铜冶炼企业排水系统设计探析

夏安林

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西 南昌 330031）

有色金属工业是工业生产用水的大户，年用水量约占全国工业用水总量的6.58%，年排放废水占全国废水总量的3.5%[1]。随着近年来环保形势的日益严峻，铜冶炼企业相关的行业规范条件、清洁生产标准以及其它环境保护政策不断更新，无论是现有企业还是新建企业的外排水都增加了更多的限制，甚至要求“零排放”。这也对铜冶炼企业的排水系统设计提出了更高的要求。本文根据作者多年的铜冶炼企业工程设计工作经验，就铜冶炼企业排水水质分析、系统分类以及收集处理等方面进行了分析探讨。

1 排水分析

根据铜冶炼企业产生的废水应分类收集、分质处理，实现清污分流、雨污分流的要求[2]，首先对可能产生的排水进行一个全面的分析。

1.1 雨水

铜冶炼企业的雨水排水一般分为初期雨水和后期雨水。

1.1.1 初期雨水

初期雨水指降雨后产生的携带污染物质并超过排放标准的前期雨水。

矿物破碎、矿仓、干燥、熔炼、制酸、烟尘和废酸处理污泥库等生产区可能受重金属和酸污染的场地，其在降雨初期的径流水含重金属和酸的浓度较高，应进行收集处理。表1为某铜冶炼厂干燥、熔炼、制酸场地初期雨水的径流水水质。

表1 某铜冶炼厂场地初期雨水的径流水水质

1.1.2 后期雨水

后期雨水是相对初期雨水而言的，指初期雨水之后的雨水，可直接排至外部雨水管网。

1.2 生产排水

铜冶炼企业的生产排水一般分为生产污水、生产废水。

1.2.1 生产污水

生产污水主要包括制酸系统污酸处理后液、脱硫排污水、渣缓冷场排污水、浇铸排污水，湿法车间酸雾净化塔排污水、中心化验室排出的含酸碱污水，以及硫酸等污染场地的冲洗水等。其排水来源及主要污染物如表2。

表2 产污水来源及主要污染物

1.2.2 生产废水

生产废水主要包括净循环冷却水排污水、余热锅炉排污水、化学水处理车间排污水等等。该部分废水主要污染物为SS和盐类。

1.3 生活排水

生活排水分为生活污水和生活废水。

1.3.1 生活污水

生活污水为员工日常工作生活中排放的粪便污水。主要污染物为有机物、氮、磷等营养物质，其水质特征是水质稳定但浑浊、色深且具有恶臭，呈微碱性，一般不含有毒物质，含有大量的细菌、病毒和寄生虫卵。

1.3.2 生活废水

生活废水为员工日常工作生活中排放的洗涤水。主要污染物为SS及少量的有机物、氮、磷等，其污染程度比生活污水低，水质相对更好。

2 排水系统

通过上述对各类排水水质的分析，按照分类收集、分质处理的要求，厂区排水系统一般采用雨污分流制，其中生产排水采用清污分流制。排水系统可分为雨水排水系统、生产污水排水系统、生产废水排水系统以及生活污水排水系统。

2.1 雨水排水系统

雨水排水系统需要结合初期雨水收集、后期雨水排放等统一考虑，常采用有组织重力流排水系统。

根据上述对铜冶炼企业初期雨水分析，除生活、办公等相对独立的厂前区外，其他生产区域的初期雨水需要进行收集处理。

初期雨水收集池容积应按可能产生污染的区域面积和降雨量计算确定，可按下式计算：

Vy= 1.2 F· I ×10-3

式中：Vy——初期雨水收集池容积（m3）；

F——受污染的场地面积（m2）；

I——初期雨水量（mm）；

初期雨水量需要考虑场地污染轻重、冲洗难易程度、暴雨强度、径流集水时间等因素，一般按10mm~15mm的降雨量，雨季采用低限，旱季采用高限。重有色金属冶炼、加工、再生企业可按15mm计算，轻金属冶炼或加工企业可按10mm计算，稀有金属及产品制备企业可按10mm~15mm计算。

2.2 生产污水排水系统

根据排水分析，生产污水各排水点较分散。按照分类收集、分质处理原则，常采用压力输送方式，将各排污点污水经综合管架分别送至生产污水处理站进行处理。

2.3 生产废水排水系统

生产废水主要污染物为SS和盐类，采取单独设置排水系统。根据排水点分散程度，一般采用重力流和压力输送相结合的方式送至生产废水处理站进行处理或外排。

2.4 生活污水排水系统

厂区生活污水与废水一般合并排放，在厂区内单独设置排水管网，常采用重力自流方式，经化粪池初级处理后，通过厂区生活污水排水管网排至市政污水排水管网。

3 排水处理

3.1 初期雨水处理

收集的初期雨水一般要求在3~5日内全部利用或处理完毕。针对初期雨水中的重金属离子浓度低的特点，较常用的处理方法为“重金属捕集类药剂混合反应+絮凝沉淀+过滤”。重金属捕集类药剂种类繁多，例如：DTCR、HMC-M1、生物制剂、纳米铁等等，具体工艺流程可根据各类药剂反应要求和特性微调。

3.2 生产污水处理

生产污水处理方法应根据污水量、水质、回收有价金属的形式及其利用，药剂来源及其价格、地方条件、处理后水质的要求等因素，进行技术经济比较后确定。

针对铜冶炼企业生产污水性质的特点，常采用先石膏后中和的分质处理方法：先将制酸系统污酸处理后液用于制造石膏，去除废酸中大部分硫酸和氟，再将石膏滤后液与其它污水混和进行中和处理。当前较常用中和处理工艺有：石灰法、铁盐-石灰法、电化学法、生物制剂法等[3]。

3.2.1 石灰法

石灰法是以投加石灰为主的处理重金属污水的方法。可用于去除污水中的铁、铜、锌、铅、镉、钴、砷等，以及能与OH-生成金属氢氧化物沉淀的其他重金属离子。

3.2.2 铁盐-石灰法

铁盐-石灰法是以投加铁盐和石灰使污水中的重金属离子生成难溶物质而与水分离的一种污水处理方法。可用于去除污水中的镉、六价铬、砷等，以及其他能与铁盐共沉的重金属离子。

3.2.3 电化学法

电化学法是依据电化学原理，采用铁、铝等基本材料，通过对反应槽内阴阳极极板施加直流电源，阳极溶解，从而获得对污水的电解、氧化还原、电解絮凝、气浮等处理功能的技术方法。可用于去除污水中的铅、锌、镉、砷、铜、镍、铬钒、锰、铊等重金属离子。

3.2.4 生物制剂法

生物制剂是以微生物的代谢产物或细胞组分与其他化合物进行复配，通过基因嫁接技术制备的含有大量羟基、巯基、羧基、氨基等功能基团组的复合水处理药剂，可用于去除污水中的铜、铅、锌、镉、砷、汞、镍、锑、铬、铊、铍、锰、钴、钨、钼、钙等金属离子。

处理工艺流程的选择可根据污水中重金属离子的种类、含量和回收或综合利用的方式，选用单一或组合工艺。

3.3 生产废水处理

目前应用于生产废水处理工艺有“纯碱软化澄清+多介质过滤+超滤+反渗透”、“混凝沉淀+多介质过滤+活性炭过滤+超滤+反渗透”、“混凝沉淀+多介质过滤+超滤+纳滤”等。可根据项目对生产废水的排放要求或废水回用要求，综合确定其处理方案和处理程度。

3.4 生活污水处理

厂区内生活污水一般是只经过化粪池初级处理后外排至市政污水排水管网，由城市污水处理厂统一进行生化处理。部分项目因外部管网尚未形成，或没有城市污水处理厂，则需要在厂区内设置生活污水处理站。

考虑铜冶炼厂生活污水量小，一般采用标准化、设备化、一体化的解决方案对污水进行处理，一体化生活污水生物处理技术主要包括传统活性污泥技术、生物接触氧化技术、MBBR技术、MBR技术等。

4 结束语

通过上述对铜冶炼企业的排水分析、系统梳理和处理方案的归纳，有利于更全面和系统的了解铜冶炼企业产污、排污的环节，能够更准确的按照分类收集、分质处理的要求进行排水管网的系统分类，并结合各类项目的不同要求选择相应的污废水处理方案。为类似工程设计提供了参考借鉴。