降低銅冶煉生產過程廢水處理成本的措施研究

宋 強

（銅陵有色設計研究院有限責任公司，安徽 銅陵 244000）

近年來，隨著環保形勢的日益嚴峻，冶金企業要加大環保投入，對全廠進行清污分流，先后增設了路面沖洗系統、場面雨水收集系統、初期雨水處理系統、電化學廢水深度處理系統。但在巨大的廢水處理量，大大增加了冶金企業的生產成本。經過統計，在2016年經過處理后，企業的外排水量達到了3500m3/d。為減少廢水處理量，降低廢水處理成本，企業應當積極梳理、排查生產流程中用水及廢水生產情況，通過采取工藝流程優化、廢水合理利用等措施，在節水，降低廢水處理成本方面取得顯著成果。基于綠色環保理念下，社會各界對金屬冶煉行業廢水排放指標，提出了更高層次的要求。銅冶煉行業廢水處理量日益增大，相關行業加強對工藝生產成本和廢水處理成本管控，顯得尤為重要。因此，相關冶煉行業，有必要加強對金屬冶煉工藝進行改造升級，加強對新型生產工藝的經濟性分析，確保提升冶煉企業水資源利用率，加強水資源的回收利用，進而降低冶煉行業總體經濟成本投入。

1 有色金屬冶煉廢水處理新工藝經濟性分析

1.1 金屬冶煉廢水處理研究現狀

基于社會各界對生態環境建設理念不斷深入，有色金屬行業高度重視廢水技術處理效果，不斷加大環保型生產技術、廢水處理技術的應用。金屬冶煉過程中會產生一定量的廢水，污染性極強；同時，廢水溫度較高，未達標排放，會對環境產生較為嚴重的污染，威脅人們身體健康。因此，加強金屬冶煉行業廢水處理的技術的研究迫在眉睫。

1.2 廢水處理工藝流程

金屬冶煉過程中產生的廢水危害性較大，相關研究人員經過實踐發現，經過石灰石處理后的廢水，有害物質明顯減少，廢水中的沉降物得到高效處理；同時，此項工藝成本較低，成效顯著。試驗人員首先采用干燥回收的方式對廢水沉降物進行干燥處理，對可回收利用的沉降物進行收集；再次利用石灰石中和處理的方式，對收集到的沉降物質進行二次處理，將沉降物中的有害物質過濾掉，以保障有色金屬冶煉廢水處理工藝可以達到預期的處理效果。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，實現對有害金屬物質的分離。最后，將濾凈化得到的清液中加入復配劑，防止金屬被腐蝕，進而實現對廢水中懸浮污染物的清除。通過廢水處理工藝，試驗人員將回收到的有價值的金屬物質，重新投入生產系統中，以期實現環保回收的目的[1]。就金屬冶煉行業廢水處理工藝的經濟性角度分析，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含量，滿足行業廢水排放各項指標。

1.3 經濟效益分析

以某金屬冶煉企業來說，每年廢水量是800×96m3，可回收利用的水量在350×96m3，對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增加了利潤增長空間，降低了廢水處理成本。通過廢水處理工藝的應用，金屬回收率明顯提升，對銅冶煉廢水的處理效果明顯，改善了廢水中結垢現象的發生。

2 銅冶煉生產過程中廢水處理成本控制措施

2.1 銅冶煉行業水污染源分析

基于我國是銅冶煉大國，因此在污染物、廢水的排放量上占據比重較大，廢水中的水質成分復雜，加劇了廢水處理難度。相關研究人員為更好解決廢水處理問題，結合銅冶煉廢水特征，加強對金屬廢水污染的防控，以期不斷提升廢水治理效果。當前銅冶煉行業中對水污染源的主要解析方法有。

2.1.1 等標污染負荷解析法

等標污染負荷解析法是對廢水中的不同污染物進行劃分，結合相關污染物各項參數數據，對等標污染負荷與污染負荷進行對比分析，確保有效判斷銅冶煉廢水中主要水污染物的來源。相關企業實際運用此類方法時，需要做好數據監測工作，便于后期對廢水中污染因子進行研究分析。

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，進一步增加了廢水實際處理難度。有色金屬冶煉行業生產廢水中的一部分來自于沖洗水，包括電解工序的沖洗水、硫酸庫區地面沖洗水等；一部分來自脫硫廢水沖渣廢水，其中均包含了總銅、砷等污染物質。相關行業需要運用先進工藝手段對廢水中銅等有價值金屬物質的提取，降低廢水污染物的含量，節省廢水處理工序的同時，提升銅冶煉企業的經濟效益，下圖1所示。

2.2 針對廢水來源，優化污水治理方法

銅冶煉的生產過程中產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，對硫酸產品品質及制酸設備的穩定運行產生影響。制酸前，需要對煙氣進行洗滌凈化，保證送往制酸系統的煙氣中塵、氟等雜志含量在合理的指標范圍內。在煙氣洗滌凈化過程中，SO3、銅、砷、鉛、鋅、氟等雜質在進入洗滌循環酸中，且逐漸富集，濃度不斷提高。為保證煙氣的洗滌效果，需要引出部分循環稀酸，補充部分新水，降低洗滌循環濃度。引出的廢酸中酸度較高，銅、砷、鉛、鋅、氟等雜質含量較高，且受前端工序影響雜質含量存在一定的波動。通過循環酸成分分析指標，及時調整凈化系統新水補水量，控制循環酸中H2SO4、Cu、As、Zn、F的雜質元素在一個相對穩定的范圍內。在不影響煙氣凈化指標的前提下，逐步降低凈化系統新水補水量，以達到降低廢酸產生量的目的。通過逐步調整，煙氣凈化工程新水用量較少，廢酸引出量大大降低。同步跟蹤質酸系統主風機出口煙氣凈化指標無明顯變化，均在合理范圍內。

2.3 銅冶煉廢水處理方向

2.3.1 化學沉淀方法

化學沉淀方法從表面上理解為，在廢水沉淀處理過程中，通過添加化學藥品的方式，促進廢水中各物質的相互反應。在化學沉淀方法中，常用于廢水處理中的化學沉淀方法為中和沉淀法，此類方法通過將廢水中酸性物質轉化為堿性物質的方式，降低廢水中有害物質含量，相關人員在實際操作過程中，利用沉淀劑與金屬離子之間的作用反應，將廢水中的固體物質進行沉淀[2]。實際實驗中發現，利用中和沉淀處理方法，有效將廢水中的金屬離子去除，實際產生的效果顯著。因此，基于中和沉淀法經濟成本低、成效明顯，通過工藝技術處理降低污染物，加快推動生態環境保護，經濟性、環保性優勢顯著，可廣泛應用在銅冶煉行業廢水處理中。

2.3.2 膜分離法

膜分離法主要是利用特殊的材質對廢水中有害污染物的進行吸附過濾，在實際應用此類方法過程中，在外力作用下，實現對廢水物質分離和濃縮同步進行的目標，如圖2所示；同時，利用膜分離法分離出的金屬物質，可二次利用，符合冶煉行業節約環保的宗旨。

圖2 膜分離法流程

基于膜分離法對相關設備要求較高，冶煉企業在實際應用膜分離法過程中，需要不斷改進和完善濾膜技術工藝，確保最大程度上提升冶煉銅生產廢水凈化處理效果，以更加經濟環保的方式方法，解決廢水排放污染的問題。

2.3.3 生物法

生物法較比化學沉淀方法更具環保優勢，利用生物法進行廢水處理的原理，主要是運用生物繁衍、生物體方式，對銅廢水中的重金屬離子進行分離甚至去除；同時，生物處理法的對環境適應能力較強，在實際進行技術處理時，不受堿金屬離子的影響，便于人員操作的。相關行業在應用生物法過程中，仍需進一步地優化技術處理環節，切實解決吸附真菌的問題，提升有色金屬冶煉行業廢水處理效果和效率。

2.4 優化工藝減少含酸廢水排放量

銅冶煉生產過程中，會產生大量的酸性物質。相關行業需要對煙氣進行洗滌凈化，確保降低煙氣排放中雜質含量。實驗人員為保證煙氣處理效果，通過添加新水，進行稀酸，進而降低洗滌循環酸的濃度，進一步控制冶煉企業廢酸含量。同時，在生產現場，需要充分利用二次回收的水進行地面清掃，最大程度上減少廢水的產生。另外，銅冶煉過程中，需要加強對制酸煙氣的凈化，收集凈化區域的清潔廢水，實踐中發現通過廢水的回收利用，有效節約新水的用量。部分冶煉企業通過制干酸的方式對生產場面進行廢水收集，通過洗滌塔進行洗滌，進而代替新水的使用，有效提升廢水處理效果，節約新水使用量，大大降低了冶煉企業經濟成本投入，優化了銅冶煉工藝生產工序。同時，部分冶煉企業在增設了水泵管線，加強對廢水的回收利用，大大減少新水的使用量，充分利用回收的水資源進行藥劑溶解[3]。因此，通過優化冶煉企業工藝流程等環節，可以將成本控制在合理的范圍內，工藝優化后的廢水處理（如圖3所示）。

圖3 工藝優化后廢水處理流程圖

3 結論

綜上所述，金屬冶煉行業發展規模不斷擴大，廢水處理量巨大，面臨廢水處理成本價格高昂的問題。因此，相關銅冶煉行業，必須加大銅冶煉生產新工藝技術的開發和應用，加大環保性廢水處理技術的實踐，制定科學合理的廢水處理方案，確保通過實踐對比分析，更好篩選出適合本行業應用的經濟性、科學性廢水處理方案，實現冶煉行業可持續發展。