銅冶煉企業排水系統設計探析

夏安林

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西 南昌 330031）

有色金屬工業是工業生產用水的大戶，年用水量約占全國工業用水總量的6.58%，年排放廢水占全國廢水總量的3.5%[1]。隨著近年來環保形勢的日益嚴峻，銅冶煉企業相關的行業規范條件、清潔生產標準以及其它環境保護政策不斷更新，無論是現有企業還是新建企業的外排水都增加了更多的限制，甚至要求“零排放”。這也對銅冶煉企業的排水系統設計提出了更高的要求。本文根據作者多年的銅冶煉企業工程設計工作經驗，就銅冶煉企業排水水質分析、系統分類以及收集處理等方面進行了分析探討。

1 排水分析

根據銅冶煉企業產生的廢水應分類收集、分質處理，實現清污分流、雨污分流的要求[2]，首先對可能產生的排水進行一個全面的分析。

1.1 雨水

銅冶煉企業的雨水排水一般分為初期雨水和后期雨水。

1.1.1 初期雨水

初期雨水指降雨后產生的攜帶污染物質并超過排放標準的前期雨水。

礦物破碎、礦倉、干燥、熔煉、制酸、煙塵和廢酸處理污泥庫等生產區可能受重金屬和酸污染的場地，其在降雨初期的徑流水含重金屬和酸的濃度較高，應進行收集處理。表1為某銅冶煉廠干燥、熔煉、制酸場地初期雨水的徑流水水質。

表1 某銅冶煉廠場地初期雨水的徑流水水質

1.1.2 后期雨水

后期雨水是相對初期雨水而言的，指初期雨水之后的雨水，可直接排至外部雨水管網。

1.2 生產排水

銅冶煉企業的生產排水一般分為生產污水、生產廢水。

1.2.1 生產污水

生產污水主要包括制酸系統污酸處理后液、脫硫排污水、渣緩冷場排污水、澆鑄排污水，濕法車間酸霧凈化塔排污水、中心化驗室排出的含酸堿污水，以及硫酸等污染場地的沖洗水等。其排水來源及主要污染物如表2。

表2 產污水來源及主要污染物

1.2.2 生產廢水

生產廢水主要包括凈循環冷卻水排污水、余熱鍋爐排污水、化學水處理車間排污水等等。該部分廢水主要污染物為SS和鹽類。

1.3 生活排水

生活排水分為生活污水和生活廢水。

1.3.1 生活污水

生活污水為員工日常工作生活中排放的糞便污水。主要污染物為有機物、氮、磷等營養物質，其水質特征是水質穩定但渾濁、色深且具有惡臭，呈微堿性，一般不含有毒物質，含有大量的細菌、病毒和寄生蟲卵。

1.3.2 生活廢水

生活廢水為員工日常工作生活中排放的洗滌水。主要污染物為SS及少量的有機物、氮、磷等，其污染程度比生活污水低，水質相對更好。

2 排水系統

通過上述對各類排水水質的分析，按照分類收集、分質處理的要求，廠區排水系統一般采用雨污分流制，其中生產排水采用清污分流制。排水系統可分為雨水排水系統、生產污水排水系統、生產廢水排水系統以及生活污水排水系統。

2.1 雨水排水系統

雨水排水系統需要結合初期雨水收集、后期雨水排放等統一考慮，常采用有組織重力流排水系統。

根據上述對銅冶煉企業初期雨水分析，除生活、辦公等相對獨立的廠前區外，其他生產區域的初期雨水需要進行收集處理。

初期雨水收集池容積應按可能產生污染的區域面積和降雨量計算確定，可按下式計算：

Vy= 1.2 F· I ×10-3

式中：Vy——初期雨水收集池容積（m3）；

F——受污染的場地面積（m2）；

I——初期雨水量（mm）；

初期雨水量需要考慮場地污染輕重、沖洗難易程度、暴雨強度、徑流集水時間等因素，一般按10mm~15mm的降雨量，雨季采用低限，旱季采用高限。重有色金屬冶煉、加工、再生企業可按15mm計算，輕金屬冶煉或加工企業可按10mm計算，稀有金屬及產品制備企業可按10mm~15mm計算。

2.2 生產污水排水系統

根據排水分析，生產污水各排水點較分散。按照分類收集、分質處理原則，常采用壓力輸送方式，將各排污點污水經綜合管架分別送至生產污水處理站進行處理。

2.3 生產廢水排水系統

生產廢水主要污染物為SS和鹽類，采取單獨設置排水系統。根據排水點分散程度，一般采用重力流和壓力輸送相結合的方式送至生產廢水處理站進行處理或外排。

2.4 生活污水排水系統

廠區生活污水與廢水一般合并排放，在廠區內單獨設置排水管網，常采用重力自流方式，經化糞池初級處理后，通過廠區生活污水排水管網排至市政污水排水管網。

3 排水處理

3.1 初期雨水處理

收集的初期雨水一般要求在3~5日內全部利用或處理完畢。針對初期雨水中的重金屬離子濃度低的特點，較常用的處理方法為“重金屬捕集類藥劑混合反應+絮凝沉淀+過濾”。重金屬捕集類藥劑種類繁多，例如：DTCR、HMC-M1、生物制劑、納米鐵等等，具體工藝流程可根據各類藥劑反應要求和特性微調。

3.2 生產污水處理

生產污水處理方法應根據污水量、水質、回收有價金屬的形式及其利用，藥劑來源及其價格、地方條件、處理后水質的要求等因素，進行技術經濟比較后確定。

針對銅冶煉企業生產污水性質的特點，常采用先石膏后中和的分質處理方法：先將制酸系統污酸處理后液用于制造石膏，去除廢酸中大部分硫酸和氟，再將石膏濾后液與其它污水混和進行中和處理。當前較常用中和處理工藝有：石灰法、鐵鹽-石灰法、電化學法、生物制劑法等[3]。

3.2.1 石灰法

石灰法是以投加石灰為主的處理重金屬污水的方法。可用于去除污水中的鐵、銅、鋅、鉛、鎘、鈷、砷等，以及能與OH-生成金屬氫氧化物沉淀的其他重金屬離子。

3.2.2 鐵鹽-石灰法

鐵鹽-石灰法是以投加鐵鹽和石灰使污水中的重金屬離子生成難溶物質而與水分離的一種污水處理方法。可用于去除污水中的鎘、六價鉻、砷等，以及其他能與鐵鹽共沉的重金屬離子。

3.2.3 電化學法

電化學法是依據電化學原理，采用鐵、鋁等基本材料，通過對反應槽內陰陽極極板施加直流電源，陽極溶解，從而獲得對污水的電解、氧化還原、電解絮凝、氣浮等處理功能的技術方法。可用于去除污水中的鉛、鋅、鎘、砷、銅、鎳、鉻釩、錳、鉈等重金屬離子。

3.2.4 生物制劑法

生物制劑是以微生物的代謝產物或細胞組分與其他化合物進行復配，通過基因嫁接技術制備的含有大量羥基、巰基、羧基、氨基等功能基團組的復合水處理藥劑，可用于去除污水中的銅、鉛、鋅、鎘、砷、汞、鎳、銻、鉻、鉈、鈹、錳、鈷、鎢、鉬、鈣等金屬離子。

處理工藝流程的選擇可根據污水中重金屬離子的種類、含量和回收或綜合利用的方式，選用單一或組合工藝。

3.3 生產廢水處理

目前應用于生產廢水處理工藝有“純堿軟化澄清+多介質過濾+超濾+反滲透”、“混凝沉淀+多介質過濾+活性炭過濾+超濾+反滲透”、“混凝沉淀+多介質過濾+超濾+納濾”等。可根據項目對生產廢水的排放要求或廢水回用要求，綜合確定其處理方案和處理程度。

3.4 生活污水處理

廠區內生活污水一般是只經過化糞池初級處理后外排至市政污水排水管網，由城市污水處理廠統一進行生化處理。部分項目因外部管網尚未形成，或沒有城市污水處理廠，則需要在廠區內設置生活污水處理站。

考慮銅冶煉廠生活污水量小，一般采用標準化、設備化、一體化的解決方案對污水進行處理，一體化生活污水生物處理技術主要包括傳統活性污泥技術、生物接觸氧化技術、MBBR技術、MBR技術等。

4 結束語

通過上述對銅冶煉企業的排水分析、系統梳理和處理方案的歸納，有利于更全面和系統的了解銅冶煉企業產污、排污的環節，能夠更準確的按照分類收集、分質處理的要求進行排水管網的系統分類，并結合各類項目的不同要求選擇相應的污廢水處理方案。為類似工程設計提供了參考借鑒。