電化學廢水處理技術在冶煉廢水中的應用

　　摘 要：廢水處理站升級改造采用電化學處理工藝，使廢水處理站出水達到《鉛、鋅工業污染物排放標準》(GB25466-2010)車間排放口標準的要求。廢水 深 度 處 理 后，降低水中污染物含量，減少污染物的排放量，保障了生產過程中廢水的有效處理和回用，同時可有效降低對環境產生的安全隱患。污泥經過壓濾系統壓濾處理，可以進一步回收其中的有價金屬，其中含鋅物料可以作為熔劑重新配入，直接返回配料，不產生二次污染。

　　關鍵詞：冶煉;末端廢水;電化學處理工藝;減排;綜合回收;

　　解增光; 呂勇; 張玲 有色礦冶 2021-12-13

　　1 引 言

　　某公司主營業務是銅、鉛、鋅冶煉及其深加工產品，并綜合回收鎘、銦、金、銀，副產硫酸、硫酸銅、硫酸鋅等。為了保障生產過程中廢水的有效處理和回用，目前該公司設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廠區的廢水收集處理調度中心，收集全廠區廢水，經過處理后再統一調度回用至各生產車間。主要廢水來源為東山廢水處理站處理后排水、煉鋅工藝中焦結蒸餾系統廢水等。廢水處理總站整個處理系統處于失修狀態，構筑物池體內部污泥淤積嚴重，設備已經報廢，達不到任何處理效果，如直接回用，極易對后續生產工藝中的設備管道造成堵塞及腐蝕，影響后續生產工藝的順利進行。而廢水處理總站作為廢水處理的最后一道工序，除了進行必要的維修及設備更新外，需要改進廢水處理工藝，確保出水指標達到國家相關廢水排放標準，減少對環境存在的安全隱患。

　　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：分別為戈爾膜工藝、有機硫工藝和電化學工藝。

　　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，電化學深度處理工藝具有以下優勢：

　　(1)處理范圍廣、耐沖擊負荷強：電化學可處理多種污染物，包括鋅、砷、鉛、鎘、銅等多種重金屬;可以處理各種負荷的進水，對水力水質等條件要求不高。承受沖擊負荷的能力較強，水質水量變化時只需在前段調pH 處增加或減少堿液的投加，就 能 夠取得很好的去除效果。而戈爾膜處理系統僅為過濾裝置，本身對重金屬無去除效果，對前端化學法處理要求較高[1]。

　　(2)自動化程度高：自動化程度高，并實現遠程操作和監控，對操作人員要求不高。

　　(3)簡單操作和維護：只通過消耗電力處理污染物，無需添加其他化學藥劑，易于管理;結構簡單，維護量小;可根據實際需要，既能實現24小時連續運行，又能隨時開機停機。不同于戈爾膜過濾器的操作復雜，需定期對膜進行酸洗和堿洗。

　　(4)施工周期短，運行成本低，處理效果好：主要投資為設備 及 其 配 套 設 施，土 建 工 程 量 小，工 期 縮短，因此投資成本不高，運行中僅需電力、更換極板，無須添加其他化學藥劑，運行維護操作簡單，因此運行費用低。不同于戈爾膜過濾器需定期酸洗、堿洗，工人勞動強度較大且對工人素質要求較高，運行成本較高。

　　(5)占地面積小：以設備為主，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：對錳、鉻等重金屬去除率遠遠優于國家規定標準，所產生的污泥量較少。

　　(7)處理效果穩定：能夠保證出水穩定達標。綜合比較，并分別考察了江銅、銅陵、豫光鋅業、金利金鉛、萬洋鉛業等單位的電化學法深度處理廢水的應用業績后，優先選擇電化學法處理工藝。

　　3 電化學工藝3.1 工藝原理

　　廢 水 在 調 節 池 中 均 質 均 量 后 經 提 升 泵 提 升 至pH 調節池，通過投加 NaOH 調節pH 值，出水進入電化學系統深度處理，電化學重金屬深度處理系統利用高頻脈沖電流，發生電解凝聚、電解氣浮以及電解氧化還原反應，產生一系列多核羥基絡合物及氫氧化物，與水中的膠體和懸浮物，尤其是重金屬污染因子產生絮凝作用，從而產生大量的污染物絮凝團，以此使廢水中重金屬離子得到去除。出水進入曝氣池，在曝氣池中進行曝氣，將 水 中 的 Fe2+ 氧 化 為Fe3+ ，發生 Fenton反應 Fe- +H2O2→OH- +HO-+Fe3+ 增加沉降性能[2]。曝氣池出水自流進入絮凝反應池，投加 PAM 絮凝劑，攪拌后使生成的顆粒絮凝成較大的絮體，進入斜板沉淀池進行泥水分離，上清液自流至清水池暫時儲存，隨時滿足生產工序的用水需求，污泥經過壓濾系統壓濾處理，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過化學法處理重金屬后的出水達到與整廠雨水、部分生活廢水在廢水調節 池 中 均 質 均 量，總 水 量 小 于100m3/h，該部分經過提升泵提升至 pH 調節池，通 過 投 加NaOH 調節pH 值出水進入電化學系統深度處理，電化學重金屬深度處理系統利用高頻脈沖電流，發生電解凝聚、電解氣浮以及電解氧化還原反應，產生一系列多核羥基絡合物及氫氧化物，與水中的膠體和懸浮物，尤其是重金屬污染因子產生絮凝作用，從而產生大量的污染物絮凝團，以此使廢水中重金屬離子得到去除[3]。出水進入曝氣池，在曝氣 池 中 進行曝氣，將水中的Fe2+ 氧化為Fe3+ ，增加沉降性能;曝氣池出水自 流 進 入 絮 凝 反 應 池，投 加 PAM 絮 凝劑，攪拌后使生成的顆粒絮凝成較大的絮體，進入斜板沉淀池進行泥水分離，上清液自流至清水池暫時儲存以進入下一處理單元，污泥經過壓濾系統壓濾處理，泥餅送旋渦爐處理。廢水處理總站工藝流程見圖1。

　　3.3 電化學系統重金屬去除率

　　電化學系統重金屬去除率如表2所示。

　　3.4.2 其它設備動力費用

　　其他設 備 耗 電 量 約 為120kWh，電 費 單 價：按0.6元/度取值，其它設備動力費用折合處理成本：0.72元/m3。

　　3.4.3 藥劑費用

　　藥劑費用見表4。

　　工程運行費用=電和極板費用+其他設備動力費用+藥劑費用= (1.43～1.92)+0.72 +0.08= 2.23～2.72電化學運行費用為2.23～2.72 元/m3

　　4 應用效果與分析

　　4.1 目前運行狀態

　　出水 水 質 滿 足 《鉛、鋅 工 業 污 染 物 排 放 標 準》(GB25466-2010)和《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》(GB25467-2010)中相關排放限值標準[4]，具體見表5。廢水處理廠升級改造工程處理后的出水全部回收，做到零排放，污泥經過壓濾系統壓濾處理，泥餅送旋渦爐處理。

　　4.2 環境效益

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

　　電化學處理工藝技術應用大大減少污染物的產出量，降低水中污染物含量，減少對環境存在的安全隱患。廢水深度處理后可用于生產使用，同時可以進一步回收廢水中的有價金屬，其中含鋅物料可以直接返回配料。

　　5 結 語

　　廢水處理廠升級改造工程采用末端廢水采用電化學處理工藝，使廢水處理廠出水達到《鉛、鋅工業污染物排放標 準》(GB25466-2010)車 間 排 放 口 標準的要求，廢水深度處理后，減少污染物的產出量，降低水中污染物含量，保障生產過程中廢水的有效處理和回用，同時減少對環境存在的安全隱患。污泥經過壓濾系統壓濾處理，可以進一步回收其中的有價金屬，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。該技術應用保證水處理廠能在安全、高效、可靠的狀態下運行，環境效益和社會效益顯著提高。