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有色金属冶炼废水处理的研究现状和发展趋势

发布时间:2015-11-04 16:47 来源:未知 浏览次数:




有色金属冶炼废水处理的研究现状和发展趋势
  • 行业背景
    众所周知,环保问题对于我们来说是一个与日俱增的话题,随着现代化工、农业和科学技术的突飞猛进,有色金属在人类发展中的地位愈来愈重要。中国有色金属工业取得了辉煌的成就,我国作为全球铅冶炼生产大国,近几年铅冶炼产能不断扩大,重金属的污染问题也日益突出,铅冶炼行业的重金属污染已经成为行业发展的瓶颈,有色金属冶炼重金属污染主要集中在铜、铅、镍、钴、锡、锑和汞冶炼作业中,其中又以铅冶炼污染最为严重,铅锌冶炼废水具有成分复杂、毒性大、难以处理等特点。特别是采用落后炼铅工艺的铅冶炼企业对周边环境的污染更为严重。2009年先后发生了陕西凤翔县、河南济源、湖南武冈市和湖南嘉禾县等多起儿童血铅超标以及中毒事件,为我国以铅为代表的重金属污染防治工作敲响了警钟。
  在冶炼行业中,冶炼过程中重金属的残留以及过程中用到的酸液等都会随着洗液进入到废水中。不对废液进行处理就直接排放,对环境中的动植物以及人类都会造成重金属的危害。本文就有色金属冶炼过程中各环节排出的废水及水质以及废水的危害进行了分析;对当前有色金属冶炼过程中废水处理相关的研究进行统计和分析,并在此基础上对废水处理技术进行了展望。结果揭示:当前有色金属冶炼过程中对于排出废水的处理研究工作呈逐年增长的事态;废水处理技术得到了逐步的提升,并且膜法及高新技术已作为当前研究的重点。并在此基础上对有色金属冶炼过程中产生废水的处理进行了展望,进一步的采用实际案例进行了分析。以期本文的研究能为相关从业人员在研究和使用过程中有所帮助。   二、存的的问题及分析
下面就对一些有色金属业中存在的问题及分析做如下概况:
冶炼过程中的废水(1).废水来源和性质    有色金属在其冶炼的过程中,冲洗液、冲渣水、烟气的净化水以及车间用水等都是废水的主要来源[3]有色金属的冶炼过程中,会用到多种冲洗液。包括各程序中多种酸的洗液、产生的废酸,颗粒清除的洗涤用水,硫酸环节的废液,点解过程的废液等都对车间排除水的污染有非常大的相关性。该过程中排出的各种废水在其理化性质上具有ph值低,重金属含量大的等特点火法冶炼过程中的冲渣水。在有色金属的火法冶炼过程中,需要对熔融态的残渣进行淬冷处理,这个过程通常是用水进行,相应的产生的废水也具有残渣颗粒多、重金属含量高以及水温度高的特点   冲洗过程带来的废水中也将烟气中的各种杂质都带到了废水中冶炼过程中车间冲洗产生的废水。在有色金属的冶炼过程中,需要用水对各种设备、车间地板、物料等进行冲洗处理。这个过程中设备表面所残留的各种原料和产物以及点解车间电解液的滴漏等情况都使得清洗用的废水中含有大量的重金属和酸性物质有色冶炼过程中设备冷却过程中的用水。这里主要是指冶炼过程中对炉窑等进行冷却的环节中所产生的废水。该废水由于仅作为循环用的冷却水,不会接触到设备的表面和原料,因此其除了温度较高外,基本上没有重金属、酸性等的污染。(2)废水的危害性    首先,在有色金属冶炼过程所排出的废水中,主要的污染物可以说是重金属。其在废水中具有含量高的特点,而且其对周围的环境、动植物等有非常大的危害。例如当前报道的湖南的镉超标的毒大米等,从物种的角度会最终影响到整个环境及人类。    其次,有色金属在其冶炼过程中所产生和排除的废水,不经处理其中的重金属和强酸性都会对物种造成危害,包括植物的死亡以及动物的灭绝等,最终对人类造成危害。   再次,有色金属在其冶炼中所排除的废水中,还有着各用酸环节中带出的强酸性的污染物。需要对其进行严格的处理,否则最终会导致饮用水的ph的降低,对动植物的生存也造成极大的危害。此外,污水中的强酸性物质及其挥发造成的酸雨等会对各中建筑中的金属及墙体结构造成严重的破坏。  三、有色金属行业排放废水有效处理的研究状况   随着人们对环境保护的重视以及技术的提升,当前对于有色金属冶炼过程中排放的废水进行综合治理得到了人们广泛的重视。从企业到学校再到可以机构都会废水的处理展开了研究,并取得了很好的研究成果。本文以《中国知网》等电子资源,对2000年1月至2013年1月间有关有色冶炼过程排放废水的文章进行了查阅。共发现有300多篇相关的研究。从发表论文的时间上看,呈逐年增加的趋势。在2005年之前,研究相对较少,每年仅几篇相关的研究。但进入2010年后,研究论文呈几何倍数递增。这主要是人们对环境治理要求的增加以及当前出现的各种环境污染等问题引起的。   在当前的研究过程中,研究人员主要就“中和法”进行了大量的研究。“中和法”的技术在其原理上主要是用石灰对废水进行中和处理,相关研究也从初期的一级、多级处理改进为当前的hds改良方法。并以hds技术为基础研究发开出了大量的综合性处理方法。从2005 年开始,在有色金属废水的处理中,人们引入了膜法以及吸附法,并取得了很好的效果。由此,这两种方法也被大量的研究,并有着代替传统中和法的趋势。但是其固有的缺点限制了其应用的推广。其缺点主要是其使用过程中,吸附剂使用后需要进行再生,而再生环节非常频繁,这对吸附法的使用造成很大的影响。四、有色金属冶炼过程产生废水的处理的发展趋势展望随着人们对环境治理的重视和相关技术的提升,有色金属冶炼过程所排除的废水在其处理过程的相关研究在当前有了新的趋势[6]。1.高技术含量的处理方法及联合处理方法代替传统的处理方法当前,在有色金属冶炼行业中,对于排放废水的处理通常以传统的一级或者多级的“中和法”进行。该废水处理方式具有操作简便、成本小等的优点,但在处理的过程中也存在着沉淀难处理、工艺处理结果变化大等问题。基于上述废水处理中存在的问题,对“中和法”进行改进,并研究开发出了很多效果好的处理方法。2.从过去传统的污染废水的处理向当前重金属的回收和水的重复利用转化在当前的有色金属冶炼行业中,对于强酸及重金属超标的污染废水,企业在处理过程中通常是采用传统的一级或者多级的石灰中和法进行处理,进而到达国家规定的标准后进行排放处理。在企业的废水的处理过程中,每吨的成本也较高,重金属离子经处理后会以沉淀的形式随着废水排除,这样的处理方式,使得废水中的重金属无法得到回收利用,相当一部分的重金属都这样被浪费掉,进而对环境也造成了严重的影响。当前,人们认识到环境保护的重要性以及潜在的重金属回收的价值,开始对废水中的重金属回收进行了大量的研究,也成为了为了研究的方向之一。五、废水中重金属的回收效益

1、锌镉废水中锌回收效益分析

锌镉废水中锌离子含量按照平均值77.0mg/L计算,则1吨废水中含有锌离子77g,锌的价格为11.4元/kg,则1吨废水中回收锌离子产生的效益为0.88元,每天水量为1173m3,效益为1030元/d;

2、锌镉废水中锌回收效益分析

污酸废水中汞离子含量按照平均值300mg/L计算,则1吨废水中含有锌离子300g,锌的价格为元360/kg,则1吨废水中回收锌离子产生的效益为108元,每天水量为246m3,效益为26568元/d;
六、污水处理系统整体改建
 (1)废水的腐蚀性较强,大量被腐蚀的管道及设备,进行全部更换。
 (2)增加搅拌设备,充分考虑重金属絮凝剂与废水的充分接触,形成良好的絮体。
 (3)更换现有加药设备,并引入DCS系统控制,合理有效的控制加药量及加药过程。
  (4)目前废水处理系统没有除臭装置,新增除臭装置及臭气收集管道,改变现有污水处理车间臭气较大且对环境造成的影响。
  (5)增加污水处理沉渣处理装置,将沉渣中的有用重金属离子析出,为企业带来更大的经济效益。
  (6)后续设备及管道的更换及新增部分全部采用耐腐蚀的设备及管道。
  (7)深度处理系统总进水口安装COD、氨氮、余氯、PH、SDI、ZN、Cd在线检测仪表,确保预处理系统的稳定达标。

七、结语综上所述,当前对于有色金属冶炼过程中排放的废水的有效处理的研究呈逐年增加的趋势。且从研究的重点来看,除了传统的“中和法”工艺技术的改进,也出现了新的膜法和其他技术。这些研究开发的综合性技术在当前的废水处理过程中发挥了重要的作用。从相关研究的重点上也能够看出,未来有色冶炼废水研究的趋势是将传统的“中和法”进行改进以及开发综合型处理工艺。此外,当前很多研究也集中在从过去废水的处理向重金属的回收以及水的重复利用的方向转化的趋势。相信随着研究的进一步深入,我们的有色金属冶炼领域所产生的废水,将得到有效的控制,并能进一步的提升行业的利润空间。 
 

附件一重金属絮凝剂金属捕捉剂发明人简介常青个人简介
常青,男,生于1947年5月,1970年毕业于兰州大学,1983年毕业于中国科学院生态
环境研究中心,师从汤鸿霄院士,获硕士学位。1987年赴日本国际协力事业团研修。任兰州交通大学环境与市政工程学院教授、博导,中国环境科学学会理事,国家自然科学基金委同行评议专家, 浙江省自然科学基金评议专家。曾任国家863项目资源环境领域专家组成员,甘肃省化学会理事,中国化学会应用化学专业委员会水处理化学学科组成员。研究方向为环境化学,污染控制化学、水质控制物理化学方法、胶体与界面化学。获“全国模范教师”、“甘肃省高等学校教学名师”、“铁道部有突出贡献的中青年专家” 等荣誉称号。主讲环境化学、物理化学、分析化学、普通化学、胶体与界面化学、水处理絮凝学等,指导博士生14名及硕士生48名,获教学奖励9项。主持科研项目10项,其中国家自然科学基金项目4项,获科技奖励10项,其中省部级奖2项,发表学术论文100余篇,其中SCI收录18篇,出版学术著作6部。

代表性著作:
  • 常青,水质控制胶体与界面化学,化工出版社,2013;
  • 常青,水处理絮凝学(第二版),化工出版社, 2011;
  • 常青,水处理絮凝学,化工出版社, 2003年;
  • 常青,傅金镒,絮凝原理,兰州大学出版社, 1993;
  • 冯敏,汤鸿霄,常青等,工业水处理技术,海洋出版社, 1992;
  • 汤鸿霄,常青等,水化学,科学出版社,1987。
主持的代表性科研项目:
  • 国家自然科学基金项目“强化混凝-深床过滤优化集成去除水中的POPs及其构效关系
(21277065),2013-2016;
  • 国家自然科学基金项目“湍流絮凝动力学致因的实验研究”(No.50878102),2008-2011;
  • 国家自然科学基金项目“水处理滤料表面性质的研究”(No.50578072),2006-2008;
  • 国家自然科学基金项目“具有重金属捕集功能的高分子絮凝剂研究” (No. 20377020),2004-2006;
  • 教育部博士点基金项目“含油废水稳定性/不稳定性的基础研究”(20070732001);
  • 中国工程院“西北地区水资源配置、生态环境建设和可持续发展战略研究”子课题,2001-2003;
  • 甘肃省科技攻关项目“含油废水的深度处理及回用”(No.2GS035-A52-024),2002-2004;
  • 国家水体污染控制与治理科技专项子子课题(2009ZX07212-004-01-6),2009-2001。
主持的技术开发成果:
  • 阳离子型高分子絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵的研究开发,成果已转让,曾投入生产,并获得应用;
  • MAH-AM-MA水质稳定剂开发,曾投入生产,并获得应用;
  • 铁路运煤列车抑尘剂的开发,投入生产并获得应用;
  • 甘肃蓝星清洗科技有限公司高氯离子水缓蚀阻垢剂配方的开发,已获得应用;
  • 研制开发了一系列高分子重金属絮凝剂,成功用于重金属废水的治理。
任课情况
  • 硕士研究生课程:胶体与界面化学、絮凝原理;
  • 博士研究生课程:胶体化学、界面化学、水处理絮凝学;
  • 本科生课程:环境化学、物理化学、普通化学、分析化学;
  • 本科生及硕士生毕业论文指导;
  • 本科生综合实习。
教学获奖
  • 兰州铁道学院教学优秀奖,1999;
  • 兰州交通大学学科学位建设先进集体称号(应用化学),2001,排名第一;
  • 兰州交通大学学科学位建设先进集体称号(环境科学),2001,排名第一;
  • 兰州交通大学优秀教师奖,2003;
  • 兰州交通大学教学成果一等奖,2005;
  • 兰州交通大学优秀研究生任课教师奖,2006;
  • 兰州交通大学优秀教师奖,2006;
  • 甘肃省大学生课外科技学术作品竞赛优秀指导教师2006;
  • 甘肃省高等学校教学名师奖,2006
     





 

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