冶金工業(yè)產(chǎn)品繁多，生產(chǎn)流程各成系列，排放出大量廢水，是污染環(huán)境的主要廢水之一。冶金廢水的主要特點是水量大、種類多、水質(zhì)復雜多變。

濕法冶金工藝廢水成分復雜，經(jīng)中和沉淀處理后仍有少量重金屬元素含量超標，且廢水含Na2SO4、NaCl等鹽類太高而不能外排，有色濕法冶金工藝廢水的處理成為濕法冶金企業(yè)面臨的主要環(huán)保問題和技術難題。本文從企業(yè)實際需要出發(fā)，研究有色濕法冶金工藝廢水的最佳節(jié)能治理技術，尋求破解制約有色金屬冶金企業(yè)發(fā)展環(huán)保難題的方法，可促進我國有色冶金企業(yè)朝著節(jié)能、環(huán)保的方向健康發(fā)展。

1、有色金屬濕法冶金廢水的污染特點及治理意義

1.1.有色冶金廢水的污染特點

2005年我國10種常用有色金屬總產(chǎn)量為1639.02萬，t居世界第一位[1]。有色金屬工業(yè)從采礦、選礦到冶煉，以至成品加工的整個生產(chǎn)過程中，幾乎所有工序都要用水，都有廢水排放。據(jù)統(tǒng)計，全國有色金屬工業(yè)年排廢水6.0549億t(其中，銅、鋁、鉛、鋅、鎳等5種有色金屬排放廢水占80.8%)，占全國廢水排放總量的2.35%。與黑色冶煉及加工相比(年排廢水30.7億，t占全國廢水排放總量的10.5%)，有色金屬工業(yè)廢水量不大，但有色金屬工業(yè)對水環(huán)境的污染不可等閑視之。尤其有色金屬濕法冶煉企業(yè)是耗水量大，廢水排放量大，廢水中污染物種類多、數(shù)量大，對水環(huán)境造成污染最嚴重的行業(yè)之一。有色冶金廢水對環(huán)境的污染有如下特點:.廢水排放量大;.污染源分散、復雜;.污染物金屬種類繁多;.污染物毒性大[2]。

1.2.有色冶金廢水來源及濕法冶金廢水治理技術研究的意義

有色冶金分為火法冶金和濕法冶金兩類，火法冶金廢水主要為:設備冷卻水、沖渣水、煙氣凈化廢水、車間清洗水;濕法冶金廢水主要為:煙氣凈化廢水和濕法冶金工藝過程排放或泄漏的廢水兩種。其中設備冷卻水基本未受污染，沖渣水僅輕度污染，而煙氣濕法凈化系統(tǒng)排出的廢水和濕法冶金工藝過程排放或泄漏的廢水污染嚴重，是重點治理對象[2]。

火法冶金設備冷卻水經(jīng)冷卻過濾后可以循環(huán)回用;沖渣水沉淀凈化后可以循環(huán)回用;煙氣濕法凈化系統(tǒng)排出的廢水大部分可在沉淀過濾后循環(huán)回用，少部分與濕法冶金廢水性質(zhì)相近。而濕法冶金工藝過程排放或泄漏的廢水成分復雜、污染物含量高，有一部分雜質(zhì)元素含量超過工藝要求必須開路外排，該廢水過去一般經(jīng)中和沉淀或硫化物沉淀處理后直接外排。由于少量重金屬元素含量超過國家.污水綜合排放標準.(GB8978-1996)一、二級標準，且廢水含鹽量太高，會給環(huán)境造成一定影響而不能外排。而且隨著國家環(huán)保要求的提高和企業(yè)環(huán)保意識的增強，在許多地區(qū)生產(chǎn)廢水完全不能外排，而該廢水雜質(zhì)元素含量超過工藝要求，過去采用常規(guī)的方法處理后不能回用，又不能外排。由于治理成本和能耗較高，目前濕法冶金過程中，不斷產(chǎn)生的高濃度廢水和煙氣濕法凈化廢水的處理非常困難，成為困擾有色冶金企業(yè)的一道技術難題和環(huán)保問題。所以，開展?jié)穹ㄒ苯鸸に噺U水和煙氣濕法凈化廢水的最佳節(jié)能治理技術研究，對破解制約有色金屬冶金企業(yè)發(fā)展難題，促進我國有色冶金企業(yè)朝著節(jié)能、環(huán)保的方向健康發(fā)展，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2、常用有色冶金工藝廢水治理方法及存在的主要問題

2.1.常用有色冶金工藝廢水治理方法

一般廢水處理方法按其原理可以分為3大類:物理法、化學法、生物法。各種處理方法都有它的特點和適用條件，針對不同性質(zhì)的廢水，有時采用單獨的處理方法，如不能達到預定效果，則采用綜合的處理方法。常用的有色冶金廢水治理方法有:石灰中和沉淀法、硫化物沉淀法、離子交換法等。石灰中和沉淀法(亦稱氫氧化物沉淀法)，主要是控制廢水的pH值，向廢水中投加中和劑(石灰、石灰石、氫氧化鈉、碳酸鈉等)，使重金屬離子變成氫氧化物沉淀下來，再進行分離回收;砷、氟和磷等有害元素可與鈣離子生成難溶的化合物而沉淀分離出來，該法由于處理效果好、操作管理方便，處理費用低廉，用途較廣。硫化物沉淀法是向廢水中通入硫化氫或加入硫化鈉，使重金屬離子與硫離子反應，生成難溶的金屬硫化物后加以分離提取。此外，還可以采用吸附法、離子交換法、氧化還原法、鐵氧體法、膜分離法、生化法進行處理，以及電滲析法、反滲透法、隔膜電解法等深度處理方法回收有用金屬，凈化廢水[3]。

2.2.存在的主要問題

有色金屬濕法冶金工藝及濕式收塵廢水，一般含大量酸、堿、重金屬及其它有害元素，含少量有機物質(zhì)，污染物成分復雜、分散、濃度較高。這些工藝廢水及濕式收塵廢水一般經(jīng)兩級中和沉淀處理后，主要重金屬含量可以達到國家.污水綜合排放標準一、二級標準，但少量重金屬元素及有害元素含量超標，且廢水中硫酸鹽、氯化鈉等鹽類太高，易使土地鹽堿化而不能外排。因此，必須進行深度處理后才能達標外排或回用。一般采用電滲析、反滲透或其它膜分離技術進行二級深度處理。二級深度處理的淡水可以回用，而二級深度處理后有30%~40%的濃水及一些濕法冶金過程的高濃度廢水含鹽量超過海水淡化的濃水水質(zhì)，使電滲析、反滲透或膜分離處理裝置很難連續(xù)穩(wěn)定運行，必須尋求新的處理方法。

3、高濃度濕法冶金廢水處理及蒸發(fā)濃縮試驗研究

3.1.高濃度濕法冶金工藝廢水成分

某有色冶金企業(yè)濕法冶金工藝廢水，經(jīng)二段石灰乳中和沉淀處理后，pH值為7~9，除銅、鎘外，主要污染物含量達到國家一級排放標準，但廢水含鹽量太高不能外排，只能長期儲存在水池中，靠自然蒸發(fā)濃縮，濃度達到反滲透處理的濃水水質(zhì)，但由于水池儲存量有限，企業(yè)難以進一步發(fā)展。經(jīng)長期儲存后廢水的主要化學元素含量見表1。

由表1可知，該廢水除Cu、Cd、F含量超標外，主要是廢水含鹽量太高，會使土地鹽堿化而完全不能外排。由于廢水含鹽量超過了海水淡化的濃水水質(zhì)，使得廢水深度處理時膜分離、電滲析和反滲透裝置都難以穩(wěn)定運行，而且這些方法處理后的濃水仍將尋求出路。在國家環(huán)保要求日益提高的今天，企業(yè)及公眾的環(huán)保意識也進一步增強，為了保證高濃度濕法冶金廢水及反滲透等深度處理后的濃水不外排，必須有相應的高濃度濕法冶金廢水處理技術做支撐，而這些技術必須是技術上可行、經(jīng)濟上合理，設備能長期穩(wěn)定運行，便于操作管理，溶質(zhì)能開路處置的終端處理技術，才能徹底解決高濃度濕法冶金工藝廢水的出路。

為此，項目對高濃度濕法冶金廢水進行了蒸發(fā)濃縮處理工藝研究，以及利用太陽能及有色冶金企業(yè)工業(yè)鍋爐的廢熱資源，進行高濃度濕法冶金工藝廢水處理工藝及裝置研究。

3.2􀀁廢水蒸發(fā)濃縮試驗研究

項目對廢水進行蒸發(fā)濃縮試驗，旨在考察蒸發(fā)濃縮后溶質(zhì)走向及所得蒸餾水成分。蒸餾水成分分析結果見表2。

試驗研究結果表明，蒸發(fā)濃縮后溶質(zhì)主要進入結晶產(chǎn)物，經(jīng)蒸發(fā)濃縮處理后的蒸餾水水質(zhì)能滿足回用及排放要求[4]。但采用常規(guī)的蒸發(fā)濃縮設備，能耗太高，企業(yè)難以承受。為此，必須進行低能耗的廢水處理裝置研究，滿足高濃度濕法冶金廢水處理需要。

4、高濃度濕法冶金廢水的低能耗處理工藝及裝置研究

由于廢水蒸發(fā)濃縮結晶后能進行徹底的液固分離，使高濃度無機鹽成為固體開路，蒸發(fā)濃縮處理后的蒸餾水水質(zhì)能滿足回用及排放要求。故蒸發(fā)濃縮是高濃度濕法冶金廢水的最終處理方法。而采用普通的蒸發(fā)濃縮設備，能耗太高，經(jīng)濟上不合理(普通蒸發(fā)濃縮設備，13t~14t蒸氣蒸發(fā)1t水)。采用一般的高效蒸發(fā)濃縮設備，傳熱面易結垢，使用不久蒸發(fā)效率大幅下降，經(jīng)多方選擇及設備性能比較后，項目利用太陽能或企業(yè)工業(yè)鍋爐等余熱預熱廢水、采用多效蒸發(fā)器進行蒸發(fā)濃縮及閃蒸結晶，僅少量蒸汽即可解決蒸發(fā)能耗問題。二者結合，較之常壓蒸發(fā)濃縮工藝節(jié)能70%~80%，較一般真空蒸發(fā)濃縮工藝節(jié)能50%以上，表3為不同效數(shù)蒸發(fā)器蒸汽消耗量理論值與實際值的比較。

由表3可見，采用多效蒸發(fā)，比單效蒸發(fā)節(jié)能，比常壓蒸發(fā)節(jié)能更多，而第三效采用強制循環(huán)閃蒸方式結晶，傳熱效率高，循環(huán)力度大，蒸發(fā)速度快，受熱時間短，物料不易結焦與結污，設備便于清洗。而且廢水中的無機鹽可作為復鹽產(chǎn)品外銷或綜合利用，蒸餾水可以循環(huán)回用。

項目選用的多效逆流連續(xù)蒸發(fā)濃縮結晶器是目前國際上最先進的蒸發(fā)與結晶相結合的蒸發(fā)設備之一，針對高濃度濕法冶金工藝廢水使用要求進行設計，技術上可行。該工藝及裝置對水量不大的有色冶金企業(yè)反滲透工藝處理后的濃水等高濃度濕法冶金廢水處理，是一條行之有效的節(jié)能環(huán)保方法，符合國家節(jié)能降耗方針和企業(yè)的實際需求。項目實施，可以解決企業(yè)目前存在的環(huán)保問題，又能實現(xiàn)廢熱利用、廢水回用，廢水中的無機鹽成為固體開路，便于綜合利用或最終處置的目的，符合清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟的特征，有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。通過項目試驗研究，使之具備工程化實施條件，可以為有色冶金企業(yè)高濃度工藝廢水處理提供技術支持。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關技術文檔。

5、濕法冶金工藝廢水最佳節(jié)能治理技術研究結論

在對上述各種濕法冶金廢水治理技術的成本、效果、穩(wěn)定操作運行狀況等技術經(jīng)濟指標進行比較的基礎上，通過高濃度無機廢水治理技術試驗研究，獲得了現(xiàn)階段濕法冶金工藝廢水和濕式收塵廢水最佳節(jié)能治理技術研究初步成果。目前，課題組經(jīng)試驗研究得到的結論是:

1)濕法冶金工藝廢水及濕式收塵廢水經(jīng)二段石灰乳中和沉淀處理后，進行預處理及二級反滲透處理后，濃水及自然蒸發(fā)濃縮后的高濃度濕法冶金廢水，采用蒸發(fā)濃縮、閃蒸結晶工藝進行處理，蒸發(fā)濃縮后蒸餾水水質(zhì)能滿足回用及排放要求。

2)利用太陽能或鍋爐余熱預熱廢水，再采用多效逆流蒸發(fā)器進行蒸發(fā)濃縮、閃蒸結晶，蒸汽耗量僅是常規(guī)蒸發(fā)濃縮蒸汽耗量的20%~30%，蒸餾水可以循環(huán)回用，廢水中的無機鹽可作為復鹽產(chǎn)品外銷或回收利用。

3)該工藝對水量不大的有色冶金企業(yè)高濃度廢水處理或反滲透裝置的濃水處理，是一條行之有效的節(jié)能環(huán)保方法，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

目前，該技術正在進一步深入研究，希望冶金、環(huán)保界的同仁共同探討，以不斷完善濕法冶金工藝廢水最佳節(jié)能治理技術方案，使其發(fā)揮更大的社會和經(jīng)濟效益。

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