有色金属行业水污染治理成套集成技术

有色金属冶炼行业是我国特色优势战略性资源行业，总产能和产量均为全球第一。有色金属冶炼行业在快速发展的同时，也是我国工业废水排放及重金属污染的主要来源。复杂低品位矿石资源对冶炼企业、环境治理提出了巨大挑战。有色金属冶炼行业重金属废水具有离子种类多、组分复杂、金属浓度和硬度高、水量大等特点，长期以来一直缺乏适应我国有色金属冶炼行业发展特点、经济高效的集成处理技术。近年来，国家大力引导和推进行业使用清洁、节水、先进、高效的工艺技术和装备，鼓励企业提高水污染治理和资源综合利用效率。水污染全过程控制技术包括多种技术的集成，而目前对有色金属冶炼行业相关技术的集成研究还相对缺乏，仍主要是从经验出发，缺乏科学的、定量的支撑。

本书是基于“水污染解析及全过程控制技术评估体系”研究成果，针对冶炼烟气洗涤等主要生产工序开展了基于等标污染负荷法的污染源解析，通过科学解析有色铜、铅、锌冶炼行业生产全过程水污染特征，进而针对行业废水处理技术进行了文献调研和工程调查，开展了基于层次分析模糊评估 &层次分析标杆法的技术评估，发现技术短板和优势。通过典型企业水污染全过程控制实例分析，形成多个水污染全过程控制集成技术方案，凝练行业重大水专项形成的关键技术发展与应用，从系统工程角度对这些方案进行定量综合评估，形成可指导大规模应用的有色金属冶炼行业成套技术体系和管理体系，并以成套技术应用工程案例的技术支撑点作为实证，包括运行参数、关键支撑设备、药剂等。

全书基于行业水污染控制技术综合评估，凝练了有色铜、铅、锌冶炼行业废水的处理技术，集成了“源头削减过程减排末端治理”行业全过程水污染控制技术长清单，具有系统性、基础性和实用性的特点，可为有色行业生产人员、水污染控制专业研究人员及行业废水污染治理从业人员等提供技术参考和案例借鉴，有利于促进行业长效绿色发展，推动行业发展与环境保护的共同进步。

本书主要由王庆伟、邵立南、阮久莉编著。具体编著分工如下：第1章由王庆伟编著；第2章由邵立南、王庆伟、阮久莉编著；第3章由阮久莉、但智钢编著；第4章、第5章由王庆伟、邵立南编著。全书最后由沈燕青协助统稿、王庆伟修改并定稿。

本书的组织编著和出版得到了国家水体污染控制与治理科技重大专项“重点行业水污染全过程控制技术集成与工程实证”课题（2017ZX074020043）的资助。感谢中南大学冶金与环境学院环境研究所柴立元院士、闵小波教授、刘恢教授、王云燕教授、杨志辉教授、王海鹰教授、李青竹教授、唐崇俭教授、杨卫春教授、廖琪副教授、颜旭副教授、石岩副教授、梁彦杰副教授、肖睿洋副教授、史美清博士等的大力支持。另外，还要感谢中国环境科学研究院段宁院士、降林华研究员、徐夫元研究员、周超老师、李建辉老师，矿冶科技集团有限公司杨晓松教授，中国科学院过程工程研究所曹宏斌教授在本书编著过程中提供的帮助与指导。特别感谢本书编著过程中沈燕青、赵次娴、胡明、陶柏润、桂俊峰、周文芳、程威等在资料收集与撰写方面提供的帮助。书中所引用文献资料统一在各章后列出了参考文献，但部分做了取舍、补充与变动，对于没有说明的，敬请作者或原资料引用者谅解，在此表示衷心的感谢。

限于编著者水平和编著时间，书中不足和疏漏之处在所难免，敬请读者批评指正。

编著者

2021年3月

本书为“流域水污染治理成套集成技术丛书”中的一个分册，主要介绍了有色金属行业废水特征与防治政策、废水源头削减技术及过程减排技术、锌电解整体工艺重金属废水智能化源削减成套技术与装备、污酸及酸性废水污染控制成套技术与装备、综合废水处理与回用成套技术与工程实例等内容，旨在为有色金属行业水污染全过程控制（源头过程末端）提供不同工艺流程、不同技术水平、不同装备水平的废水污染全过程防控技术指导和案例借鉴。

本书具有较强的技术性和针对性，可供从事有色金属行业废水处理处置及污染控制的工程技术人员、科研人员及管理人员参考，也可供高等学校环境工程、生态工程、冶金工程及相关专业师生参考。

本书为“流域水污染治理成套集成技术丛书”中的一个分册，主要介绍了有色金属行业废水特征与防治政策、废水源头削减技术及过程减排技术、锌电解整体工艺重金属废水智能化源削减成套技术与装备、污酸及酸性废水污染控制成套技术与装备、综合废水处理与回用成套技术与工程实例等内容，旨在为有色金属行业水污染全过程控制（源头过程末端）提供不同工艺流程、不同技术水平、不同装备水平的废水污染全过程防控技术指导和案例借鉴。

本书具有较强的技术性和针对性，可供从事有色金属行业废水处理处置及污染控制的工程技术人员、科研人员及管理人员参考，也可供高等学校环境工程、生态工程、冶金工程及相关专业师生参考。

王庆伟，中南大学，副教授，2011年获中南大学冶金与环境学院冶金环境工程专业博士学位，2014年完成博士后培养，2016年至今就职冶金与环境学院，研究方向主要涉及冶金环境工程领域，包括重金属清洁生产减污、重金属“三废”污染物治理与利用、重金属重污染场地修复等关键共性技术、工艺和装备的研发与工程化推广应用。

编制国家规范及标准4项。获授权国家发明专利60余项，在国内外期刊发表科技论文40余篇，出版著作1部。先后负责国家科技重大专项、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目、国家科技支撑计划以及横向课题等20余项。

作为主要发明人，获国家技术发明二等奖2项，省部级科学技术奖6项。开发的重金属酸性废水、污酸废水、采选矿废水和重金属废渣、重金属污染场地修复等实用工程技术，推广企业铅锌总产量占全国铅锌总产能的50%，铜总产量占全国铜总产能的30%，同时在海外(塞尔维亚、俄罗斯)项目推广应用。年处理废水量过亿吨，年安全处理重金属废渣超70万吨。技术已编入《重金属污水处理设计标准》、《有色金属企业节水设计标准》、《砷渣稳定化处置工程技术规范》、《国家先进污染防治示范技术名录》等相关标准和政策，推动了行业绿色发展升级。

第1章有色行业废水特征与防治政策1

1.1有色行业废水来源与特征1

1.1.1有色行业废水来源1

1.1.2有色行业废水特征2

1.2有色行业水污染控制技术现状7

1.2.1有色行业废水处理措施7

1.2.2有色冶炼重金属废水处理技术9

1.3国家政策对行业水污染控制要求21

1.3.1行业水污染控制政策体系现状21

1.3.2相关法规、政策、标准体系23

参考文献47

第2章废水源头削减技术及过程减排技术49

2.1水平衡综合管理技术49

2.1.1全工序水污染信息管理49

2.1.2废水分质回用调配技术50

2.2废水分质处理与回用技术53

2.2.1初期雨水微滤膜处理技术53

2.2.2循环水阻垢技术55

2.3冶炼电解液酸分离技术57

2.4常压富氧直接浸锌减污技术60

参考文献65

第3章锌电解整体工艺重金属废水智能化源削减成套技术与装备67

3.1阴极出槽挟带液原位刷收技术67

3.2硫酸盐智能识别及干法去除技术69

3.3阳极板智能刮泥技术71

3.4高效针喷清洗技术73

3.5出入槽精准定位技术75

3.6机械手多功能集成技术76

3.7组合式剥板技术79

3.8脏板智能识别技术82

3.9变形板灵变识别技术84

参考文献87

第4章污酸及酸性废水污染控制成套技术与装备88

4.1污酸废水化学沉淀法处理技术88

4.1.1高密度泥浆法处理技术88

4.1.2石灰-铁盐法处理技术94

4.1.3硫化中和法处理技术100

4.2酸性高砷废水还原-共沉淀协同除砷技术101

4.3铅冶炼污酸中铅、砷重金属和氟氯离子高效脱除新技术103

4.4污酸及酸性废水资源化处理成套技术104

4.4.1污酸中稀散金属选择性吸附回收技术104

4.4.2废酸梯级硫化回收有价金属105

4.4.3废酸硫化氢气液强化硫化技术107

4.4.4废酸电浓缩分离回收技术108

4.4.5废酸热浓缩分离回收技术110

4.4.6废酸中硫酸与氟、氯分离技术111

4.4.7污酸蒸发浓缩-硫化资源化处理技术112

4.4.8冶炼污酸资源化处理示范工程113

参考文献116

第5章综合废水处理与回用成套技术与工程实例118

5.1重金属废水电化学处理技术118

5.2重金属废水生物制剂深度处理技术120

5.2.1铅锌冶炼总废水生物制剂深度处理工程126

5.2.2铜冶炼酸性废水生物制剂深度处理工程126

5.2.3铜冶炼总废水生物制剂深度处理工程126

5.2.4铅锌矿山废水深度处理工程133

5.3重金属冶炼废水生物-物化组合处理与回用技术135

5.3.1锌冶炼废水深度处理与回用工程136

5.3.2铅冶炼废水深度处理与回用工程140

5.3.3铅锌冶炼ISP工艺废水“零排放”处理工程142

5.3.4铜冶炼废水深度处理与回用工程144

5.3.5钼冶炼酸性废水“零排放”工程144

5.4含铊废水深度处理技术151

5.5综合废水深度处理与回用技术154

5.5.1纳滤膜分离技术154

5.5.2反渗透膜盐分离技术156

5.5.3吸附法/离子交换法重金属深度处理技术159

5.5.4盐分多效蒸发结晶技术162

5.5.5MVR蒸发结晶技术164

5.6含重金属氨氮废水资源化与无害化处理成套技术167

参考文献170

附录172

附录1有色金属企业节水设计标准（GB 51414—2020）节选172

附录2排污许可证申请与核发技术规范有色金属工业铜冶炼（HJ 863.3—2017）节选177

附录3排污许可证申请与核发技术规范有色金属工业铅锌冶炼（HJ 863.1—2017）节选190

本书为“流域水污染治理成套集成技术丛书”中的一个分册，主要介绍了有色金属行业废水特征与防治政策、废水源头削减技术及过程减排技术、锌电解整体工艺重金属废水智能化源削减成套技术与装备、污酸及酸性废水污染控制成套技术与装备、综合废水处理与回用成套技术与工程实例等内容，旨在为有色金属行业水污染全过程控制（源头过程末端）提供不同工艺流程、不同技术水平、不同装备水平的废水污染全过程防控技术指导和案例借鉴。

本书具有较强的技术性和针对性，可供从事有色金属行业废水处理处置及污染控制的工程技术人员、科研人员及管理人员参考，也可供高等学校环境工程、生态工程、冶金工程及相关专业师生参考。

王庆伟，中南大学，副教授，2011年获中南大学冶金与环境学院冶金环境工程专业博士学位，2014年完成博士后培养，2016年至今就职冶金与环境学院，研究方向主要涉及冶金环境工程领域，包括重金属清洁生产减污、重金属“三废”污染物治理与利用、重金属重污染场地修复等关键共性技术、工艺和装备的研发与工程化推广应用。

编制国家规范及标准4项。获授权国家发明专利60余项，在国内外期刊发表科技论文40余篇，出版著作1部。先后负责国家科技重大专项、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目、国家科技支撑计划以及横向课题等20余项。

作为主要发明人，获国家技术发明二等奖2项，省部级科学技术奖6项。开发的重金属酸性废水、污酸废水、采选矿废水和重金属废渣、重金属污染场地修复等实用工程技术，推广企业铅锌总产量占全国铅锌总产能的50%，铜总产量占全国铜总产能的30%，同时在海外(塞尔维亚、俄罗斯)项目推广应用。年处理废水量过亿吨，年安全处理重金属废渣超70万吨。技术已编入《重金属污水处理设计标准》、《有色金属企业节水设计标准》、《砷渣稳定化处置工程技术规范》、《国家先进污染防治示范技术名录》等相关标准和政策，推动了行业绿色发展升级。