典型冶煉廠廢水深度處理及零排放工藝設計研究

(新疆維吾爾自治區環境保護科學研究院，新疆 烏魯木齊 835001)

隨著近幾年國家對于環保事業的大力支持，各項環保監督制度相應出臺，政府方面嚴格審查違規排污操作，零排放在此時作為一個最優選擇出現在各位企業整改的考慮范圍之內。冶金業在現如今的大環境下本身就存在較多的爭議，因其產生的工業污水具有產量巨大，種類多樣，水質復雜多變難處理等特點，故針對冶煉廠所產生的廢水需采取更有實效性，高效率的處理工藝來進行深度的處理以達國家排放標準。

膜處理技術作為一種新型集分離凈化、濃縮提純的水處理工藝最初出現在二十世紀初并于二十年代中后期興起至今[1]。膜處理技術應用于工業污水的處理過程中，不僅工藝工程簡單易于操作，滲透液達到外排標準且廢水回用還可利用其技術特性回收有價資源[2]，真正的達到了整套工藝的零排放的終極目標。

1 廢水分類及特點

1.1 廢水類別

典型冶煉廠內需處理的廢水包括空壓機房反滲透濃水、鍋爐反滲透濃水、鈷萃取反滲透濃水、集中洗鈉廢水、黑鎳洗鈉廢水、貴金屬外排濃水、鈷萃取外排濃水、生活污水及雨水[3]。根據查閱資料及實地考察可知，主要污水段的水質如表1所示。

表1 各段廢水水質指標

經過處理后的淡水分質回用，一部分需滿足GB/T19923‐2005《城市污水再生利用工業用水水質》中規定的鍋爐補給水的要求，一部分滿足鎳車間磨浸工序要求(表2)。

表2 鎳車間磨浸工序水質要求

1.2 原水水質的特點

(1)反滲透濃水水質特點：TDS含量較高；硬度和堿度高：廢水中鈣離子、鎂離子和總堿度含量較高，若采用反滲透膜技術對其進行濃縮減量化處理，必須降低硬度和堿度；COD很低。

(2)洗鈉廢水水質特點：TDS含量極高；硬度一般而總堿度極高，總硬度在600～800 mg/L，總堿度在1876～11392 mg/L；COD含量低；黑鎳洗鈉廢水色度高，需要去除。

(3)外排廢水水質特點：Cl-和SO42-含量非常高：尤其是貴金屬外排濃水，Cl-含量超過48000mg/L，SO42-含量高達46445 mg/L；貴金屬外排濃水硬度和總堿度極高，總堿度高達36086.1 mg/L；COD含量較低[4]。

(4)生活污水及雨水，本研究按照典型的生活污水水質考慮。

2 工藝方案的確定

2.1 工藝流程及水量平衡圖

根據現有水質數據，建議工藝流程如圖1。

圖1 工藝流程圖

2.2 工藝流程說明

空壓機RO濃水、鍋爐RO濃水和鈷萃取RO濃水混合后，經高密軟化系統降低硬度和堿度，澄清箱產生的污泥被送至污泥處理系統，產生的泥餅外運處理。軟化產水經砂濾器過濾掉懸浮物后，被送至DTL-RO系統進行初步濃縮。DTL-RO系統的產水被送至混合產水池回用，濃縮液則被送至高壓DTRO系統進一步濃縮。DTRO系統的產水送至混合產水池回用，濃縮液則被送至混合產水池。

黑鎳洗鈉廢水經絮凝脫色后，與集中洗鈉廢水混合，混合廢水被送至高壓DTRO系統進行濃縮，DTRO系統產水被送至鎳車間浸磨工序回用，DTRO系統濃縮液則被送至混合濃水池。

貴金屬外排廢水和鈷車間外排廢水直接被送至混合濃水池，與反滲透濃水處理工藝的DTL-RO系統濃縮液、洗鈉廢水處理工藝的DTRO系統濃縮液混合后，經高密軟化系統降低硬度和堿度[5]，澄清箱產生的污泥被送至污泥處理系統，產生的泥餅外運處理，軟化產水被送至MVR蒸發器，實現廢水零排放[6]。

2.3 水質預測結果

表3 反滲透濃水處理系統水質預測表

表4 全廠工業污水處理系統水質預測表

3 運行費用估算

表5 廢水深度處理及零排放運行費用估算表

4 總結與展望

綜上所述，關于典型冶煉廠廢水深度處理及零排放工藝的設計研究本文結合了廢水各類別的水質特點給出了系統的深度處理工藝，RO、DTRO、DTL-RO、MVR和高密軟化等操作的有效結合，最終得到一套完整的零排放處理體系[7]，高效的將冶煉廠的廢水處理至國家污水排放標準之內。

在工藝流程運行過程中仍存在諸多不足之處，如設備清洗頻率的調節問題、廢水軟化藥劑用量問題、蒸發結晶單元的耗能問題、系統運行成本過高的問題等，這些問題都是日后所需攻克的優化項。其中MVR蒸發結晶單元的耗能問題尤為顯著也是亟待解決的問題，在科技快速發展的今天，對于MVR技術的優化也正在進行著，如大氣壓協同MVR節能機組及節能流程優化[8]、MVR技術在中藥濃縮過程中節能優化的仿真研究等都是技術進步的表現，所以唯有將能源資源化，合理化、綠色化的運用才能算得上是真正的“零排放”，不光要將工藝做到“減法操作”也要考慮低耗能低成本運行。

在今后各工藝的設計過程中以上問題都為后續更好的處理達標結果起到了指引及提醒的作用，以此為日后工藝發展的方向，這樣便能更好的推進“零排放”計劃的全面實施，完成環保任務的大目標。