降低銅冶煉生產(chǎn)過程廢水處理成本的措施研究

宋 強(qiáng)

（銅陵有色設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，安徽 銅陵 244000）

近年來(lái)，隨著環(huán)保形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，冶金企業(yè)要加大環(huán)保投入，對(duì)全廠進(jìn)行清污分流，先后增設(shè)了路面沖洗系統(tǒng)、場(chǎng)面雨水收集系統(tǒng)、初期雨水處理系統(tǒng)、電化學(xué)廢水深度處理系統(tǒng)。但在巨大的廢水處理量，大大增加了冶金企業(yè)的生產(chǎn)成本。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，在2016年經(jīng)過處理后，企業(yè)的外排水量達(dá)到了3500m3/d。為減少?gòu)U水處理量，降低廢水處理成本，企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極梳理、排查生產(chǎn)流程中用水及廢水生產(chǎn)情況，通過采取工藝流程優(yōu)化、廢水合理利用等措施，在節(jié)水，降低廢水處理成本方面取得顯著成果?；诰G色環(huán)保理念下，社會(huì)各界對(duì)金屬冶煉行業(yè)廢水排放指標(biāo)，提出了更高層次的要求。銅冶煉行業(yè)廢水處理量日益增大，相關(guān)行業(yè)加強(qiáng)對(duì)工藝生產(chǎn)成本和廢水處理成本管控，顯得尤為重要。因此，相關(guān)冶煉行業(yè)，有必要加強(qiáng)對(duì)金屬冶煉工藝進(jìn)行改造升級(jí)，加強(qiáng)對(duì)新型生產(chǎn)工藝的經(jīng)濟(jì)性分析，確保提升冶煉企業(yè)水資源利用率，加強(qiáng)水資源的回收利用，進(jìn)而降低冶煉行業(yè)總體經(jīng)濟(jì)成本投入。

1 有色金屬冶煉廢水處理新工藝經(jīng)濟(jì)性分析

1.1 金屬冶煉廢水處理研究現(xiàn)狀

基于社會(huì)各界對(duì)生態(tài)環(huán)境建設(shè)理念不斷深入，有色金屬行業(yè)高度重視廢水技術(shù)處理效果，不斷加大環(huán)保型生產(chǎn)技術(shù)、廢水處理技術(shù)的應(yīng)用。金屬冶煉過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的廢水，污染性極強(qiáng)；同時(shí)，廢水溫度較高，未達(dá)標(biāo)排放，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較為嚴(yán)重的污染，威脅人們身體健康。因此，加強(qiáng)金屬冶煉行業(yè)廢水處理的技術(shù)的研究迫在眉睫。

1.2 廢水處理工藝流程

金屬冶煉過程中產(chǎn)生的廢水危害性較大，相關(guān)研究人員經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過石灰石處理后的廢水，有害物質(zhì)明顯減少，廢水中的沉降物得到高效處理；同時(shí)，此項(xiàng)工藝成本較低，成效顯著。試驗(yàn)人員首先采用干燥回收的方式對(duì)廢水沉降物進(jìn)行干燥處理，對(duì)可回收利用的沉降物進(jìn)行收集；再次利用石灰石中和處理的方式，對(duì)收集到的沉降物質(zhì)進(jìn)行二次處理，將沉降物中的有害物質(zhì)過濾掉，以保障有色金屬冶煉廢水處理工藝可以達(dá)到預(yù)期的處理效果。其次，將金屬冶煉廢水中加入石灰石成分，可中和廢水中的酸性成分，在沉淀原理支持下，實(shí)現(xiàn)對(duì)有害金屬物質(zhì)的分離。最后，將濾凈化得到的清液中加入復(fù)配劑，防止金屬被腐蝕，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中懸浮污染物的清除。通過廢水處理工藝，試驗(yàn)人員將回收到的有價(jià)值的金屬物質(zhì)，重新投入生產(chǎn)系統(tǒng)中，以期實(shí)現(xiàn)環(huán)?；厥盏哪康腫1]。就金屬冶煉行業(yè)廢水處理工藝的經(jīng)濟(jì)性角度分析，通過過濾回收可有效提升廢水處理效果，降低廢水中有害物質(zhì)含量，滿足行業(yè)廢水排放各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 經(jīng)濟(jì)效益分析

以某金屬冶煉企業(yè)來(lái)說(shuō)，每年廢水量是800×96m3，可回收利用的水量在350×96m3，對(duì)廢水中銅成分的回收率大大提升，回收的金屬銅為金屬冶煉企業(yè)增加了利潤(rùn)增長(zhǎng)空間，降低了廢水處理成本。通過廢水處理工藝的應(yīng)用，金屬回收率明顯提升，對(duì)銅冶煉廢水的處理效果明顯，改善了廢水中結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生。

2 銅冶煉生產(chǎn)過程中廢水處理成本控制措施

2.1 銅冶煉行業(yè)水污染源分析

基于我國(guó)是銅冶煉大國(guó)，因此在污染物、廢水的排放量上占據(jù)比重較大，廢水中的水質(zhì)成分復(fù)雜，加劇了廢水處理難度。相關(guān)研究人員為更好解決廢水處理問題，結(jié)合銅冶煉廢水特征，加強(qiáng)對(duì)金屬?gòu)U水污染的防控，以期不斷提升廢水治理效果。當(dāng)前銅冶煉行業(yè)中對(duì)水污染源的主要解析方法有。

2.1.1 等標(biāo)污染負(fù)荷解析法

等標(biāo)污染負(fù)荷解析法是對(duì)廢水中的不同污染物進(jìn)行劃分，結(jié)合相關(guān)污染物各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)，對(duì)等標(biāo)污染負(fù)荷與污染負(fù)荷進(jìn)行對(duì)比分析，確保有效判斷銅冶煉廢水中主要水污染物的來(lái)源。相關(guān)企業(yè)實(shí)際運(yùn)用此類方法時(shí)，需要做好數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)工作，便于后期對(duì)廢水中污染因子進(jìn)行研究分析。

圖1 全流程水污染物分解過程

2.1.2 全流程水污染物的解析

銅冶煉過程中，主要的污染物來(lái)源于制酸階段，污染物包括砷、總銅等，致使廢水濃度提高加，進(jìn)一步增加了廢水實(shí)際處理難度。有色金屬冶煉行業(yè)生產(chǎn)廢水中的一部分來(lái)自于沖洗水，包括電解工序的沖洗水、硫酸庫(kù)區(qū)地面沖洗水等；一部分來(lái)自脫硫廢水沖渣廢水，其中均包含了總銅、砷等污染物質(zhì)。相關(guān)行業(yè)需要運(yùn)用先進(jìn)工藝手段對(duì)廢水中銅等有價(jià)值金屬物質(zhì)的提取，降低廢水污染物的含量，節(jié)省廢水處理工序的同時(shí)，提升銅冶煉企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，下圖1所示。

2.2 針對(duì)廢水來(lái)源，優(yōu)化污水治理方法

銅冶煉的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙氣含有高濃度的二氧化硫，一般用于制取硫酸。由于煙氣中含有大量的銅、砷、鉛、鋅、氟等雜質(zhì)，對(duì)硫酸產(chǎn)品品質(zhì)及制酸設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。制酸前，需要對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌凈化，保證送往制酸系統(tǒng)的煙氣中塵、氟等雜志含量在合理的指標(biāo)范圍內(nèi)。在煙氣洗滌凈化過程中，SO3、銅、砷、鉛、鋅、氟等雜質(zhì)在進(jìn)入洗滌循環(huán)酸中，且逐漸富集，濃度不斷提高。為保證煙氣的洗滌效果，需要引出部分循環(huán)稀酸，補(bǔ)充部分新水，降低洗滌循環(huán)濃度。引出的廢酸中酸度較高，銅、砷、鉛、鋅、氟等雜質(zhì)含量較高，且受前端工序影響雜質(zhì)含量存在一定的波動(dòng)。通過循環(huán)酸成分分析指標(biāo)，及時(shí)調(diào)整凈化系統(tǒng)新水補(bǔ)水量，控制循環(huán)酸中H2SO4、Cu、As、Zn、F的雜質(zhì)元素在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)。在不影響煙氣凈化指標(biāo)的前提下，逐步降低凈化系統(tǒng)新水補(bǔ)水量，以達(dá)到降低廢酸產(chǎn)生量的目的。通過逐步調(diào)整，煙氣凈化工程新水用量較少，廢酸引出量大大降低。同步跟蹤質(zhì)酸系統(tǒng)主風(fēng)機(jī)出口煙氣凈化指標(biāo)無(wú)明顯變化，均在合理范圍內(nèi)。

2.3 銅冶煉廢水處理方向

2.3.1 化學(xué)沉淀方法

化學(xué)沉淀方法從表面上理解為，在廢水沉淀處理過程中，通過添加化學(xué)藥品的方式，促進(jìn)廢水中各物質(zhì)的相互反應(yīng)。在化學(xué)沉淀方法中，常用于廢水處理中的化學(xué)沉淀方法為中和沉淀法，此類方法通過將廢水中酸性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為堿性物質(zhì)的方式，降低廢水中有害物質(zhì)含量，相關(guān)人員在實(shí)際操作過程中，利用沉淀劑與金屬離子之間的作用反應(yīng)，將廢水中的固體物質(zhì)進(jìn)行沉淀[2]。實(shí)際實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，利用中和沉淀處理方法，有效將廢水中的金屬離子去除，實(shí)際產(chǎn)生的效果顯著。因此，基于中和沉淀法經(jīng)濟(jì)成本低、成效明顯，通過工藝技術(shù)處理降低污染物，加快推動(dòng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性優(yōu)勢(shì)顯著，可廣泛應(yīng)用在銅冶煉行業(yè)廢水處理中。

2.3.2 膜分離法

膜分離法主要是利用特殊的材質(zhì)對(duì)廢水中有害污染物的進(jìn)行吸附過濾，在實(shí)際應(yīng)用此類方法過程中，在外力作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水物質(zhì)分離和濃縮同步進(jìn)行的目標(biāo)，如圖2所示；同時(shí)，利用膜分離法分離出的金屬物質(zhì)，可二次利用，符合冶煉行業(yè)節(jié)約環(huán)保的宗旨。

圖2 膜分離法流程

基于膜分離法對(duì)相關(guān)設(shè)備要求較高，冶煉企業(yè)在實(shí)際應(yīng)用膜分離法過程中，需要不斷改進(jìn)和完善濾膜技術(shù)工藝，確保最大程度上提升冶煉銅生產(chǎn)廢水凈化處理效果，以更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保的方式方法，解決廢水排放污染的問題。

2.3.3 生物法

生物法較比化學(xué)沉淀方法更具環(huán)保優(yōu)勢(shì)，利用生物法進(jìn)行廢水處理的原理，主要是運(yùn)用生物繁衍、生物體方式，對(duì)銅廢水中的重金屬離子進(jìn)行分離甚至去除；同時(shí)，生物處理法的對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)，在實(shí)際進(jìn)行技術(shù)處理時(shí)，不受堿金屬離子的影響，便于人員操作的。相關(guān)行業(yè)在應(yīng)用生物法過程中，仍需進(jìn)一步地優(yōu)化技術(shù)處理環(huán)節(jié)，切實(shí)解決吸附真菌的問題，提升有色金屬冶煉行業(yè)廢水處理效果和效率。

2.4 優(yōu)化工藝減少含酸廢水排放量

銅冶煉生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的酸性物質(zhì)。相關(guān)行業(yè)需要對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌凈化，確保降低煙氣排放中雜質(zhì)含量。實(shí)驗(yàn)人員為保證煙氣處理效果，通過添加新水，進(jìn)行稀酸，進(jìn)而降低洗滌循環(huán)酸的濃度，進(jìn)一步控制冶煉企業(yè)廢酸含量。同時(shí)，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，需要充分利用二次回收的水進(jìn)行地面清掃，最大程度上減少?gòu)U水的產(chǎn)生。另外，銅冶煉過程中，需要加強(qiáng)對(duì)制酸煙氣的凈化，收集凈化區(qū)域的清潔廢水，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)通過廢水的回收利用，有效節(jié)約新水的用量。部分冶煉企業(yè)通過制干酸的方式對(duì)生產(chǎn)場(chǎng)面進(jìn)行廢水收集，通過洗滌塔進(jìn)行洗滌，進(jìn)而代替新水的使用，有效提升廢水處理效果，節(jié)約新水使用量，大大降低了冶煉企業(yè)經(jīng)濟(jì)成本投入，優(yōu)化了銅冶煉工藝生產(chǎn)工序。同時(shí)，部分冶煉企業(yè)在增設(shè)了水泵管線，加強(qiáng)對(duì)廢水的回收利用，大大減少新水的使用量，充分利用回收的水資源進(jìn)行藥劑溶解[3]。因此，通過優(yōu)化冶煉企業(yè)工藝流程等環(huán)節(jié)，可以將成本控制在合理的范圍內(nèi)，工藝優(yōu)化后的廢水處理（如圖3所示）。

圖3 工藝優(yōu)化后廢水處理流程圖

3 結(jié)論

綜上所述，金屬冶煉行業(yè)發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，廢水處理量巨大，面臨廢水處理成本價(jià)格高昂的問題。因此，相關(guān)銅冶煉行業(yè)，必須加大銅冶煉生產(chǎn)新工藝技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，加大環(huán)保性廢水處理技術(shù)的實(shí)踐，制定科學(xué)合理的廢水處理方案，確保通過實(shí)踐對(duì)比分析，更好篩選出適合本行業(yè)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性、科學(xué)性廢水處理方案，實(shí)現(xiàn)冶煉行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。