有色冶煉行業(yè)廢水處理及資源化利用

1、有色冶煉行業(yè)廢水零排放及資源化利用探討北京奧博水處理有限責任公司沈志梁、/-一刖百近年來，隨著金屬冶煉、化工生產等相關工業(yè)的飛速發(fā)展，含重金屬的生產廢水排放有呈不斷增加的趨勢，使水體重金屬污染在我國變得日益嚴重。由于重金屬離子在水生環(huán)境中的高溶解性、不可降解性和可富集性，使得它們一旦進入食物鏈后將會造成其在人體中的慢慢積累，進而引起人類嚴重的健康問題。因此，深度處理重金屬廢水，降低其排放含量或實現(xiàn)其零排放勢在必行。無機重金屬廢水的傳統(tǒng)處理方法有化學沉淀法、離子交換法、電化學方法等。一般而言，重金屬廢水經傳統(tǒng)的化學法處理后，其中的重金屬離子含量仍很難達到排放標準的要求，且由于傳統(tǒng)的化學處理法通常

2、需要在廢水中添加多種化學藥劑和堿金屬沉淀劑，產生大量的固廢，并使得廢水中含有大量的Na太Ca2+、Cl-和SO42-等可溶性鹽類物質無法去除，進而造成管路結垢、設備腐蝕和二次環(huán)境污染等問題。此外，傳統(tǒng)的化學處理法還存在高能耗、處理不完全、處理過程產生有毒的污泥和沉淀物等不良后果。因此，尋求一種清潔高效的重金屬廢水處理方法已成為相關領域工作者共同關注的問題。“利用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)實現(xiàn)廢水零排放及資源化利用方法（申請?zhí)?.7）”可以很好的解決有色冶煉行業(yè)的廢水問題，該技術是將各種工業(yè)廢水作為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水使用，采取各種措施防范、控制廢水中的有害物質及危害因素對循環(huán)水系統(tǒng)的影響，保證循環(huán)水系統(tǒng)長

3、期、穩(wěn)定、不排污運行（即零排放）。該技術很好的利用了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的蒸發(fā)特性，將各種工業(yè)廢水源源不斷的輸入到循環(huán)水系統(tǒng)進行蒸發(fā)處理，廢水中的水份通過冷卻塔蒸發(fā)到空氣中，廢水中的無機鹽、有機物等全部變成污泥及水渣。系統(tǒng)運行過程中沒有任何廢水外排，只有污泥需要定期清理。該技術即不增加設備投資，也不增加能源消耗，所有廢水得到全部利用，完全杜絕了廢水外排對環(huán)境的污染，并且還可以將廢水中的無機鹽及重金屬等進行濃縮富集成高含量的資源加以回收利用。二工業(yè)廢水近零排放技術2.1 技術背景企業(yè)生產過程中產生各種廢水如：脫硫廢水、反滲透濃鹽水、混床再生水、鍋爐排污水、循環(huán)水系統(tǒng)排污水、生活污水和其他工藝廢水如：焦

4、化廢水、生物制藥廢水等?，F(xiàn)有環(huán)保政策要求是所有企業(yè)的廢水必須處理后達標排放，如何處理上述廢水成為各企業(yè)必須解決的問題；國內現(xiàn)有的廢水處理技術路線大多是采取對廢水進行處理后達標排放，有及少數(shù)企業(yè)也曾嘗試對廢水進行零排放處理，而現(xiàn)有零排放技術都存在“投資高、運行費用高、能耗高”問題，讓企業(yè)無法承受。因此廢水零排放在我國一直得不到廣泛實施和推廣。北京奧博水處理有限責任公司集多家之長，另辟溪徑，創(chuàng)造性的將循環(huán)冷卻水系統(tǒng)與工業(yè)廢水處理兩個領域進行了有機的結合，提出了“利用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)處理廢水實現(xiàn)廢水零排放”的新概念、新思路，并成功開發(fā)出了工業(yè)廢水近零排放技術：利用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)實現(xiàn)廢水零排放及資源化利

5、用方法（申請?zhí)?.7）。該技術將各種工業(yè)廢水作為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水使用，采取各種方措施防范、控制廢水中的有害物質及危害因素對循環(huán)水系統(tǒng)的影響，保證循環(huán)水系統(tǒng)長期、穩(wěn)定、不排污運行。經過多個用戶多年的實際運行，循環(huán)水系統(tǒng)阻垢率99%緩蝕率99%,到目前為止，已經完全實現(xiàn)了焦化廠脫硫液、蒸氨廢水的零排放、生物及合成制藥廠廢水的零排放、熱電廠反滲透濃水及酸堿離子廢水、脫硫廢水的零排放、石油煉化廢水的零排放、冶金廢水和城市中水的零排放。2.2 技術路線工藝流程如圖所示：廢水在沉淀池或一體化凈水器內經過調PH值、加除臭劑、破乳劑等預處理后，進行絮凝沉淀處理；處理產生的清液與緩蝕劑、阻垢劑或復合緩蝕阻垢

6、劑混合后輸入到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)；處理產生的濁液進入固液分離裝置，分離產生的泥餅外運，分離后的液體返回到預處理環(huán)節(jié)。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運行一段時間后，循環(huán)水的濁度增加到一定數(shù)值，影響循環(huán)水系統(tǒng)換熱器的換熱效率時，需要對循環(huán)水進行降濁度處理；當循環(huán)水中氯離子含量增加到一定值，接近緩蝕劑的控制極限值時，需要進行降低氯離子處理；降濁度及降低氯離子處理過程產生的濁液進入液固分離裝置，分離產生的泥餅外運，分離后的液體返回到預處理環(huán)節(jié)。如此可以實現(xiàn)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)使用廢水做補充水時，冷卻水系統(tǒng)設備長期不結垢、不腐蝕、不排污，實現(xiàn)廢水的零排放及資源化利用。2.3 技術目標循環(huán)水系統(tǒng)采用廢水做補充水時必須達到的指標及要

7、求：1）設備傳熱面水側污垢熱阻值應小于3.44X10-4m2.K/W;2）設備傳熱面水側粘附速率不應大于15mg/cm2?月；煉油行業(yè)不應大于20mg/cm2?月；3）碳鋼設備傳熱面水側腐蝕速率應小于0.075mm/a,4）銅合金和不銹鋼設備傳熱面水側腐蝕速率應小于0.005mm/a。5）循環(huán)水系統(tǒng)只有污泥或水渣的排出，沒有任何水的排放。2.4 關鍵技術循環(huán)水系統(tǒng)零排放系列藥劑+絮凝沉淀過濾一體化快速凈水器2.4.1 循環(huán)水系統(tǒng)零排放系列藥劑工業(yè)廢水近零排放技術是一門綜合技術，涵蓋化學分析、水質檢測、試驗方法、工藝設計、水處理藥劑比對與篩選及配置與定型、設備選型、現(xiàn)場調試、監(jiān)測與管理等方面。其

8、中最為關鍵的是水處理藥劑的配置與定型；由于地域的不同，沒有任何一種廢水水質會與其他廢水水質相同，這就決定了廢水處理藥劑具有唯一性，是按照廢水特點特殊配制的。奧博公司經過長時間的研究和試驗，摸索出了一套方法，可以很好的根據(jù)廢水水質及循環(huán)水系統(tǒng)狀況篩選水處理藥劑，并完成水處理藥劑的配置與定型。2.4.2 絮凝沉淀過濾一體化快速凈水器工業(yè)廢水近零排放技術其工作特征是循環(huán)水系統(tǒng)只有補充水加入而沒有任何水的排出，由于冷卻塔的蒸發(fā)，循環(huán)水系統(tǒng)中的水被無限濃縮，由于廢水中含有各種雜質如：油、乳化劑、cod、有機物、鹽等，水的濁度會越來越高，如果不加處理，將會影響循環(huán)水系統(tǒng)的正常使用，嚴重的會導致循環(huán)水系統(tǒng)崩

9、潰。因此循環(huán)水系統(tǒng)在使用過程中，必須對循環(huán)水的濁度進行控制和處理；現(xiàn)有循環(huán)水系統(tǒng)控制濁度的方法一般都是采用旁濾器和定期排污手段，旁濾器多為石英砂、纖維、絲網過濾器，由于廢水中含有油、乳化劑、cod、有機物，這些雜質會堵塞過濾孔并形成板結，導致過濾器失效；因此采用旁濾器進行降濁處理是不可行的。另一種方法采用定期排污進行沉淀處理，對于循環(huán)水系統(tǒng)附近有大的沉淀池，采用這種方法是可以的；但是多數(shù)的循環(huán)水系統(tǒng)附近是沒有沉淀池，也沒有場地新建沉淀池。針對上述問題，奧博公司開發(fā)了一種“絮凝沉淀過濾一體化快速凈水器”（申請?zhí)枺?.2）,這種設備集絮凝、沉淀、過濾于一體，占地小，全封閉運行；只要將設備運到現(xiàn)場，

10、接上進出管道，通入電力，即可工作。工作時高濁度水由進水管輸入，凈化后的水從出水口流出，回到循環(huán)水系統(tǒng)；污泥從排泥口排出，排入到編織袋沉淀一段時間后定期清理。凈水器可以控制循環(huán)水系統(tǒng)的濁度，保證循環(huán)水系統(tǒng)長期正常運行。2.5 技術特點及優(yōu)勢1該技術處理廢水適應面廣，通用性強。目前85%A上工業(yè)廢水都可以采用該技術進行處理完全實現(xiàn)廢水零排放。2該技術廢水處理徹底，廢水全部回用沒有外排。廢水進入循環(huán)水系統(tǒng)后，水分通過冷卻塔蒸發(fā)，水中的鹽、懸浮物、難降解有機物通過絮凝沉淀過濾處理成為污泥或水渣，經固液分離后，水又回到循環(huán)水系統(tǒng)繼續(xù)使用，泥餅外運。如此沒有一滴水外排。3該技術設備投資低、運行費用低。與其

11、他廢水處理技術比較，該技術的設備投資是最低的，除了增加一臺一體化凈水器外，循環(huán)水系統(tǒng)的所有設備不需要改動都可以正常使用。將循環(huán)水系統(tǒng)原有藥劑換成廢水零排放專用藥劑就行了，因此運行費用低。4該技術綜合效益高，采用該技術處理廢水，不僅不會增加用戶的費用負擔，還會為用戶節(jié)約開支。采用該技術將會得到如下的收益：a循環(huán)水系統(tǒng)不排污，不再產生廢水，因此節(jié)約了這部分廢水設備投資及廢水處理費用開支，又節(jié)約了水資源的消耗節(jié)約了水資源費用。b循環(huán)水系統(tǒng)采用廢水做補充水，如此即節(jié)約了廢水設備投資及廢水處理費用，又實現(xiàn)了廢水的水資源回用，從而降低了循環(huán)水系統(tǒng)新鮮水的使用量，節(jié)約了水資源費用。c原來循環(huán)冷卻水系統(tǒng)需要采

12、用水處理劑、酸等材料，采用該技術后，這些藥劑全部不需要使用，這些藥劑費用得到節(jié)省。d采用該技術不需要大的設備投資，將減少投資負擔及資金占用。e完全消除用戶超標排放環(huán)境風險。5采用該技術將會節(jié)約大量水資源，提高用戶的水資源利用率，降低水的消耗。6采用該技術可以大大的降低工業(yè)廢水對環(huán)境的污染和破壞。7循環(huán)水系統(tǒng)的阻垢及腐蝕速率符合國家工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范GB50050-2007規(guī)定。2.6 適用范圍：從我們已經取得的工業(yè)廢水，通過實驗室化驗和模擬試驗結果確定，該技術適合于我國85艱上的工業(yè)廢水處理，只有及少數(shù)廢水不能使用。到目前為止下列行業(yè)的廢水都可以采用并且有實際運行案例。1焦化廠焦化廢水

13、處理：脫硫液、蒸氨廢水、生化后的廢水處理2制藥廠廢水處理：生物制藥廢水、合成制藥廢水處理3石油煉化行業(yè)處理：汽提廢水、高鹽廢水處理4發(fā)電廠廢水處理：脫硫液、反滲透濃水處理5冶金行業(yè)：有色冶金廢水、鋼鐵企業(yè)廢水處理6印染行業(yè)：印染廢水處理7中水：城市中水、生活污水處理8高鹽廢水處理、酸堿廢水處理三工業(yè)廢水近零排放技術在有色冶煉行業(yè)應用探討有色冶煉行業(yè)的廢水富含各種重金屬，由于重金屬離子在水生環(huán)境中的高溶解性、不可降解性和可富集性，使得它們一旦進入食物鏈后將會造成其在人體中的慢慢積累，進而引起人類嚴重的健康問題。因此防止重金屬對環(huán)境的危害是廢水處理的主要目的。目前有各種各樣處理重金屬廢水的方法，他

14、們都是以降低水中重金屬含量為目標；但是要真正實現(xiàn)避免重金屬對環(huán)境造成危害，只有實現(xiàn)重金屬廢水零排放。而現(xiàn)有的零排放技術只有蒸發(fā)濃縮結晶法，該方法因投資及運行費用巨大，讓企業(yè)難以承受。工業(yè)廢水近零排放技術是一種簡單、經濟的徹底解決廢水問題并實現(xiàn)廢水零排放的比較有效的方法。下面以某銅冶煉企業(yè)為例，探討該技術在有色冶煉行業(yè)應用的特點及優(yōu)勢。3.1 基本情況3.1 .1水資源企業(yè)用水均為地下水，新水水質情況如下。補充水（新水）PH值7.59電導率（s/cm）653濁度（NTU1.24,硬度mg/L（以碳酸鈣計）339.89鈣硬mg/L（以碳酸鈣計）245.43鎂硬mg/L（以碳酸鈣計）94.46氯離子

15、（mg/L）19.99總堿度mg/L（以碳酸鈣計）240.24總磷(mg/L)0.2該地區(qū)水價如下：工商用水：5.6元/噸其中自來水價格4.35元/噸，污水處理費：1.25元/噸3.1.2 冷卻水系統(tǒng)3.1.2.1 公司有8個循環(huán)水站，分別為硫酸循環(huán)冷卻水站、原鼓風爐循環(huán)水站（轉爐風機循環(huán)冷卻水站）、轉爐陽極爐口水套循環(huán)冷卻水站、因分特爐體循環(huán)冷卻水站、因分特爐設備循環(huán)冷卻水站、因分特爐水冷煙道循環(huán)冷卻水站、電爐沖渣循環(huán)冷卻水站、制氧站設備冷卻循環(huán)水站。各循環(huán)水站的數(shù)據(jù)見下表公司循環(huán)水系統(tǒng)數(shù)據(jù)表轉爐、反射爐爐口水原鼓風爐循環(huán)水站因分特爐煙道因分特爐爐體冷卻循環(huán)水站因分特爐設備因分特爐沖渣循環(huán)水

16、站硫酸冷卻制氧站設備套冷卻循環(huán)水站冷卻循環(huán)水站循環(huán)水站循環(huán)水站冷卻循環(huán)水站保有水量（m3）200600100020020010001200200循環(huán)水量（m3/h）55317014554685603764600280進水溫度（C）45282360902220回水溫度（C）583726659532263.1.2.2 冷卻水系統(tǒng)問題公司生產用水主要是采用地下井水，水中的總鈣硬度、總堿度、鈉離子和硅酸根離子含量等指標都比較高，設備冷卻器及管道內部容易結垢，影響設備的熱交換性能，導致設備不能正常運行。3.1.3 工藝生產廢水（以某冶煉銅企業(yè)為例）有色冶煉企業(yè)在生產過程中一般都會產生三種工藝廢水：凈化工

17、序污酸廢水、余熱鍋爐濃水、硫酸冷卻系統(tǒng)的排污水。水質成分如下3.1.3.1 凈化工序每天的補入水量與煙氣中的粉塵、水份混合，形成污酸輸送到污酸處理站，污酸輸送量約為300t/天。污酸成分見下表污酸成分化驗表Pb(mg/L)As(g/L)Cu(mg/L)Cd(mg/L)硫酸(g/L)Fe(mg/L)Zn(mg/L)污酸（未處理前）2.716.112.2961.48492,710.62134.81030(2%)4759,43280目前廢水處理費用：污酸處理費用：中和酸：25元/M3中和神：6元/M3污酸廢水處理費用：31元/M3（不含固廢處理費用）3.1.2.2粗煉車間除鹽水站每天補水1100m3

18、,產生除鹽水600m3/天，產生濃排水500m3/天。濃排水的成分見下表濃排水成分化驗表Fe(科g/L)Cl-(mg/L)電導率（科s/cm）SiO2(dg/L)PH值Ca2+(mg/L)Mg2+(mg/L)總硬度(mg/L)鍋爐水處理站排水24.24.381981444008.16353.26107.128003.1.2.3.硫酸設備冷卻循環(huán)水系統(tǒng)排污水450m3/天。排污水成分見下表硫酸設備冷卻循環(huán)水系統(tǒng)排污水成分Fe(科g/L)Cl-(mg/L)電導率（s/cm）SiO2(禮g/L)PH值Ca2+(mg/L)Mg2+(mg/L)總硬度（mg/L）硫酸冷卻水系統(tǒng)61.88.19321076

19、1008.54425.99246.961800該企業(yè)目前產生主要廢水水量：污酸廢水300噸/天，濃鹽水500噸/天，循環(huán)水系統(tǒng)排污水450噸/天3.2利用循環(huán)水系統(tǒng)處理廢水實現(xiàn)廢水零排放3.2.1 實施目標將污酸廢水300t/天、余熱鍋爐濃水500t/天全部回收再利用，用于企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)作為補充水使用，保證循環(huán)水系統(tǒng)長期不結垢、不腐蝕、不排放污水。3.2 .2基本數(shù)據(jù)3.2.1.1 循環(huán)水系統(tǒng)的保有水量及循環(huán)水量見下表公司循環(huán)水系統(tǒng)數(shù)據(jù)表V因分特爐爐體冷卻循環(huán)水站轉爐、反射爐爐口水套冷卻循環(huán)水站原鼓風爐循環(huán)水站因分特爐煙道冷卻循環(huán)水站因分特爐設備循環(huán)水站因分特爐沖渣循環(huán)水站硫酸冷卻循環(huán)水站制氧

20、站設備卻循環(huán)水站合計保有水量（m3）2006001000200200100012002004600循環(huán)水量（m3/h）5531701455468560376460028084628個循環(huán)水系統(tǒng)：總的保有水量4600m3總的循環(huán)水量8462m3/h3.2.1.2 企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)補充水3.2.1.3 循環(huán)水系統(tǒng)總的補充水量為110m3/h,循環(huán)水系統(tǒng)每天補充水量為2640噸。3.2.1.4 企業(yè)現(xiàn)每天產生廢水為800,每天需要補充新水：1840噸（地下水）。3.2.1.5 模擬試驗根據(jù)企業(yè)提供的地下井水、污酸廢水、余熱鍋爐濃水水量及循環(huán)水系統(tǒng)的補充水量，我們通過計算按照地下井水66%污酸廢水13%

21、余熱鍋爐濃水21%勺比例進行充分混合，再對混合后的水進行結垢及腐蝕性試驗。通過試驗確定藥劑成分及藥劑的添加比例和數(shù)量。經過對混合后的水樣進行模擬試驗后得到如下結論：根據(jù)上述水質條件每天按照系統(tǒng)保有水量加注50ppmAB-980藥劑，可以保證循環(huán)水長期不會結垢、不會腐蝕、不需要排放污水。3.3 實施方案3.3.1 處理方法：1）在循環(huán)水泵的入口處投加AB-980藥劑，將當天的藥量連續(xù)24小時滴入或打入循環(huán)水系統(tǒng)。企業(yè)總共有8個循環(huán)水系統(tǒng)，用藥量每天每個系統(tǒng)分別確定，冬季可降低20%夏季可增加20%2）采用連續(xù)補水的方法，循環(huán)水池保持滿水位。3）補充水按照地下井水66%污酸廢水13%余熱鍋爐濃水2

22、1%勺比例進行預先混合，連續(xù)注入循環(huán)水中。4）循環(huán)水系統(tǒng)只補水，不排污，大修或定期時池底清渣清泥。5）各系統(tǒng)循環(huán)水、地下井水、污酸廢水、鍋爐濃排廢水、廢水混合后補充水，每日進行一次檢測，只檢測，不控制，作好試驗記錄備查。檢測項目為：堿度、硬度、CI-、Ca2+、SO42-、濁度、PH值。6）各循環(huán)水系統(tǒng)每周一、四沖擊式加藥AB-801加強型藥劑2次，按照系統(tǒng)水量50PPMH次性加入循環(huán)水系統(tǒng)。7）菌藻生長季節(jié)，易產生生物粘泥附著情況，要及時投加殺菌滅藻粘泥剝離劑AB-957。循環(huán)水濁度較高，發(fā)生粘泥沉積影響換熱效果時，也要及時投加粘泥剝離劑。8）根據(jù)以往經驗，在循環(huán)水系統(tǒng)設備無垢無腐蝕狀態(tài)下，

23、循環(huán)水濁度達到70NTUm不影響換熱。但如果流速偏低影響換熱時，建議開啟旁濾裝置降低濁度，或排污水經過污水處理廠凈化沉淀后，再返回循環(huán)水系統(tǒng)。3.3.2 加藥量1）廢水回用零排放藥劑AB-980,平均日用量230公斤，沖擊式加藥每周2次，每次230公斤。年用量120噸。2）殺菌滅澡粘泥剝離劑，一年用4次，每次用2噸，一年用16噸。3）全年最大用量為136噸。前三個月試用期結束后，由根據(jù)實際運行效果，可自行降低用量，以減少運行費用。3.4 經濟效益3.4.1 水費節(jié)約全部廢水回用循環(huán)水系統(tǒng)，節(jié)省了廢水排放費用，杜絕了對水環(huán)境的污染。原來8個循環(huán)水系統(tǒng)每天補充水量為：2345m3每天排污水量為：1287m3。采用廢水回用于循環(huán)水系統(tǒng)并實現(xiàn)廢水零排放后，每天補充新水：2345-300-500=1