冶煉廢水處理電化學(xué)技術(shù)

１、引言

某公司主營業(yè)務(wù)是銅、鉛、鋅冶煉及其深加工產(chǎn)品，并綜合回收鎘、銦、金、銀，副產(chǎn)硫酸、硫酸銅、硫酸鋅等。為了保障生產(chǎn)過程中廢水的有效處理和回用，目前該公司設(shè)有二座廢水處理站和一座工藝水處理站，其中廢水處理總站作為整個(gè)廠區(qū)的廢水收集處理調(diào)度中心，收集全廠區(qū)廢水，經(jīng)過處理后再統(tǒng)一調(diào)度回用至各生產(chǎn)車間。主要廢水來源為東山廢水處理站處理后排水、煉鋅工藝中焦結(jié)蒸餾系統(tǒng)廢水等。廢水處理總站整個(gè)處理系統(tǒng)處于失修狀態(tài)，構(gòu)筑物池體內(nèi)部污泥淤積嚴(yán)重，設(shè)備已經(jīng)報(bào)廢，達(dá)不到任何處理效果，如直接回用，極易對(duì)后續(xù)生產(chǎn)工藝中的設(shè)備管道造成堵塞及腐蝕，影響后續(xù)生產(chǎn)工藝的順利進(jìn)行。而廢水處理總站作為廢水處理的最后一道工序，除了進(jìn)行必要的維修及設(shè)備更新外，需要改進(jìn)廢水處理工藝，確保出水指標(biāo)達(dá)到國家相關(guān)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，減少對(duì)環(huán)境存在的安全隱患。

２、廢水末端水處理工藝選型

２.１ 主要廢水末端水處理工藝

目前可供選擇的廢水末端處理工藝有三種：分別為戈?duì)柲すに?、有機(jī)硫工藝和電化學(xué)工藝。

２.２ 廢水處理工藝選型

三種水處理工藝比較如表１。

如表１所述，電化學(xué)深度處理工藝具有以下優(yōu)勢(shì)：

（１）處理范圍廣、耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)：電化學(xué)可處理多種污染物，包括鋅、砷、鉛、鎘、銅等多種重金屬；可以處理各種負(fù)荷的進(jìn)水，對(duì)水力水質(zhì)等條件要求不高。承受沖擊負(fù)荷的能力較強(qiáng)，水質(zhì)水量變化時(shí)只需在前段調(diào)ｐＨ處增加或減少堿液的投加，就能夠取得很好的去除效果。而戈?duì)柲ぬ幚硐到y(tǒng)僅為過濾裝置，本身對(duì)重金屬無去除效果，對(duì)前端化學(xué)法處理要求較高。

（２）自動(dòng)化程度高：自動(dòng)化程度高，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控，對(duì)操作人員要求不高。

（３）簡(jiǎn)單操作和維護(hù)：只通過消耗電力處理污染物，無需添加其他化學(xué)藥劑，易于管理；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)量?。豢筛鶕?jù)實(shí)際需要，既能實(shí)現(xiàn)２４小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，又能隨時(shí)開機(jī)停機(jī)。不同于戈?duì)柲み^濾器的操作復(fù)雜，需定期對(duì)膜進(jìn)行酸洗和堿洗。

（４）施工周期短，運(yùn)行成本低，處理效果好：主要投資為設(shè)備及其配套設(shè)施，土建工程量小，工期縮短，因此投資成本不高，運(yùn)行中僅需電力、更換極板，無須添加其他化學(xué)藥劑，運(yùn)行維護(hù)操作簡(jiǎn)單，因此運(yùn)行費(fèi)用低。不同于戈?duì)柲み^濾器需定期酸洗、堿洗，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大且對(duì)工人素質(zhì)要求較高，運(yùn)行成本較高。

（５）占地面積?。阂栽O(shè)備為主，土建工程量小，占地面積大大低于其他工藝。

（６）極高的污染物去除率，且污泥量少：對(duì)錳、鉻等重金屬去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，所產(chǎn)生的污泥量較少。

（７）處理效果穩(wěn)定：能夠保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。綜合比較，并分別考察了江銅、銅陵、豫光鋅業(yè)、金利金鉛、萬洋鉛業(yè)等單位的電化學(xué)法深度處理廢水的應(yīng)用業(yè)績(jī)后，優(yōu)先選擇電化學(xué)法處理工藝。

３、電化學(xué)工藝

３.１ 工藝原理

廢水在調(diào)節(jié)池中均質(zhì)均量后經(jīng)提升泵提升至ｐＨ調(diào)節(jié)池，通過投加ＮａＯＨ調(diào)節(jié)ｐＨ值，出水進(jìn)入電化學(xué)系統(tǒng)深度處理，電化學(xué)重金屬深度處理系統(tǒng)利用高頻脈沖電流，發(fā)生電解凝聚、電解氣浮以及電解氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生一系列多核羥基絡(luò)合物及氫氧化物，與水中的膠體和懸浮物，尤其是重金屬污染因子產(chǎn)生絮凝作用，從而產(chǎn)生大量的污染物絮凝團(tuán)，以此使廢水中重金屬離子得到去除。出水進(jìn)入曝氣池，在曝氣池中進(jìn)行曝氣，將水中的Ｆｅ２＋氧化為Ｆｅ３＋，發(fā)生Ｆｅｎｔｏｎ反應(yīng)Ｆｅ－＋Ｈ２Ｏ２→ＯＨ－＋ＨＯ－＋Ｆｅ３＋增加沉降性能。曝氣池出水自流進(jìn)入絮凝反應(yīng)池，投加ＰＡＭ絮凝劑，攪拌后使生成的顆粒絮凝成較大的絮體，進(jìn)入斜板沉淀池進(jìn)行泥水分離，上清液自流至清水池暫時(shí)儲(chǔ)存，隨時(shí)滿足生產(chǎn)工序的用水需求，污泥經(jīng)過壓濾系統(tǒng)壓濾處理，泥餅送旋渦爐處理。

３.２ 工藝流程

１０９廢水處理廠和東山廢水處理廠經(jīng)過化學(xué)法處理重金屬后的出水達(dá)到與整廠雨水、部分生活廢水在廢水調(diào)節(jié)池中均質(zhì)均量，總水量小于１００ｍ３／ｈ，該部分經(jīng)過提升泵提升至ｐＨ調(diào)節(jié)池，通過投加ＮａＯＨ調(diào)節(jié)ｐＨ值出水進(jìn)入電化學(xué)系統(tǒng)深度處理，電化學(xué)重金屬深度處理系統(tǒng)利用高頻脈沖電流，發(fā)生電解凝聚、電解氣浮以及電解氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生一系列多核羥基絡(luò)合物及氫氧化物，與水中的膠體和懸浮物，尤其是重金屬污染因子產(chǎn)生絮凝作用，從而產(chǎn)生大量的污染物絮凝團(tuán)，以此使廢水中重金屬離子得到去除。出水進(jìn)入曝氣池，在曝氣池中進(jìn)行曝氣，將水中的Ｆｅ２＋氧化為Ｆｅ３＋，增加沉降性能；曝氣池出水自流進(jìn)入絮凝反應(yīng)池，投加ＰＡＭ絮凝劑，攪拌后使生成的顆粒絮凝成較大的絮體，進(jìn)入斜板沉淀池進(jìn)行泥水分離，上清液自流至清水池暫時(shí)儲(chǔ)存以進(jìn)入下一處理單元，污泥經(jīng)過壓濾系統(tǒng)壓濾處理，泥餅送旋渦爐處理。廢水處理總站工藝流程見圖１。

３.３ 電化學(xué)系統(tǒng)重金屬去除率

電化學(xué)系統(tǒng)重金屬去除率如表２所示。

３.４ 電化學(xué)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用

３.４.１ 電和極板費(fèi)用

電及極板費(fèi)用見表３。

３.４.２ 其它設(shè)備動(dòng)力費(fèi)用

其他設(shè)備耗電量約為１２０ｋＷｈ，電費(fèi)單價(jià)：按０.６元／度取值，其它設(shè)備動(dòng)力費(fèi)用折合處理成本：０.７２元／ｍ３。

３.４.３ 藥劑費(fèi)用

藥劑費(fèi)用見表４。

工程運(yùn)行費(fèi)用＝電和極板費(fèi)用＋其他設(shè)備動(dòng)力費(fèi)用＋藥劑費(fèi)用

＝（１.４３～１.９２）＋０.７２＋０.０８

＝２.２３～２.７２

電化學(xué)運(yùn)行費(fèi)用為２.２３～２.７２元／ｍ３

４、應(yīng)用效果與分析

４.１ 目前運(yùn)行狀態(tài)

出水水質(zhì)滿足《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ＧＢ２５４６６－２０１０）和《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ＧＢ２５４６７－２０１０）中相關(guān)排放限值標(biāo)準(zhǔn)，具體見表５。廢水處理廠升級(jí)改造工程處理后的出水全部回收，做到零排放，污泥經(jīng)過壓濾系統(tǒng)壓濾處理，泥餅送旋渦爐處理。

４.２ 環(huán)境效益

廢水處理廠升級(jí)改造采用電化學(xué)處理工藝處理廢水，污染物每年消減量如表６，表７，表８所示，環(huán)保效益顯著。

電化學(xué)處理工藝技術(shù)應(yīng)用大大減少污染物的產(chǎn)出量，降低水中污染物含量，減少對(duì)環(huán)境存在的安全隱患。廢水深度處理后可用于生產(chǎn)使用，同時(shí)可以進(jìn)一步回收廢水中的有價(jià)金屬，其中含鋅物料可以直接返回配料。

５、結(jié)語

廢水處理廠升級(jí)改造工程采用末端廢水采用電化學(xué)處理工藝，使廢水處理廠出水達(dá)到《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ＧＢ２５４６６－２０１０）車間排放口標(biāo)準(zhǔn)的要求，廢水深度處理后，減少污染物的產(chǎn)出量，降低水中污染物含量，保障生產(chǎn)過程中廢水的有效處理和回用，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境存在的安全隱患。污泥經(jīng)過壓濾系統(tǒng)壓濾處理，可以進(jìn)一步回收其中的有價(jià)金屬，其中含鋅物料可以作為熔劑重新配入，直接送旋渦爐處理，不造成二次污染。該技術(shù)應(yīng)用保證水處理廠能在安全、高效、可靠的狀態(tài)下運(yùn)行，環(huán)境效益和社會(huì)效益顯著提高。（來源：中冶葫蘆島有色金屬集團(tuán)有限公司，葫蘆島環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站）