有色冶炼企业雨水综合治理利用改造实践

欧春华，吴奂，刘硕

（1.中机国际工程设计研究院有限责任公司，湖南长沙 410021；2.湖南有色金属研究院有限责任公司，湖南长沙 410100）

初期污染雨水主要是污染区域降雨初期产生的雨水，宜取一次降雨初期15～30 min的雨量或降雨初期20～30 mm厚度的雨量[1]。后期雨水是指初期污染雨水之后产生的雨水。有色冶炼企业收集的雨水特别是初期雨水中含有铅、锌、砷、镉等多种重金属成分。这些重金属成分主要来自于冶炼过程中产生的飞散降落到屋面或周围道路上的含重金属的烟尘、水蒸气，以及在堆放和倒运过程中向周边扩散的冶炼物料中的重金属。重金属污染物随降雨进入雨水中，形成地表径流，如不经处理直接排放，会转移到地表水、土壤和地下水，对环境造成严重污染，使我国原本贫乏的水资源变成不可重复利用资源，并成为国家经济建设发展的瓶颈。

4)果皮底色。苹果成熟时，果皮的颜色可作为判断果实成熟度的标志之一。未成熟果实的果皮中有大量的叶绿素，随着果实的成熟，叶绿素逐渐分解，果皮底色由深绿色逐渐转为黄绿色可以作为果实成熟的标志。借助标准比色卡、色差仪或经验，可以根据果皮底色来判断成熟度，以便适时采收。

某铜铅锌冶炼企业始建于20世纪50年代。由于生产布局相对凌乱，雨水管网和污水管网规划、建设无序，导致该企业无法做到的雨污分流。雨季时，雨水被收集后排入生产废水处理系统，该企业需要花费极大的成本对雨污混合的废水进行处理。同时，溢流或未被收集的雨水携带着大量重金属污染物，未经处理直接排放，形成径流后进入下游水体，对区域地表水、地下水和土壤造成污染。为响应国家产能合并、技术和环境升级、节水减排等政策，该企业2018年开始结合自身生产现状进行工艺、技术、设备的升级改造，并针对生产过程中暴露出来的环境问题陆续实施了环保设施改造，其中就包括了雨水系统的改造。本文拟针对该企业初期雨水、后期雨水分类收集和处理的改造思路以及有效控制雨水中重金属排放的改造方案进行分析，探讨有色冶炼企业雨水综合治理和节水减排的实践成效。

1 改造前雨水系统情况及存在问题

1.1 改造前厂区雨水系统情况

某有色冶炼企业在环保系统升级改造前厂区雨水系统情况如下：1）厂区部分生产区域建设有雨水明沟，但由于建设年代久远存在不同程度的积於、破损、溢流；1#、2#、9#路及西门道路两侧等未建设雨水沟；压风机房外未建设导流沟；厂区邻近山体侧未建设截洪沟。2）厂区内建设1个容积为600 m3、1个容积为400 m3的初期雨水收集池对厂区生产区域初期雨水进行收集。3）厂区建设1座处理工艺为“片碱+铁盐+硫化中和+膜过滤”、处理规模为600 m3/d的一般生产废水处理站，以及1座处理工艺为“四段石灰中和”、处理规模为400 m3/d的污酸废水处理站。初期雨水与生产废水共用生产废水处理系统。4）厂区雨水排放口未设置切换阀门，也未设置雨水监测设施。

串口自动识别，在固定串口波特率（如115200）的情况下，获取已存在的串口，然后读取所有串口的数据，选择出正确的串口。判断正确串口的充分条件是：

1.2 存在问题

根据调查分析可知，该企业雨水系统在环保系统升级改造前存在如下问题：1）厂区建设年代久远，生产布局混乱，厂区雨污管网未进行统一规划和建设，部分区域雨污分流设计不合理，雨污分流系统不完善，无法做到完全的雨污分流、清污分流。2）厂区已建初期雨水收集池容积较小，远达不到厂区生产区域初期雨水收集要求，未能实现初期雨水的有效收集。初期雨水中含有大量铅、锌、砷、镉等重金属污染物，存在雨水超标排放的环境风险。3）厂区邻近山体一侧未进行雨水截流。暴雨时，会有大量雨水进入厂区，增大厂区受污染雨水的产生量和排放量。4）收集的初期雨水进入生产废水处理系统，由于初期雨水水质与生产废水水质存在一定差异，且收集的初期雨水量变化很大，导致进入生产废水处理系统中的雨污混合废水产生量和水质的波动均很大。尤其是雨季时，企业需要花费极高的成本对雨污混合废水进行处理，既无法实现生产废水的处理回用，也无法对雨水进行有效收集、处理，最终导致重金属污染物持续地进入地表水体，造成下游地表水体水质超标，对区域地下水和土壤产生了较大的不良影响。5）厂区雨水排放口无初期雨水切换阀门，不利于初期雨水有效收集控制，未进行雨水排放口日常监测，不利于雨水中重金属污染物的监管。

2 雨水系统改造思路

初期雨水按式（1）计算：

2.1 初期雨水

新建处理工艺为“片碱中和+膜处理”、处理规模为1 000 m3/d的初期雨水处理站，处理非制酸区初期雨水。雨水经处理后回用于生产。依托改造后的400 m3/d污酸废水处理站处理制酸区初期雨水，处理后回用于生产。

2.2 后期雨水

新建全厂后期雨水收集池，采取中和沉淀法处理后期雨水，雨水经处理后回用于生产。

3 有色冶炼企业雨水系统改造实践

3.1 雨水收集系统改造

1）厂区外靠近山体侧设置截洪沟，连接厂外排水渠，将山体雨水截流排出，防止进入厂区。

后期雨水中转池与收集池设置情况见表2。

钱币是一种特殊的商品，是从商品交换中分离出来的、固定充当一般等价物的特殊商品。这与丝绸、陶瓷、茶叶、药材等商品相比，具有很大的不同，因此钱币所起的作用自然就与丝绸、茶叶、陶瓷等有所不同。

该有色冶炼企业制酸区初期雨水主要污染物为硫酸、氟化物和少量重金属等，pH值比较低，重金属含量较低。非制酸区初期雨水主要污染物，为铅、镉等，重金属浓度比制酸区初期雨水要高得多，pH也相对制酸区初期雨水要高。由于制酸区和非制酸区初期雨水水质差距较大，该企业根据不同区域初期雨水水质进行分质处理，其中制酸区初期雨水进入提质改造后的污酸废水处理站处理，非制酸区初期雨水则新建初期雨水处理站处理。

标准大气压下，式中各项参数取值：cw为水比热，取4.190 kJ/（kg·℃）；cg为水蒸气比热容，取2.080 kJ/（kg·℃）；rg为水蒸气100℃汽化潜热，取2 258.4 kJ/kg；Tm1取20℃；理想情况下，为避免尾气腐蚀设备，温度应高于露点温度，取Tg=Te2=Tm2=130℃。

5）清理厂区熔炼及生产废水处理站区域、厂前区域2个已建初期雨水收集池淤泥，防止占用初期雨水收集池容积。在制酸区、精矿仓区、氧气站及烟化炉区、铅稀贵区各新建1个初期雨水收集池，容积分别为448 m3、1 128 m3、900 m3、2 750 m3，合计容积为5 226 m3。其中铅稀贵区容积为2 750 m3的初期雨水收集池兼作全厂初期雨水收集池，非制酸区初期雨水由分区初期雨水收集池汇入全厂初期雨水收集池，进入初期雨水处理站。

针对雨水系统存在的问题，该有色冶炼企业采取了如下改造思路：1）按照清污分流、雨污分流、节水减排的原则对雨水系统进行改造，建设完善的雨污分流、清污分流系统。2）配套足够的初期雨水收集池和后期雨水收集池，有效地分区域、分类收集初期雨水和后期雨水。3）分类建设初期雨水和后期雨水处理设施，雨水经分质处理达到《城市污水再生利用：工业用水水质》（GB/T 19923—2005）要求后，泵送入厂区回用水池，回用于制酸系统净化系统、冲渣系统、冷却系统等生产工序，实现雨水和重金属减排。

4）在熔炼及生产废水处理站区域、厂前区、制酸区、精矿仓区、氧气站及烟化炉区、铅稀贵区的分区低点雨水沟设置初期雨水切换阀，各分区初期雨水经雨水沟自流进入分区初期雨水收集池。

式中:Q为设计雨水量，L/s；ψ为设计径流系数，取0.7；q为设计暴雨强度，L/（s·ha）；F为设计汇水面积，ha。

当地雨水设计暴雨强度q按式（2）计算：

通过对我国商业银行不良贷款成因的探讨，进行宏观和微观层面的模型分析并提出相应的改善方式，从而提高银行资金利用率，加强商业银行竞争能力。

在基于类内和类间距离的粗粒度AP聚类的基础上，利用MapReduce模型[15]对改进的AP聚类进行并行处理以优化算法.IOCAP算法主要包括两个MapReduce过程.如图1所示.第一阶段是对粒度划分后的子集进行并行AP聚类，包含Mapper1和Reducer1，其中Mapper1获取粒度划分后的n个数据集，Reducer1并行地在n个数据集上进行AP聚类，得出聚类代表集合和聚心；第二阶段包含Mapper2和Reducer2，利用第一阶段形成的聚类代表为所有的数据点指明最终的聚心.

式中：t为降雨历时，取15 min；P为设计重现期，取3 a。

经计算得，q=251.45 L/（s·ha）。

1.3 高气压暴露与减压方案 以 100 kPa/min 的速率压缩空气加压（所有压强单位均表示表压），在 500 kPa 暴露 60 min。暴露期间持续通风（通气量为 1 L/min），舱底铺碱石灰进一步吸收残留CO2，舱内温度维持在 23～25 ℃。高气压暴露结束后以 200 kPa/min 匀速减至常压。出舱后置于平坦地面上自由活动，环境温度为（24±1）℃，相对湿度为（55±5）%。

根据厂区各区域面积计算一次初期雨水量及初期雨水收集池的设计参数，具体情况见表1。

表1 初期雨水收集池设置情况

6）各初期雨水收集池出口均配置提升泵，制酸区初期雨水收集池与污酸废水处理站之间，厂前区、精矿仓区、氧气站及烟化炉区初期雨水收集池与铅稀贵区初期雨水收集池之间，铅稀贵区初期雨水收集池与初期雨水处理站之间均采用压力管连接，雨水经泵有压输送。

污酸废水处理站主要接纳铅冶炼厂制酸工段污酸、制酸尾气脱硫、脱硝废水、离子胺脱硫脱硝废水、精铅稀贵脱硫排污水、制酸工序区域酸性雨水，及电铅、稀贵金属回收子项目脱硫预洗水、湿法车间工艺出水等酸性废水，处理规模为400 m3/d，改造前处理工艺为“四段石灰中和”，改造后处理规模不变，处理工艺为“四段石灰中和+电絮凝处理+除铊处理”处理工艺，主要处理酸、氟化物以及重金属污染物，增加的除铊处理工艺对重金属铊有较好去除作用。制酸区初期雨水依托改造后的污酸废水处理站处理工艺流程见图2。

2）对厂区现有淤积、破损排水沟进行清淤、防渗处理，对积水段排水沟重新找坡改造，确保雨水重力流收集。

表2 后期雨水中转池与后期雨水收集池设置情况

该有色冶炼企业所在地多年平均降雨量1 440 mm，按全厂面积2.715×105m2估算全年降雨量约为3.910×105m3，径流系数取0.7，能收集的雨水量为2.737×105m3。当地全年平均降水天数为72 d，折合每天可收集降雨量3 801 m3，扣除单独收集的初期雨水量后，后期雨水量更小，新建全厂后期雨水收集池容积5 250 m3能满足全厂后期雨水的收集要求。

3.2 初期雨水处理系统改造

3）在厂区内1#、2#、9#路及西门道路两侧新建雨水沟，在压风机房外增设导流沟，雨水沟和导流沟均为重力找坡，并进行防渗处理。

按照《有色金属工业环境保护工程设计规范》（GB 50988—2014），收集初期雨水宜在5日内全部利用或处理。该有色冶炼企业初期雨水处理设施实际建设规模满足5日内全部处理要求，分析见表3。

表3 初期雨水处理设施建设规模符合性分析

1）非制酸区初期雨水处理站改造。

非制酸区初期雨水主要为铅、锌、砷、镉等污染物，化学沉淀法具有技术成熟、投资少、处理成本低、管理方便等优点，膜分离法具有节能、无相变、设备简单、操作方便等优点[2]，为达到重金属处理效果，该有色冶炼企业选用化学沉淀法和膜分离法相结合的处理方法，新建1座初期雨水处理站，处理规模为1 000 m3/d，处理工艺为“片碱中和+膜处理”。非制酸区初期雨水处理站处理工艺流程见图1。

图1 初期雨水处理站处理工艺流程

2）制酸区初期雨水处理系统改造。

该有色冶炼企业制酸区初期雨水由于pH值比较低且含有氟化物、铊等重金属污染物，水质与污酸废水处理站水质相近，因此依托改造后的污酸废水处理站处理后回用于生产。

4.氧传感器λ值为0.99，理想状态下空燃比λ值为1，故障车的λ值为0.99，也算正常，但是混合汽短期修正值和长期修正值远超正常范围(正常应不超过±10%)，说明故障车的λ值(0.99)是经过修正后才处于正常范围的。

7）对厂区精矿仓区、烟化炉区280 m3、210 m3后期雨水中转池进行清淤处理，在全厂初期雨水收集池旁新建1座5 250 m3全厂后期雨水收集池。

图2 改造后的污酸废水处理站处理工艺流程

3.3 后期雨水处理系统改造

后期雨水重金属污染物含量已较低，由于冶炼行业对生产用水水质要求不高，为了节约水资源，降低处理成本，该企业对后期雨水处理和排放系统进行改造，在全厂初期雨水收集池旁配套新建1座5 250 m3的全厂后期雨水收集池，根据后期雨水检测水质，满足回用水质标准时可不经处理直接泵送进入厂区回用水池，不满足回用水质标准时采用化学沉淀法处理工艺，在后期雨水收集池中加碱，经简单沉淀处理达标后上清液泵送进入厂区回用水池。

3.4 回用水系统改造

1）在初期雨水处理站、除铊设施二段和后期雨水收集池出口均设置提升泵，新建压力管连接回用水池，依托厂区回用水池，形成回用水系统。

2）后期雨水收集池出口设置重金属在线监测设施，监测项目为pH、化学需氧量、氨氮、砷、镉、铅，防止异常情况下后期雨水超标排放。

3）厂区涉重生产区域总用水量为15 956 m3/d，其中生产废水处理回用水量4 812 m3/d，还需补充水量11 144 m3/d，补水区域为制酸系统净化系统、冲渣系统、冷却系统。正常情况下厂区初期雨水与收集的后期雨水经处理达标后全部回用，可减少厂区涉重生产区域所需新水量。如遇极端天气优先初期雨水回用，多余的后期雨水处理满足当地环保要求后排放。

4 改造实施效果评价

4.1 雨水综合治理效果

该有色冶炼企业于2021年完成对雨水系统的改造，改造后初期雨水和后期雨水分区分质收集处理后回用。2021年对初期雨水处理站、污酸废水处理站和后期雨水收集池进行检测，初期雨水处理站、污酸废水处理站检测结果见表4，后期雨水出口监测结果见表5。

表4 初期雨水处理站、污酸废水处理站检测结果

表5 后期雨水收集池出口检测结果

《城市污水再生利用：工业用水水质》（GB/T 19923—2005）中要求再生水用作工业用水水源的pH值为6.5～8.5，CODcr≦60 mg/L，SS质量浓度为≦30 mg/L。《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（GB 25467—2010）中要求水污染物特别排放限值中pH值为6～9，CODcr为50 mg/L，SS质量浓度为10 mg/L，总铅质量浓度为0.2 mg/L，总锌质量浓度为1.5 mg/L，总砷质量浓度为0.1 mg/L，总铜质量浓度为0.5 mg/L，总镉质量浓度为0.02 mg/L，总镍质量浓度为0.5 mg/L，总钴质量浓度为1.0 mg/L，总汞质量浓度为0.01 mg/L。《铅、锌工业污染物排放标准》（GB 25466—2010）及其修改单要求水污染物特别排放限值中pH值为6～9，CODcr为60 mg/L，SS质量浓度为50 mg/L，总铅质量浓度为0.5 mg/L，总锌质量浓度为1.5 mg/L，总砷质量浓度为0.5 mg/L，总铜质量浓度为0.5 mg/L，总镉质量浓度为0.05 mg/L，总镍质量浓度为0.5 mg/L，总汞质量浓度为0.03 mg/L，总铊质量浓度为0.017 mg/L。

区块链技术在物联网中的身份认证研究……………………………………………杨惠杰，周天祺，桂梓原 24-6-35

对比分析，可以发现该企业改造后初期雨水处理站回用水池、污酸废水处理站回用水池和后期雨水出口水质能满足上述国家标准要求，各类雨水治理达到预期效果，能保证雨水回用水质和回用率。

2015年7月中旬到8月底，选择晴朗天气，于上午 9:00—11:00利用便携式光合仪（LI-6400，LI-COR，USA）测定各演替阶段优势种植物叶片的气体交换参数。测定时，选用开放气路，空气流速为 500 cm3·min-1，在外界 CO2浓度下大约为 350 μmol·mol-1条件下，用红蓝光源提供 1000 μmol·m-2·s-1光强进行测定，选择 3 株健康植物冠中部向阳枝条前端5~7片成熟完整的叶片进行测量，每个叶片记录3组数据用于统计分析。主要测定指标包括叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs），叶片瞬时水分利用率（WUEi）利用下式进行计算：

4.2 节水减排效果

该有色冶炼企业雨水系统改造后初期雨水和后期雨水分别收集、分别处理后回用于生产，不仅节约了水资源，也大大减少雨水中重金属污染物的排放。

5 结语

综上所述，该有色冶炼企业响应国家环境升级政策的要求，按照雨污分流、清污分流、节水减排原则进行雨水系统改造，分区分质收集初期雨水和后期雨水并处理回用。实践证明，该企业改造后初期雨水处理站、污酸废水处理站出口水质既能满足《铜、镍、钴工业污染物排放标准》《铅锌工业污染物排放标准》及其修改单中关于特别排放标准限值的要求，也能满足《城市污水再生利用：工业用水水质》（GB/T 19923—2005）回用水要求，各类雨水治理达到预期效果，实现了厂区雨水的减排，有效节约了水资源，减少了重金属污染物的排放。