重金屬冶煉廢水處理工藝優(yōu)化及零排放
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摘要：鑒于《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25466-2010）修改單的全面執(zhí)行，對多家重金屬冶煉企業(yè)廢水處理工藝及環(huán)保設(shè)施運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研及分析，針對現(xiàn)有工藝設(shè)施存在的不足,提出分質(zhì)收集、分類處理初期雨水、酸性廢水、生產(chǎn)廢水及髙鹽廢水的工藝優(yōu)化。完善水資源內(nèi)部循環(huán)體系，并建立水平衡關(guān)系，將優(yōu)化后的廢水處理系統(tǒng)中產(chǎn)出的合格水分質(zhì)回用于生產(chǎn)系統(tǒng)，高濃度含鹽廢水通過膜過濾系統(tǒng)及蒸發(fā)結(jié)晶工藝的應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)廢水處理零排放目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：廢水處理工藝優(yōu)化；分類處理；分質(zhì)回用；零排放
某重金屬冶煉廠采用底吹氧化熔煉+側(cè)吹還原熔煉+煙化綜合回收+電解精練+稀貴綜合回收工藝進(jìn)行生產(chǎn)和深加工。在整個生產(chǎn)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(huán)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(zhí)行，勢必要求生產(chǎn)企業(yè)和新建企業(yè)優(yōu)化處理工藝和減少廢水的產(chǎn)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(chǎn)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(qū)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(tǒng)排放的污酸廢水；生產(chǎn)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(huán)使用的工業(yè)廢水；初期雨水，主要來源于生產(chǎn)廠區(qū)因降雨單獨(dú)收集的前15mm降雨量的雨水。
2重金屬冶煉廢水工藝優(yōu)化
2.1重金屬冶煉廢水處理現(xiàn)狀及存在的問題
生活污水處理系統(tǒng)：將生活污水引流入生物法地埋式一體化處理設(shè)備進(jìn)行反硝化和接觸氧化處理，而后經(jīng)沙濾、碳濾過濾及在線監(jiān)測后排放至當(dāng)?shù)毓I(yè)園區(qū)生活污水處理廠進(jìn)行深度處理。酸性廢水處理系統(tǒng)：將酸性廢水提升至反應(yīng)槽，通過加入石灰乳和硫化鈉進(jìn)行初步中和反應(yīng)及去除絕大部分重金屬后，排放至電化學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步除去砷、鉈等重金屬離子，最終排放至均化池。生產(chǎn)廢水及初期雨水處理系統(tǒng)：經(jīng)廢水提升泵提升至反應(yīng)槽內(nèi)，通過加入液堿調(diào)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(jìn)入電化學(xué)處理，產(chǎn)水排放至均化池?；赜盟幚硐到y(tǒng)：將均化池內(nèi)的廢水用提升泵提升至兩段生物除鉈反應(yīng)槽內(nèi)，進(jìn)行深度除鉈和深度脫除重金屬離子，合格產(chǎn)水排放至回用水池，全系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥返回酸性廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行壓濾，實(shí)現(xiàn)固液分離。該廠在廢水處理系統(tǒng)上，一是未能嚴(yán)格進(jìn)行分質(zhì)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(zhì)含鹽及硬度高，僅能實(shí)現(xiàn)局部用水點(diǎn)位的回用，且容易造成設(shè)備腐蝕和污堵，大大增加了后續(xù)設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。
2.2重金屬冶煉用水的水質(zhì)要求分析
由于《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25466-2010）修改單的全面執(zhí)行，各涉及重金屬冶煉的企業(yè)為滿足現(xiàn)行環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，均在不同程度的實(shí)施零排放工藝改造。為降低各類廢水處理的成本，較為經(jīng)濟(jì)的處理方式是分類處理后分質(zhì)進(jìn)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(yè)循環(huán)冷卻塔補(bǔ)充水，其水質(zhì)滿足《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》GB50050-95的標(biāo)準(zhǔn)。
2.3分質(zhì)、分類處理工藝優(yōu)化
本著廢水處理源頭治理和預(yù)防的理念，對該廠各類不同水質(zhì)的廢水進(jìn)行了分類收集和分質(zhì)處理的工藝優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)零排放目標(biāo)。即初期雨水、生產(chǎn)廢水、酸性廢水和髙鹽廢水等通過各自的水處理系統(tǒng)以及不同的水處理工藝實(shí)現(xiàn)分級回用。
2.3.1初期雨水處理系統(tǒng)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(xué)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(jìn)行擴(kuò)建新的初期雨水收集池。處理工藝為：初期雨水經(jīng)液堿調(diào)節(jié)pH值后，在反應(yīng)槽內(nèi)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(chǎn)水回用至廠區(qū)循環(huán)水冷卻塔，污泥通過隔膜壓濾機(jī)壓濾后返回熔煉配料系統(tǒng)回收有價金屬。
2.3.2生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)將各車間排放的含重金屬離子的生產(chǎn)廢水進(jìn)行集中收集，通過調(diào)節(jié)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(jīng)過斜管沉降和自動反洗表面過濾器過濾，產(chǎn)水排放至髙鹽廢水處理系統(tǒng)調(diào)節(jié)池，污泥通過隔膜壓濾機(jī)壓濾后返回熔煉配料系統(tǒng)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(tǒng)酸性廢水采用中和反應(yīng)+石灰鐵鹽法+化學(xué)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(shí)現(xiàn)了重金屬的全面達(dá)標(biāo)和降低處理成本的目的，產(chǎn)水排放至髙鹽廢水處理系統(tǒng)調(diào)節(jié)池。其工藝流程如圖2所示。
2.3.4髙鹽廢水處理系統(tǒng)該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)高濃度含鹽廢水的脫鹽處理，產(chǎn)水達(dá)到循環(huán)水冷卻塔補(bǔ)水的水質(zhì)要求，實(shí)現(xiàn)有效回用。濃水中的鹽分通過MVR蒸發(fā)器結(jié)晶，產(chǎn)出滿足工業(yè)需求的鹽產(chǎn)品，真正意義上實(shí)現(xiàn)廠區(qū)廢水處理的零排放目標(biāo)，且將預(yù)處理廢水降硬度系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥進(jìn)行資源化利用。其工藝流程如圖3所示。
3工藝優(yōu)化后水平衡和零排放分析
據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報道，循環(huán)水冷卻塔蒸發(fā)損失水量計算公式為Qe=K•△t•Qx（Qe—蒸發(fā)損失水量，m3/h；K—蒸發(fā)損失系數(shù)，1/℃；△t—冷卻塔進(jìn)、出水的溫度差，℃；Qx—循環(huán)水量，m3/h）。經(jīng)現(xiàn)場核實(shí)該重金屬冶煉廠總循環(huán)水量為4500m3/h，冷卻塔選型是按進(jìn)、出水實(shí)際溫差10℃進(jìn)行生產(chǎn)配置。經(jīng)計算知每天需補(bǔ)充的新水用量為1512m3，完全能滿足各廢水處理系統(tǒng)產(chǎn)出的清液內(nèi)部循環(huán)使用要求，最終實(shí)現(xiàn)廢水處理零排放要求。其水平衡關(guān)系如圖4所示。
4結(jié)論
通過對該重金屬冶煉廠的各類廢水進(jìn)行分質(zhì)收集、分類處理，將處理達(dá)標(biāo)的合格回用水補(bǔ)充于循環(huán)水冷卻塔，取代了原有自來水的補(bǔ)充，既節(jié)約了新水耗量，又降低了各類廢水混合處理的費(fèi)用，同時使各個處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的含有價金屬的廢渣得以資源化回收利用，最終實(shí)現(xiàn)了零排放目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
[1]邵立南，楊曉松.我國有色金屬冶煉廢水處理的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].有色金屬工程，2011，1（4）：39-42.
[2]GB25466-2010,鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].
作者：彭時軍 單位：五礦鈹業(yè)股份有限公司