銅冶煉屬高污染行業，主要表現在廢水、廢氣、廢渣等污染，其中重金屬酸性廢水對環境的污染、危害最為嚴重。其通常含有銅、鉛、鎘、汞、鉻、鋅、鎳、鈣等重金屬離子，以及硫酸、砷、氟、氯等非金屬物質。這些物質混雜在一同使酸性廢水的毒性更強。重金屬酸性廢水對環境的污染具有傳播范圍廣、持續時間長、形成的危害大且不可逆、管理本錢較高等特性。

　　甘肅某有色集團股份有限公司銅業公司(以下簡稱甘肅某銅業)作為一家大型銅冶煉老企業，目前已構成陰極銅18Mt/a、硫酸55Mt/a[折w(H2SO4)100%硫酸，下同]的生產范圍，在生產過程中產生大量酸性廢水。隨著環保形勢的日益嚴峻，甘肅某銅業為完成綜合管理及“零”排放目的，與江蘇銘盛環境設有限公司合作，結合生產實踐、在石灰-鐵鹽法的根底上實施理論研討，經過改造制定完成了一套實在可行的酸性廢水處置系統，完成了酸性廢水處置后水質完整達標回用。

　　1、酸性工業廢水處理辦法引見

　　目前銅冶煉行業含砷酸性廢水的處置技術主要分為化學法、物化法和生化法3大類?；瘜W法包括化學沉淀法、絮凝沉淀法等。其中化學沉淀法是目前效果最好、應用最廣的辦法[5]。甘肅某銅業采用化學沉淀法處置含砷酸性廢水。其主要原理是往廢水中添加堿(通常是氫氧化鈣)提升其pH值，應用鈣離子與水中砷反響生成亞砷酸鈣、砷酸鈣鹽沉淀物，再經沉淀、過濾等工藝別離，可除去大局部砷。

　　化學反響方程式如下：

　　該辦法可除去大局部砷、氟和重金屬離子，但泥渣沉淀遲緩，難以將廢水直接凈化至排放規范(通常砷含量超標)。所以還需在中和沉淀后參加含Fe3+，Fe2+，Al3+和Mg2+等離子鹽類，并用堿(通常是氫氧化鈣)調至恰當pH值，使其構成氫氧化物膠體吸附并與廢水中的砷反響，生成難溶鹽沉淀而被除去(以鐵鹽為例)。其詳細辦法有，石灰-鋁鹽法、石灰-高鐵法、石灰-鐵鹽法等?；瘜W反響方程式如下：

　　2、酸性廢水處置狀況

　　2.1 酸性廢水組成

　　由于銅原料來源復雜，原料礦中砷及其他雜質含量高，造成廢水中砷、銅、鉛等雜質含量較高。甘肅某銅業酸性廢水主要來源于：

　　1)A類：制酸系統廢酸、電除霧器沖洗液、電解廢液等各類酸性冷凝液、吸收液。該類廢水重金屬污染物含量較高，且酸性很強。

　　2)B類：硫酸系統生產過程中對冶煉煙氣實施洗濯凈化產生的廢水。該類廢水含有較多重金屬污染物及懸浮物、固態渣，且酸性較強。

　　3)C類：硫酸系統初期雨水、空中及設備沖洗水等。該類廢水重金屬污染物較低，酸性較弱。

　　甘肅某銅業酸性廢水水質狀況見表1。

　　2.2 酸性廢水處置工藝

　　甘肅某銅業現有生產廢水主要包括中性廢水及酸性廢水。其中，酸性廢水主要來自于硫酸車間、綜合車間、電解車間外排酸性廢液。酸性廢水處置系統原采用石灰-鐵鹽法工藝流程，完成了酸性廢水的達標排放。其工藝流程表示見圖1。

　　一段中和—沉淀—壓濾流程：各工序酸性廢水搜集至調理池中混合平均，經酸性廢水提升泵送至中和槽，投加石灰乳攪拌充沛反響，調理廢水pH值為10.5；中和槽出水自流至氧化槽，經充沛曝氣氧化后進入中間池。中間池配置攪拌、曝氣安裝，避免污泥沉降梗塞中間池，并實施補充氧化。用壓濾機對中間池污水實施壓濾脫渣，濾后液自流至1均化池(二段工序)，濾渣即中和渣(砷、銅等重金屬渣和石膏混合渣)送至固體危廢中心堆存。

　　二段鐵鹽—沉淀—壓濾流程：一段中和沉淀可將大局部重金屬脫除(砷脫除率大于90%，銅脫除率大于95%)。一段壓濾機濾后液(清液)自流至1#均化池，同時投加鐵鹽(七水硫酸亞鐵)并曝氣反響，反響后進入2#均化池，調理廢水pH值為9.0。2#均化池出水經一級膜過濾器實施固液別離，底流污泥經壓濾機壓濾脫水。污泥脫出濾液(未達標)回流至1#均化池繼續處置，濾渣主要為砷渣，送至固體危廢中心堆存。濾后液(上清液)經緩沖槽進入曝氣池，經充沛曝氣反響后，進入二級膜過濾器實施固液別離。底流污泥經壓濾機壓濾脫水，脫出液回流至1#均化池繼續處置、濾渣送至固體危廢中心堆存。二級膜濾后液(上清液)經在線監測后自流至上清液池，達標后進入回用水池回用。

　　當在線監測系統發現數據異常時，啟動系統應急處置流程。暫停一段流程，并將2#均化池出液、二級膜濾后液、上清液池污染液回流至1#均化池重新實施二段流程直至達標。

　　2.3 酸性廢水處置存在的問題

　　甘肅某銅業原酸性廢水處置系統于2011年6月改造完成并投入運用，采用石灰-鐵鹽法處置酸性廢水，設計處置才能為960m3/d，可以滿足當時企業的實踐生產需求。隨著近幾年火法冶煉系統、制酸系統產能增加，酸性廢水產量明顯增加，原酸性廢水處置系統呈現了一系列問題。近年來環保形勢愈發嚴峻，如何確保酸性廢水處置后連續穩定達標成為急需處理的難題。原酸性廢水處置系統主要存在的問題有：

　　1)設備老化，毛病頻繁，運轉效率低。近幾年因由于設備老化，設備毛病率增高，污水處置系統作業率明顯缺乏，處置才能遠達不到設計的960m3/d。一段石灰中和工序機械驅動立式壓濾機(型號為BAZG-25)毛病率高、過濾量嚴重缺乏，限制廢水處置才能。二段膜過濾器膜袋發作走漏時，生產人員未及時發現處置，形成上清液池及回用水池污染，進而污染整個回用水系統，嚴重影響廢水指標的穩定控制。

　　2)均化池藥劑混合不平均，反響時間缺乏。原有均化池分為1#、2#兩個均化池，壓濾機濾后液進入1#均化池，鐵鹽由1#均化池投加。正常生產中，先處置2#均化池廢水，再將1#均化池廢水送入2#均化池繼續處置?，F有形式存在藥劑投加混合不平均、反響時間缺乏等問題，影響藥劑的運用效率。為保證廢水處置效率與指標合格，只能過量添加鐵鹽。藥劑運用量增大、廢渣量增加，形成廢水處置本錢升高、指標動搖的惡性循環。

　　3)工藝流程難以順應新的生產形式。隨著甘肅某銅業產能的提升，外排廢酸雜質離子富集，調理池廢酸中ρ(As)最高可達8g/L，嚴重影響了酸性廢水處置系統運轉指標。原有工藝流程難以順應重生產形式帶來的變化，酸性廢水處置系統水質指標動搖較大。

　　3、酸性廢水處置技術改良

　　針對原廢水處置系統存在的問題，甘肅某銅業主要從設備設備、工藝技術2個方面實施改造，制定相應的完善措施，保證處置后廢水可回用。

　　3.1 設備設備改造

　　對一段中和工序壓濾機實施改換，將原有機械驅動立式壓濾機改換為全自動立式壓濾機(型號為HVPF-40)。理論證明，該設備應用于廢酸中和液脫水操作有較大優勢。其對粒徑小、黏度大的物料過濾效果好，且有高效洗濯功用。立式壓濾機壓差較大，可完成快速成餅、強力吹干，可疾速得到水分很低的濾餅。該壓濾機徹底處理了一段中和工序處置量缺乏、處置效果差的問題。在二級膜過濾器后增加一道膜過濾器，從而有效處理了因膜袋走漏而形成的一系列問題。

　　3.2 工藝技術改良

　　分離甘肅某銅業石灰-鐵鹽法處置含砷酸性廢水工藝運轉狀況，并剖析其脫砷機理，對二段鐵鹽過濾工序實施改良。經過參加氧化劑，促進藥劑中Fe2+轉化為Fe3+，酸性廢水中As3+轉化為As5+，生成具有較小溶解度的砷酸鐵、砷酸亞鐵渣沉淀，以提升除砷效果。

　　經過對現有生產工藝和廢水處置工藝的研討和剖析，甘肅某銅業設計了1套石灰-鐵鹽+雙氧水的廢水處置工藝。該工藝經過小試和中試擴展實驗研討。研討結果標明：石灰-鐵鹽+雙氧水處置工藝能確保廢水連續穩定達標排放。該技術和原廢水處置工藝有一定的重合度，無需對設備實施大面積改造，操作條件溫和，操作工序簡單。

　　3.3 施行狀況

　　經討論研討，石灰-鐵鹽+雙氧水處置工藝技術改造如下：

　　1)一段鐵鹽+雙氧水改造是在壓濾機濾后液管道上加裝1個容積為8m3的1#反響槽。在該反響槽內投加鐵鹽及雙氧水，并裝置了曝氣管道，使藥劑充沛混合后進入1#均化池。同時在1#均化池入口增加鐵鹽應急投加口，確保一段鐵鹽+雙氧水工序后的水質到達控制請求。在二級膜過濾器后增加1套膜過濾器(三級膜)，并將一、二、三級膜過濾器底流污泥脫出濾液(未達標)回流至該反響槽中)，避免底泥脫出液進入均化池，影響均化池水質控制。為增加藥劑反響時間，該反響槽采用下進上出的進液方式。1#反響槽工藝流程表示見圖2。

　　2)二段鐵鹽+雙氧水改造是將緩沖槽改造為2#反響槽，并增加鐵鹽、雙氧水投加安裝及曝氣管道。改造后酸性廢水處置工藝流程見圖3。

　　3.4 改造后效果

　　改造后廢水處置才能到達960m3/d，完整滿足企業的實踐生產需求。酸性廢水處置后到達GB25467—2012《銅、鎳、鈷工業污染物排放規范》，系統出水ρ(As)低于0.5mg/L，全部回用于循環水系統補水、石灰乳制備等生產，完成了廢水“零”排放的目的。廢水處置本錢比原工藝降低20%；相較于原處置工藝，石灰-鐵鹽+雙氧水法具有以下優點：

　　1)有效提升了鐵鹽應用率，減少了鐵鹽運用量，降低了濾渣產生量，提升了除砷效果。

　　2)操作便當、易于施行，對環境友好，無二次污染。

　　3)提升了沉淀效率、除砷穩定性和水質達標率，減輕了企業的環保壓力。

　　4、結語

　　石灰-鐵鹽+雙氧水處置工藝有效處理了銅業公司含砷酸性廢水處置存在的問題，提升了硫酸亞鐵的應用率，提升了除砷效果，保證了廢水處置系統長期高效穩定運轉。廢水處置后(ρAs)低于0.5mg/L，全部回用于生產安裝。另外，產生的砷渣中砷元素為毒性較小的五價砷酸鹽，其毒性浸出濃度小于5mg/L，可平安堆存于渣庫內。