有色金屬工業(yè)企業(yè)初期雨水收集與處理淺析

(中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西 南昌 330031)

初期雨水指降雨后產(chǎn)生的攜帶污染物質(zhì)并超過排放標(biāo)準(zhǔn)的前期雨水。有色金屬工業(yè)企業(yè)的礦物破碎、礦倉、干燥、熔煉、制酸、煙塵和廢酸處理污泥庫等生產(chǎn)區(qū)可能受重金屬和酸污染的場地，其在降雨初期的徑流水含重金屬和酸的濃度較高，按規(guī)定應(yīng)進(jìn)行收集處理[1]。本文根據(jù)作者多年的有色金屬工業(yè)企業(yè)的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，針對有色金屬工業(yè)企業(yè)的初期雨水收集與處理進(jìn)行系統(tǒng)性的介紹。

1 初期雨水收集

1.1 收集范圍

雨水排水一般分為初期雨水和后期雨水。初期雨水指降雨后產(chǎn)生的攜帶污染物質(zhì)并超過排放標(biāo)準(zhǔn)的前期雨水，需要進(jìn)行收集處理。后期雨水是相對初期雨水而言的，指初期雨水之后的雨水，視為基本干凈，不再收集，可直接排至外部雨水管網(wǎng)。

另外，為防止突發(fā)性重大事故狀態(tài)時(shí)污染物進(jìn)入江、河、湖、海等水體，導(dǎo)致水體污染事故，應(yīng)對泄漏的有毒有害物料和受污染的消防水等事故水進(jìn)行妥善收集和處置[2]。

對于有色金屬工業(yè)企業(yè)，廠區(qū)一般按功能布置區(qū)分為廠前區(qū)和生產(chǎn)區(qū)。廠前區(qū)主要設(shè)置生活、辦公等相對潔凈的功能設(shè)施；生產(chǎn)區(qū)主要為工藝生產(chǎn)設(shè)施，如礦物破碎、礦倉、干燥、熔煉、制酸、煙塵處理和廢酸廢水處理等等。一般初期雨水收集范圍僅考慮生產(chǎn)區(qū)域。

1.2 收集方式

初期雨水收集需要結(jié)合事故水收集和后期雨水排放等統(tǒng)一考慮，常采用有組織重力流排水系統(tǒng)。一般可分為末端統(tǒng)一收集和區(qū)域單獨(dú)收集兩種方式。

1.2.1 末端統(tǒng)一收集

末端統(tǒng)一收集是在全廠雨水排水管網(wǎng)末端設(shè)置一個(gè)初期雨水收集池（含事故水池）和切換閥組，通過末端閥組切換實(shí)現(xiàn)初期雨水（事故水）的收集和后期潔凈雨水的排放，具體示意如圖1。

圖1 末端統(tǒng)一收集示意圖

該方式適用于廠區(qū)面積較小，場面污染區(qū)域較集中的場合。其優(yōu)點(diǎn)是管網(wǎng)系統(tǒng)簡單、投資較省、運(yùn)行管理方便。缺點(diǎn)是收集池的布置位置較局限，同時(shí)不同區(qū)域的初期雨水徑流時(shí)間不同，導(dǎo)致遠(yuǎn)端污染區(qū)的初期雨水還未達(dá)到收集池，就被近端的污染區(qū)后期潔凈雨水充滿，初期雨水收集不充分，分流效果稍差。

1.2.2 區(qū)域單獨(dú)收集

區(qū)域單獨(dú)收集是在每個(gè)場面污染區(qū)域附近單獨(dú)設(shè)置初期雨水收集池和切換閥組，通過閥組切換實(shí)現(xiàn)各區(qū)域初期雨水的收集和后期潔凈雨水的排放。結(jié)合事故水的收集，區(qū)域單獨(dú)收集又可分為兩種形式，具體示意如圖2和圖3。

圖2 區(qū)域單獨(dú)收集示意圖1

圖3 區(qū)域單獨(dú)收集示意圖2

圖2中事故水與初期雨水一樣采用區(qū)域單獨(dú)收集方式，圖3中事故水采用的是末端統(tǒng)一收集的方式，圖2相比圖3的事故水池容積設(shè)置有冗余，安全性較好，但投資較大。

區(qū)域單獨(dú)收集方式適用于廠區(qū)面積較大，場面污染區(qū)域較分散的場合。其優(yōu)點(diǎn)是收集池布置位置可靠近各場面污染區(qū)域，初期雨水收集較充分，分流效果更佳。缺點(diǎn)是管網(wǎng)系統(tǒng)較復(fù)雜、投資稍高、收集池和切換閥組多、運(yùn)行管理復(fù)雜。

1.3 收集容積

有色金屬工業(yè)企業(yè)初期雨水收集池容積應(yīng)按可能產(chǎn)生污染的區(qū)域面積和降雨量計(jì)算確定，可按下式計(jì)算：

Vy=1.2 F·I×10-3

式中：Vy——初期雨水收集池容積（m3）；

F——受污染的場地面積（m2）；

I——初期雨水量（mm）；

初期雨水量需要考慮場地污染輕重、沖洗難易程度、暴雨強(qiáng)度、徑流集水時(shí)間等因素，一般按10mm～15mm的降雨量，雨季采用低限，旱季采用高限。重有色金屬冶煉、加工、再生企業(yè)可按15mm計(jì)算，輕金屬冶煉或加工企業(yè)可按10mm計(jì)算，稀有金屬及產(chǎn)品制備企業(yè)可按10mm～15mm計(jì)算。

同時(shí)，初期雨水收集池的容積設(shè)計(jì)還需要結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)要求。例如根據(jù)廣西重金屬企業(yè)環(huán)境整治工作要求，規(guī)定收集池的有效容積為40mm降雨量與廠區(qū)（原材料+生產(chǎn)區(qū)+產(chǎn)品區(qū)）面積的乘積。

2 初期雨水處理

2.1 初期雨水水質(zhì)及處理規(guī)模

初期雨水的水質(zhì)與工廠類型、廠區(qū)污染程度、降雨歷時(shí)、降雨強(qiáng)度等相關(guān)，表1為某銅冶煉廠的初期雨水監(jiān)測數(shù)據(jù)。

表1 初期雨水水質(zhì)表

初期雨水處理規(guī)模一般按照收集的初期雨水在3日～5日內(nèi)全部利用或處理完畢的要求進(jìn)行確定。

2.2 初期雨水處理工藝

初期雨水處理工藝應(yīng)根據(jù)其水質(zhì)情況通過試驗(yàn)確定，受重金屬污染的初期雨水處理工藝可采用中和法、石灰-鐵鹽法、電化學(xué)法以及重金屬捕集劑法等[3]。

針對有色金屬工業(yè)企業(yè)，初期雨水中的重金屬離子濃度一般較低，較常用的處理方法為重金屬捕集劑法，工藝流程為“中和+重金屬捕集類藥劑混合反應(yīng)+絮凝沉淀+過濾”。重金屬捕集類藥劑種類繁多，例如：生物制劑、納米鐵、DTCR、HMC-M1等等，具體工藝流程可根據(jù)各類藥劑反應(yīng)要求和特性微調(diào)[4]。

初期雨水處理工藝的選擇還需要根據(jù)藥劑來源及其價(jià)格、地方條件、處理后水質(zhì)的要求等因素，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。下面以生物制劑為重金屬捕集劑、以《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25467－2010）表2規(guī)定的水污染物直接排放限值要求為例（主要出水水質(zhì)指標(biāo)見表2），工藝流程簡述如下。

表2 出水水質(zhì)表

初期雨水收集池中的初期雨水經(jīng)雨水提升泵加壓輸送至生物制劑絡(luò)合反應(yīng)池，在絡(luò)合反應(yīng)池內(nèi)加入生物制劑溶液充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)；出水自流至水解反應(yīng)池，同時(shí)加入NaOH溶液；NaOH溶液的投加量由水解反應(yīng)池出口處的pH計(jì)自動(dòng)控制。水解反應(yīng)池出口處溶液pH設(shè)定值為9.0。出水再進(jìn)入絮凝池，同時(shí)投加PAM凝聚劑，經(jīng)混合絮凝加大絨花后的污水自流至斜板沉降池澄清，上清液自流至中間水池，再通過水泵加壓送至懸浮填料過濾器過濾，濾后液自流至pH調(diào)節(jié)池調(diào)整pH值后再進(jìn)入產(chǎn)水池，處理后水回用于生產(chǎn)或外排。斜板沉淀池底部污泥及懸浮填料過濾器排污水排至集泥池，經(jīng)泵提升送至污泥脫水工序。工藝流程示意如圖4。

圖4 初期雨水處理工藝流程示意圖

3 結(jié)語

有色金屬工業(yè)企業(yè)初期雨水收集與處理既要滿足國家規(guī)程規(guī)范，也需要達(dá)到當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)要求，同時(shí)結(jié)合具體項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行具體分析。只有通過合理的確定污染區(qū)域面積和收集池容積，選擇合適的初期雨水收集方式以及處理工藝，才能更準(zhǔn)確、更有效的做到初期污染雨水收集處理、后期潔凈雨水外排。