冶金百科 | 有色冶金废水处理——重金属废水处理技术

2023-07-12 10:14:21 来源：中冶有色技术网

635

简介：重金属废水生物制剂法深度净化新工艺流程如图6-9所示。酸性高浓度重金属废水是冶炼企业最常见的工业废水，水量大，成分复杂。针对多金属复杂废水传统中和沉淀法稳定达标难、出水硬度高、回用难等问题，基于细菌代谢产物与功能基团嫁接技术，开发了深度净化铅、镉、汞、砷、锌等多金属离子的复合配位体水处理剂(生物制剂)，发明了重金属废水生物制剂深度净化与回用一体化工艺。通过超强配合、强化水解和絮凝分离三个工艺单元实现重金属离子和钙离子同时高效净化。

重金属废水处理技术

重金属废水生物制剂法深度处理与回用技术

重金属废水生物制剂法深度净化新工艺流程如图6-9所示。酸性高浓度重金属废水是冶炼企业最常见的工业废水，水量大，成分复杂。针对多金属复杂废水传统中和沉淀法稳定达标难、出水硬度高、回用难等问题，基于细菌代谢产物与功能基团嫁接技术，开发了深度净化铅、镉、汞、砷、锌等多金属离子的复合配位体水处理剂(生物制剂)，发明了重金属废水生物制剂深度净化与回用一体化工艺。通过超强配合、强化水解和絮凝分离三个工艺单元实现重金属离子和钙离子同时高效净化。净化后出水重金属离子浓度达到《地表水环境质量标准》(GB3838——2002)中的Ⅲ类标准限值，出水水质稳定达到国家新颁布的《铅、锌工业污染物排放标准》(GB25466——2010)。废水回用率由传统石灰中和法的50%左右提高到95%以上。该技术具有抗冲击负荷强、无二次污染的特性，且投资及运行成本低、操作简便，可广泛应用于有色冶炼等各种含重金属离子的工业废水。

重金属废水生物制剂法深度净化新工艺

围绕废水回用的目标，有色行业重金属废水的处理技术得以进一步集成与推广。中金岭南韶关冶炼厂以废水全量回用为目标，采用重金属废水生物制剂法处理技术与膜法及高效蒸法的方法相结合，成功实现了冶炼废水的“零排放”。豫光金铅集团将中南大学开发的生物制剂处理重金属废水新技术与废水膜法工艺联合应用，使净化水满足低质回用或深度回用要求，废水回用率得到进一步提高，全年减少水资源消耗53万m³，日排水量由3500m³降至900m³。生物制剂法处理重金属废水的技术已成功应用于亚洲最大的铅锌选矿厂中金岭南凡口铅锌矿，以及我国最大的锌生产基地株洲冶炼集团、最大的铅冶炼基地河南豫光金铅股份有限公司、最大的铜冶炼企业江西铜业集团，还有福建紫金铜业集团、中金岭南有色金属股份公司、西部矿业集团、湖南水口山有色金属公司以及郴州金贵银业股份公司、郴州宇腾有色金属股份公司等大型涉重金属企业100多个废水处理工程;并参与应急处理广西龙江镉污染、贺江铊污染等重大环境事件。实现年减排与回用重金属废水过亿立方米，直接减排铅、镉、汞、砷、锌等重金属400多吨。2009年被列入《国家先进污染防治示范技术名录》，是我国有色行业污染治理的重点推广技术。

重金属废水高密度泥浆法处理技术

石灰中和法被广泛应用于冶炼重金属废水的处理，工艺流程短，设备简单、成本低;但是生成的金属沉淀物沉降速度慢、结垢严重、同时产生大量的硫酸钙沉淀，其处理处置困难。常见的沉淀法有石灰乳沉淀法、石灰-铁(铝)盐法等。

北京矿冶研究总院在引进的基础上研究出高浓度泥浆法(HDS)处理废水的技术，是常规低浓度石灰法(LDS)的革新和发展。与常规低密度石灰法(LDS)相比，高浓度泥浆法(HDS)具有以下特点：①高浓度泥浆法使石灰得到充分的利用，处理同体积量废水可减少石灰消耗5%~10%;②在原有废水处理设施基础上，将常规低浓度石灰法改为高浓度泥浆法，可提高水处理能力1~3倍，且技术改造简单，改造投资小;③高浓度泥浆法产生的污泥固含量高，通常污泥固含量可达20%~30%，同常规低浓度石灰法产生固含量约1%的污泥相比，污泥体积量大幅度减小，可节省大量的污泥处理处置费用或输送费用;④高浓度泥浆法能够大大减缓设备和管道结垢，常规低浓度石灰法通常一个月停产清垢一次，高浓度泥浆法一般一年清垢一次，可节省大量设备维护费用并提高了设备的运转率;⑤常规低浓度石灰法通常采用手动操作，高浓度泥浆法可实现全自动化操作，药剂的投加更加合理、准确，可有效降低运行费用。另外，高浓度泥浆法与电石渣-铁盐法配合使用，在高浓度泥浆法除去酸性废水中80%以上重金属离子后，加入电石渣乳液和铁盐可进一步除去废水中的砷、氟、重金属离子，处理后污水用过滤器过滤除去其中的悬浮物。北京矿冶研究总院已完成了多项HDS工艺工业试验、工程设计及项目实施，如江西铜业集团公司德兴铜矿废水处理站采用HDS 工艺改造，铜化集团新桥铁矿废水处理站改造，新建葫芦岛锌厂污酸废水处理工程，德兴铜矿废水处理站改造等，废水处理系统净化水稳定达到《铅、锌工业污染物排放标准》(GB 25466—2010)的排放指标。

针对铅锌冶炼行业水资源调配控制、水重复利用、废水深度处理等需要，北京矿冶研究总院与中金岭南有色金属股份有限公司韶关冶炼厂共同成功研发出了成套的大型铅锌冶炼企业节水技术———酸性废水高浓度泥浆法处理技术和重金属废水膜法组合工艺深度处理技术，有效解决了我国在酸性重金属废水处理过程中污泥处理难、易结垢、操作维护不便、运行费用高、水回用率低等一系列共性问题。

高浓度泥浆法-膜法组合工艺的主要特点：①利用回流污泥粗颗粒化、晶体化能够增加底泥浓度、提高处理效率和防止管道设备结垢的机理，在国内首次进行了“高浓度泥浆法(HDS)”技术处理铅锌冶炼工业废水的研究和工程示范，开发出了相关的配套设备，同常规石灰法比较，可提高水处理能力1~2倍，缩小排泥体积10~20倍;②通过膜材料筛选和工艺集成优化，研发出了物化-膜法组合工艺深度处理铅锌冶炼废水技术，出水水质达到工业用新水要求;③采用“源头控制一过程调控一末端治理”相结合的方式，研究出大型铅锌冶炼企业“分质供水、水质安全保障和污水深度处理回用”综合节水集成技术，大幅提高了工业水重复利用率，显著地削减了污染物的排放量。

电絮凝法

絮凝是水处理过程最重要的物理化学过程之一，其中电絮凝是一种对环境二次污染较小的废水处理技术。以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生Al、Fe等离子，在经氧化过程，发展成为各种羟基配合物、多核羟基配合物以至氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。电絮凝过程一般不需要添加化学药剂，设备体积小，占地面积少，操作简单灵活，污泥量少，后续处理简单。目前，对电镀及金属冶炼行业等产生重金属含量过高的废水可采用电絮凝法处理。电解处理过程中消耗电和极板，极板易于结垢，增加能耗;处理过程中会产生氧气和氢气，溶液pH升高;极板需要定期更换，极板使用率较低;产生的渣主要为氢氧化铁和氢氧化亚铁和重金属的沉淀。

电絮凝设备依据电解及电凝聚原理，对废水中污染物有氧化、还原、中和、凝聚、气浮分离等多种物理化学作用。重有色金属冶炼废水中不但含有多种重金属离子，而且还含有大量的硫酸根离子。废水进电絮凝装置前加入硫酸亚铁。硫酸亚铁是一种絮凝剂，在碱性条件下可以和其他重金属发生共沉淀，有利于其他重金属的去除。电凝聚设备保持一定的电压、电流，在铁极板表面产生Fe²+，进人电凝聚设备的水被电解，生成初生态氧和氢，初生态的氧有极强的氧化作用，可去除废水中有机物，降低废水的COD，氢气可使污泥上浮。电凝聚设备阴极可以还原部分Pb²+、Cu2+、Zn²+;另外，Pb²+、Cu2+、Zn2+与水中OH生成氢氧化物析出沉淀。废水进入电凝聚设备前加入FeSO7HO除起到还原剂作用外，还起到无机低分子絮凝剂的作用，水解过程的中间产物与不同离子结合形成羟基多核络合物或无机高分子化合物，沉降或悬浮。铁阳极电解过程中，Fe3*参与FeSO&·7H，0水解，羟基多核配合物生成，成为活性聚凝体，对污染物进行吸附凝聚作用。电解过程中，电压达到一定值时，使水电解，生成初生态氧和氢，除对水中正、负离子起氧化和还原作用外，小气泡能吸附废水中的小絮凝物，起到气浮作用。为克服电絮凝法的不足，电凝聚设备内设置有一套自动化高效除垢装置。在处理废水过程中，除垢装置连续运转，随时清除附着在极板上的污垢，保证极板表面清洁无垢，消除了极板化(钝化)现象;同时搅动废水，保证了电解反应高效率进行。