电化学深度处理技术在铅冶炼废水处理中的应用

唐 剑

（湖南水口山有色金属集团公司，湖南常宁 421513）

电化学深度处理技术在铅冶炼废水处理中的应用

唐 剑

（湖南水口山有色金属集团公司，湖南常宁 421513）

介绍了某铅冶炼厂铅冶炼废水电化学处理系统的技术原理、工艺流程和运行情况。电化学技术在处理铅冶炼废水过程中稳定可靠，效果良好，重金属有害元素铅、镉、砷各项指标均达到《铅锌工业污染物排放标准》（GB25466－2010）中的规定。作为一种新型的环境友好型水处理技术，其在硫酸工业废水处理中有着很好的应用和推广前景。

铅冶炼；废水；电化学；应用

某铅冶炼厂100 kt／a粗铅工程原采用氧气底吹熔炼－鼓风炉还原炼铅法，配套了400 m3／d的酸性污水处理站、600 m3／d的综合废水处理站，这两套废水处理系统都是采用传统的化学法和物理法相结合的工艺。该工艺操作复杂且存在许多不可控制的因素，废水处理效果一直不太理想，重金属污染物难以达标排放。不仅严重污染环境，也造成大量重金属资源的流失与浪费。2011年，该厂与某环保公司合作，新建了一套1 000 m3／d的铅冶炼废水电化学深度处理系统，经过近5 a时间的摸索，铅冶炼废水电化学深度处理系统运行稳定可靠，处理效果良好。

1 电化学系统工作原理［1］

电化学系统采用电能代替昂贵的化学试剂，能够同时去除水中的重金属、悬浮固体和其它多种污染物。

电化学法通过给多块钢板加直流电，在钢板之间产生电场，使待处理的水流入钢板的空隙。在该电场中，通电的钢板会有一部分被消耗而进入水中。电场中的离子与非离子污染物被通电，并与电场中电离的产物以及消耗进入水中的钢板发生反应。在此过程中，各种离子相互作用的结果，通常是以其最稳定的形式结合成固体颗粒，从水中沉淀出来。

概括来说，在电化学反应器的电解过程中，一般可简单描述为产生四种效应，即：电解氧化、电解还原、电解絮凝和电解气浮。

1.1 电解氧化

电解过程中的氧化作用可以分为直接氧化和间接氧化。前者即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化；后者利用溶液中的电极电势较低的阴离子，例如OH－、Cl－，在阳极失去电子生成新的较强的氧化剂的活性物质Cl2等，利用这些活性物质使污染物失去电子，起氧化分解作用。

1.2 电解还原

电解过程中的还原作用也可以分为两类。一类是直接还原，即污染物直接在阴极上得到电子而发生还原反应；另一类是间接还原，污染物中的阳离子首先在阴极得到电子，使得电解质中高价或低价金属阳离子在阴极得到电子直接被还原为低价阳离子或金属沉淀。

1.3 电解絮凝

可溶性阳极通以直流电后，阳极失去电子后，形成金属阳离子，与溶液中的OH－生成金属氢氧化物胶体絮凝剂，吸附能力极强，将废水中的污染物质吸附共沉而去除。

1.4 电解气浮

电解气浮是对废水进行电解，当电压达到水的分解电压时，在阴极和阳极上分别析出氢气和氧气。气泡尺寸很小，分散度高，作为载体粘附水中的悬浮固体而上浮，这样很容易将污染物质去除。电解气浮既可以去除废水中的疏水性污染物，也可以去除废水中的亲水性污染物。

2 工艺流程

该厂铅冶炼废水电化学深度处理系统工艺流程如图1所示。

图1 电化学深度处理系统工艺流程

电化学法过程中电解反应的产物只是离子，不需要投加任何氧化剂或还原剂，对环境不产生或很少产生污染，被认为是一种环境友好水处理技术。电化学法具有很多的优点，如：（1）设备简单，占地面积少，设备维护简单；（2）电化学过程中不需要添加任何化学药剂，产生的污泥量少，且污泥的含水率低，易于处理；（3）操作简单，只需要改变电场的外加电压就能控制运行条件的改变，很容易实现自动化控制。

3 关键工艺参数

电化学铅冶炼废水处理系统关键工艺参数为：

1.电化学系统进水不能有有机类和油性物质，不能单进预处理后酸性污水，超标综合废水和预处理后酸性污水进水量控制在1.5倍以上。

2.电化学系统进水pH值控制在9～10，pH值不合格在均化池调节。

3.当发现电解水呈黄色时，立即打开事故池阀门再度处理，电解1 min左右水质呈绿色或墨绿色即可关闭事故池阀门。

4.当电流值低于700 A时，需更换极板，一般周期为7 d，每次关机要求开启反应器海底阀排空，每天至少排空一次，极板箱每天定时清理一次。

5.絮凝剂的投入量为3‰，机器设备设定为12 r／min，絮凝搅拌池搅拌机的转速从第一级进水到第三级出水转速分别为14 r／min、7 r／min、6 r／min，在搅拌池通过肉眼可以看到明显的颗粒絮体。

6.斜板沉淀池行车吸泥机每30 min刮泥一次，每次关机和开机都要将行车吸泥机运行3趟，保证进水后斜板底部不会沉泥。

4 运行情况

该厂铅冶炼废水电化学深度处理系统运行5 a后，重金属有害元素铅、镉、砷各项指标均达到《铅锌工业污染物排放标准》（GB25466－2010）中的规定。市环保局、公司环保部、厂安环科及生产车间多次对电化学深度处理情况进行监控取样化验分析，电化学处理前后各项指标日均情况见表1。由表1可见，铅冶炼废水电化学深度处理系统运行稳定，处理效果良好，铅冶炼废水经电化学深度处理系统处理后，铅、镉、砷日平均脱除效率为81.3%、98.8%、98.3%。此系统的运行不但避免了重金属离子对水体的污染，而且无需投加任何氧化剂或还原剂，大部分的重金属可以得到回收利用。按该厂铅冶炼系统废水量750 m3／d、年运行时间330 d核算，则每年可回收金属铅420.75 kg／a、金属镉611.325 kg／a、金属砷1 133.55 kg／a，直接经济效益可观。

表1 电化学处理前后各项指标日均情况

5 结 语

电化学技术对含多种重金属的铅冶炼废水进行处理，废水可以全面达标排放。作为一种新型的环境友好型水处理技术，其在硫酸工业废水处理中有着很好的应用和推广前景。但仍存在以下问题有待解决：

1.极板消耗大，平均一周更换一次极板，一次更换100块，月成本消耗69 630元，较以前传统处理法月成本消耗74 615元有一定节省，但有待进一步控制。

2.确保处理后的指标往往产生的污泥量大于原有压滤系统的负荷，两系统水量平衡问题有待解决。

3.污泥中的有害重金属物质的回收和处置问题因该厂附近无有资质单位，所以没有彻底解决，只能部分回炉闭路循环，部分送到附近填埋场进行固化填埋开路处理。

［1］ 谭自强，王强，杨传根，等.电化学法在电镀废水综合处理中的应用［A］.许友泽，柴立元，胡军，等.2010重金属污染综合防治技术研讨会论文集［C］.长沙：中国环境科学学会，2010.246－247.

The Deep Electrochem ical Processing Technology in the Application of Lead Smelting W aste W ater Treatment

TANG Jian
（Hunan Shuikoushan NonferrousMetals Group Co.，Ltd.，Changning 421513，China）

The technical principle，process flow and operation of the electrochemical treatment system of lead smelting wastewater in a lead smelter are introduced.The electrochemical technology is stable and reliable in the process of lead smelting wastewater treatment.The results show that the harmful elements of lead，cadmium and arsenic of heavymetals are all up to the emission standard of pollutants for lead and zinc industry（GB25466－2010）.As a new type of environment－friendly water treatment technology，it has a good application and promotion panorama in the treatment of sulfuric acid industrial wastewater.

lead smelting；waste water；the electrochemical；application

X758

A

1003－5540（2017）01－0066－02

2016－09－15

唐 剑（1985－），男，工程师，主要从事冶炼烟气制酸、污水处理和有色冶金分析技术工作。