有著很好的應(yīng)用和推廣前景。

鉛冶煉；廢水；電化學(xué)；應(yīng)用

某鉛冶煉廠100 kt／a粗鉛工程原采用氧氣底吹熔煉－鼓風(fēng)爐還原煉鉛法，配套了400 m3／d的酸性污水處理站、600 m3／d的綜合廢水處理站，這兩套廢水處理系統(tǒng)都是采用傳統(tǒng)的化學(xué)法和物理法相結(jié)合的工藝。該工藝操作復(fù)雜且存在許多不可控制的因素，廢水處理效果一直不太理想，重金屬污染物難以達(dá)標(biāo)排放。不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，也造成大量重金屬資源的流失與浪費。2011年，該廠與某環(huán)保公司合作，新建了一套1 000 m3／d的鉛冶煉廢水電化學(xué)深度處理系統(tǒng)，經(jīng)過近5 a時間的摸索，鉛冶煉廢水電化學(xué)深度處理系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，處理效果良好。

1 電化學(xué)系統(tǒng)工作原理［1］

電化學(xué)系統(tǒng)采用電能代替昂貴的化學(xué)試劑，能夠同時去除水中的重金屬、懸浮固體和其它多種污染物。

電化學(xué)法通過給多塊鋼板加直流電，在鋼板之間產(chǎn)生電場，使待處理的水流入鋼板的空隙。在該電場中，通電的鋼板會有一部分被消耗而進(jìn)入水中。電場中的離子與非離子污染物被通電，并與電場中電離的產(chǎn)物以及消耗進(jìn)入水中的鋼板發(fā)生反應(yīng)。在此過程中，各種離子相互作用的結(jié)果，通常是以其最穩(wěn)定的形式結(jié)合成固體顆粒，從水中沉淀出來。

概括來說，在電化學(xué)反應(yīng)器的電解過程中，一般可簡單描述為產(chǎn)生四種效應(yīng)，即：電解氧化、電解還原、電解絮凝和電解氣浮。

1.1 電解氧化

電解過程中的氧化作用可以分為直接氧化和間接氧化。前者即污染物直接在陽極失去電子而發(fā)生氧化；后者利用溶液中的電極電勢較低的陰離子，例如OH－、Cl－，在陽極失去電子生成新的較強的氧化劑的活性物質(zhì)Cl2等，利用這些活性物質(zhì)使污染物失去電子，起氧化分解作用。

1.2 電解還原

電解過程中的還原作用也可以分為兩類。一類是直接還原，即污染物直接在陰極上得到電子而發(fā)生還原反應(yīng)；另一類是間接還原，污染物中的陽離子首先在陰極得到電子，使得電解質(zhì)中高價或低價金屬陽離子在陰極得到電子直接被還原為低價陽離子或金屬沉淀。

1.3 電解絮凝

可溶性陽極通以直流電后，陽極失去電子后，形成金屬陽離子，與溶液中的OH－生成金屬氫氧化物膠體絮凝劑，吸附能力極強，將廢水中的污染物質(zhì)吸附共沉而去除。

1.4 電解氣浮

電解氣浮是對廢水進(jìn)行電解，當(dāng)電壓達(dá)到水的分解電壓時，在陰極和陽極上分別析出氫氣和氧氣。氣泡尺寸很小，分散度高，作為載體粘附水中的懸浮固體而上浮，這樣很容易將污染物質(zhì)去除。電解氣浮既可以去除廢水中的疏水性污染物，也可以去除廢水中的親水性污染物。

2 工藝流程

該廠鉛冶煉廢水電化學(xué)深度處理系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

圖1 電化學(xué)深度處理系統(tǒng)工藝流程

電化學(xué)法過程中電解反應(yīng)的產(chǎn)物只是離子，不需要投加任何氧化劑或還原劑，對環(huán)境不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生污染，被認(rèn)為是一種環(huán)境友好水處理技術(shù)。電化學(xué)法具有很多的優(yōu)點，如：（1）設(shè)備簡單，占地面積少，設(shè)備維護簡單；（2）電化學(xué)過程中不需要添加任何化學(xué)藥劑，產(chǎn)生的污泥量少，且污泥的含水率低，易于處理；（3）操作簡單，只需要改變電場的外加電壓就能控制運行條件的改變，很容易實現(xiàn)自動化控制。

3 關(guān)鍵工藝參數(shù)

電化學(xué)鉛冶煉廢水處理系統(tǒng)關(guān)鍵工藝參數(shù)為：

1.電化學(xué)系統(tǒng)進(jìn)水不能有有機類和油性物質(zhì)，不能單進(jìn)預(yù)處理后酸性污水，超標(biāo)綜合廢水和預(yù)處理后酸性污水進(jìn)水量控制在1.5倍以上。

2.電化學(xué)系統(tǒng)進(jìn)水pH值控制在9～10，pH值不合格在均化池調(diào)節(jié)。

3.當(dāng)發(fā)現(xiàn)電解水呈黃色時，立即打開事故池閥門再度處理，電解1 min左右水質(zhì)呈綠色或墨綠色即可關(guān)閉事故池閥門。

4.當(dāng)電流值低于700 A時，需更換極板，一般周期為7 d，每次關(guān)機要求開啟反應(yīng)器海底閥排空，每天至少排空一次，極板箱每天定時清理一次。

5.絮凝劑的投入量為3‰，機器設(shè)備設(shè)定為12 r／min，絮凝攪拌池攪拌機的轉(zhuǎn)速從第一級進(jìn)水到第三級出水轉(zhuǎn)速分別為14 r／min、7 r／min、6 r／min，在攪拌池通過肉眼可以看到明顯的顆粒絮體。

6.斜板沉淀池行車吸泥機每30 min刮泥一次，每次關(guān)機和開機都要將行車吸泥機運行3趟，保證進(jìn)水后斜板底部不會沉泥。

4 運行情況

該廠鉛冶煉廢水電化學(xué)深度處理系統(tǒng)運行5 a后，重金屬有害元素鉛、鎘、砷各項指標(biāo)均達(dá)到《鉛鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25466－2010）中的規(guī)定。市環(huán)保局、公司環(huán)保部、廠安環(huán)科及生產(chǎn)車間多次對電化學(xué)深度處理情況進(jìn)行監(jiān)控取樣化驗分析，電化學(xué)處理前后各項指標(biāo)日均情況見表1。由表1可見，鉛冶煉廢水電化學(xué)深度處理系統(tǒng)運行穩(wěn)定，處理效果良好，鉛冶煉廢水經(jīng)電化學(xué)深度處理系統(tǒng)處理后，鉛、鎘、砷日平均脫除效率為81.3%、98.8%、98.3%。此系統(tǒng)的運行不但避免了重金屬離子對水體的污染，而且無需投加任何氧化劑或還原劑，大部分的重金屬可以得到回收利用。按該廠鉛冶煉系統(tǒng)廢水量750 m3／d、年運行時間330 d核算，則每年可回收金屬鉛420.75 kg／a、金屬鎘611.325 kg／a、金屬砷1 133.55 kg／a，直接經(jīng)濟效益可觀。

表1 電化學(xué)處理前后各項指標(biāo)日均情況

5 結(jié) 語

電化學(xué)技術(shù)對含多種重金屬的鉛冶煉廢水進(jìn)行處理，廢水可以全面達(dá)標(biāo)排放。作為一種新型的環(huán)境友好型水處理技術(shù)，其在硫酸工業(yè)廢水處理中有著很好的應(yīng)用和推廣前景。但仍存在以下問題有待解決：

1.極板消耗大，平均一周更換一次極板，一次更換100塊，月成本消耗69 630元，較以前傳統(tǒng)處理法月成本消耗74 615元有一定節(jié)省，但有待進(jìn)一步控制。

2.確保處理后的指標(biāo)往往產(chǎn)生的污泥量大于原有壓濾系統(tǒng)的負(fù)荷，兩系統(tǒng)水量平衡問題有待解決。

3.污泥中的有害重金屬物質(zhì)的回收和處置問題因該廠附近無有資質(zhì)單位，所以沒有徹底解決，只能部分回爐閉路循環(huán)，部分送到附近填埋場進(jìn)行固化填埋開路處理。

［1］ 譚自強，王強，楊傳根，等.電化學(xué)法在電鍍廢水綜合處理中的應(yīng)用［A］.許友澤，柴立元，胡軍，等.2010重金屬污染綜合防治技術(shù)研討會論文集［C］.長沙：中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會，2010.246－247.

The Deep Electrochem ical Processing Technology in the Application of Lead Smelting W aste W ater Treatment

TANG Jian
（Hunan Shuikoushan NonferrousMetals Group Co.，Ltd.，Changning 421513，China）

The technical principle，process flow and operation of the electrochemical treatment system of lead smelting wastewater in a lead smelter are introduced.The electrochemical technology is stable and reliable in the process of lead smelting wastewater treatment.The results show that the harmful elements of lead，cadmium and arsenic of heavymetals are all up to the emission standard of pollutants for lead and zinc industry（GB25466－2010）.As a new type of environment－friendly water treatment technology，it has a good application and promotion panorama in the treatment of sulfuric acid industrial wastewater.

lead smelting；waste water；the electrochemical；application

X758

A

1003－5540（2017）01－0066－02

2016－09－15

唐 劍（1985－），男，工程師，主要從事冶煉煙氣制酸、污水處理和有色冶金分析技術(shù)工作。