鄭曉明，張守偉

(1. 吉林大學，吉林 長春 130021； 2. 山東正元地球物理信息技術有限公司，山東 濟南 250101)

中國有色金屬工業(yè)廢水污染特征分析

鄭曉明1,2，張守偉2

(1. 吉林大學，吉林 長春 130021； 2. 山東正元地球物理信息技術有限公司，山東 濟南 250101)

結合當前有色金屬工業(yè)發(fā)展的實際情況，首先闡述了有色金屬工業(yè)廢水的排放來源和危害，緊接著重點分析了有色金屬工業(yè)廢水污染的特征，然后再分析了有色金屬冶煉廢水排放的特征，最后就如何處理有色金屬工業(yè)廢水提出了幾點處理建議。

有色金屬；工業(yè)廢水；污染特征

重金屬污染物的隨意排放對土壤、農(nóng)作物以及人體而言具有極大危害，會給社會經(jīng)濟的發(fā)展帶來巨大損失，所以有關部門必須提高重視程度。為了給相關管理部門提供更加科學的決策依據(jù)，本文對有色金屬工業(yè)廢物污染的特征進行探究，這種探究是有必要的，也是非常具有實際價值的。

1 我國有色金屬工業(yè)廢水的排放來源和危害

有色金屬工業(yè)在生產(chǎn)過程中，幾乎每一道生產(chǎn)環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生廢水。結合實際的生產(chǎn)情況來看，有色金屬工業(yè)廢水產(chǎn)生主要源自礦山、冶煉以及加工等方面，這幾項是產(chǎn)生廢水最嚴重的環(huán)節(jié)[1]。如果將廢水中污染物的成分視為劃分標準，則又可以分為酸性廢水、堿性廢水、含氟廢水、各種重金屬廢水等。有色金屬工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的重金屬廢水情況非常復雜， 該廢水類型無法被生物降解，重金屬會在生物體內(nèi)聚集，若在實際的生產(chǎn)過程中不經(jīng)處理直接排放，造成的影響可想而知。以重金屬廢水對人體的危害為例，如果人體內(nèi)的鋅元素超標，人體將會出現(xiàn)胃痙攣、嘔吐、過敏等現(xiàn)象；如果銅元素超標，將會引起嘔吐、抽搐等現(xiàn)象；如果汞元素超標，又將引起肺功能和腎臟功能的衰竭，甚至死亡。2013年的有色金屬工業(yè)重金屬排放數(shù)據(jù)顯示，有色金屬冶煉和壓延加工工業(yè)、有色金屬礦采選業(yè)排放的重金屬污染物達到138 t，占到了當年全國工業(yè)生產(chǎn)重金屬排放的32%。

2 我國有色金屬工業(yè)廢水的污染特征

2.1 廢水污染呈現(xiàn)出的地理特征

我國的經(jīng)濟發(fā)展呈現(xiàn)出東、中、西不平衡的特征，這種經(jīng)濟發(fā)展不平衡的特征主要表現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)結構上的區(qū)別。正是因為經(jīng)濟發(fā)展水平存在差異，因此生產(chǎn)水平和廢水處理水平也表現(xiàn)出很大的差異，大體上由東向西逐漸下降，雖然近些年來中西部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平有了很大的提升，但是這種梯度差異仍然表現(xiàn)得非常明顯[2]。其中，有一點的特殊情況，有色金屬工業(yè)生產(chǎn)中，水重復利用率、回用率和零排放率呈現(xiàn)出一種自西向東逐漸遞減的趨勢，而有色金屬采選的用水率卻和工業(yè)生產(chǎn)水平和廢水處理水平表現(xiàn)出的趨勢一致，自東向西逐漸遞減。

此外，在有色金屬冶煉的用水消耗系數(shù)、廢水和COD排放系數(shù)方面，由于生產(chǎn)水平的差距，呈現(xiàn)出東部—中部—西部依次升高的趨勢。通過對2015年的有色金屬采選幾項關鍵指標的觀察，中西部地區(qū)多數(shù)都偏高，而東部地區(qū)相對較低。究其原因，在有色金屬礦產(chǎn)選中的銅、錫等耗水量較大的幾種金屬主要集中在中西部地區(qū)。在運行處理費用方面，東部費用最高，緊隨其后的是西部地區(qū)，最低的則是中部地區(qū)，并且中部地區(qū)的治理投資系數(shù)也要明顯低于東西部地區(qū)。

2.2 廢水污染呈現(xiàn)出的規(guī)模特征

縱觀我國當前的有色金屬工業(yè)廢水排放的情況來看，由于大型企業(yè)的生產(chǎn)水平要明顯高于中小型企業(yè)的生產(chǎn)水平，所以在廢水處理的規(guī)模上也要明顯大于中小型企業(yè)。這種情況的存在，非常明顯地體現(xiàn)了一個關系類型：重復用水率、排放達標率等廢水處理水平指標以及污染物排放強度和企業(yè)的規(guī)模呈現(xiàn)出正相關的關系[3]。我們必須考慮的是，雖然其廢水的排放規(guī)模要遠大于中小型有色金屬企業(yè)，但是很多特大型有色金屬企業(yè)憑借著技術上的優(yōu)勢能夠很好地對廢水污染進行治理，只是在治理成本上耗費的更大。

2.3 廢水污染呈現(xiàn)出的企業(yè)所有制特征

在企業(yè)所有制方面，廢水污染也呈現(xiàn)出很大的不同。根據(jù)經(jīng)濟類型進行劃分，國有冶煉企業(yè)的綜合治理水平最高，然后是股份制和集體制企業(yè)，最低的私營企業(yè)廢水處理綜合指數(shù)要遠低于國有企業(yè)[4]。根據(jù)相互之間的隸屬關系劃分，級別越高，廢水綜合治理水平也越高；級別越低，廢水綜合治理水平也就越低。同時，采選企業(yè)也同樣呈現(xiàn)出上述特點。

相關數(shù)據(jù)顯示，在廢水和主要污染物排放量方面，國有有色金屬企業(yè)、中央直管的冶煉金屬企業(yè)占據(jù)著主導地位，廢水排放量占到總量的80%左右，其中以重金屬、COD、懸浮物為代表的污染物又占到了重量的90%。在采選企業(yè)廢水和污染物排放中，國有企業(yè)和股份制企業(yè)的“貢獻”最突出，特別是股份制企業(yè)占到了28.6%。而中央直管企業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)相比，雖然在廢水的排放重量方面中央直管企業(yè)將近占了一半，但是二者在COD排放量上卻沒有多大區(qū)別，在懸浮物和重金屬的排放量上，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)甚至還要高于中央直管企業(yè)，這顯示出二者的污染物排放量和廢水排放量在比例上的失調(diào)。所以，綜合來看，有色金屬的廢水處理保持在相對較高的水平，但是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)采選企業(yè)在今后的生產(chǎn)過程中還需在處理廢水方面多下功夫。

3 我國有色金屬冶煉廢水排放的特征

3.1 水重復利用率、回用率方面的特征

有色金屬冶煉廢水的重復利用率、回用率以及零排放率幾項指標上，要比全國的平均水平高，但是和鋼鐵冶煉以及軋鋼工業(yè)相比，在水的重復利用率、回用率以及零排放等指標上卻明顯更低。通過對其原因的分析發(fā)現(xiàn)，有色金屬在冶煉的過程中，重金屬的濃度非常高，在處理的時候情況較為復雜，需要依靠高技術工藝才能回用。

3.2 企業(yè)類型方面的特征

首先，從所有制方面來看，就私營企業(yè)和國營企業(yè)而言，在廢水和COD排放系數(shù)上，二者要明顯高于企業(yè)。其次，從隸屬類型來看，就鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)而言，廢水排放系數(shù)比較高，綜合治理水平較低，污染物的排放濃度較高，然而在絕對排放量方面雖然鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)要低于中央直屬企業(yè)，但是它的污染物排放強度要明顯大于中央直屬企業(yè)，并且廢水的排放系數(shù)處在較高的水平。最后，從企業(yè)規(guī)模來看，小型企業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)具有非常大的相似點，在絕對排放量方面遠低于大型企業(yè)，但是在污染排放強度和廢水排放系數(shù)方面要遠高于大型企業(yè)。

3.3 地域分布方面的特征

西部地區(qū)的廢水治理水平比較高，但是治理的回報率也相對較低，這是由西部地區(qū)的治理水平低導致的。東部地區(qū)的回用率較低，并且以北上廣為代表的廢水排放系數(shù)高，而在中西部地區(qū)有色金屬行業(yè)較高的幾個省份廢水的排放發(fā)表率和處理率都在全國平均水平上下徘徊。特別是以湖南、廣西、貴州、云南為代表的幾個省份廢水和COD排放系數(shù)要遠高于全國平均水平，但是廢水治理投資系數(shù)卻遠低于全國平均水平。

4 我國有色金屬工業(yè)廢水處理措施

4.1 中和沉淀法

中和沉淀法在礦山酸性廢水處理中較為常見，該方法同樣適用于處理廢水中的重金屬。中和沉淀法的主要機理是：將廢水中的氫離子中和并將廢水中的金屬陽離子以氫氧化物的形式沉淀出來，從而中和酸性廢水并去除重金屬污染物。中和沉淀法技術需要應用到中和劑，中和劑的主要成分是石灰石，通過石灰石將金屬陽離子轉化為沉淀，經(jīng)過過濾處理使得沉淀物分離。通常而言，中和沉淀法用于重金屬離子的去除，如銅、鉛、鋅等[5]。中和沉淀法操作起來簡單、方便，也不需要耗費太大的成本，控制pH也比較簡單，但是該方法最大局限性在于容易對后續(xù)的脫水處理造成影響。

4.2 硫化物沉淀法

硫化物沉淀法主要是通過使用硫化劑，將廢水中的重金屬轉化成不溶或難溶的硫化物沉淀，在此基礎上再進行分離。硫化劑有很多，常用作硫化物沉淀法的有硫化鈉、硫化氫、硫化鈣等。硫化物沉淀法分離出來的沉淀物去除的難度很大，一般情況下需要使用氣浮法使沉淀上浮，以此實現(xiàn)分離沉淀物并回收利用沉淀物的目的。硫化物沉淀法的優(yōu)點在于需要占用的土地面積比較小，在處理重金屬廢水的pH方面以及去除沉淀物效果方面要相對優(yōu)于中和沉淀法，并且出水率好，泥漿含水率低。但硫化物沉淀法的主要缺點在于處理成本較高，處理不容易造成二次污染。

4.3 離子交換法

離子交換法作為一種常見的有色金屬工業(yè)廢水處理方法，已經(jīng)被廣泛地應用于重金屬廢水的處理中，該方法具有處理能力大、去除效率高以及反應速度快等優(yōu)點。離子交換法的工作機理是：通過使用天然的或者人工合成的固態(tài)離子交換樹脂，使其能夠和廢水中的金屬陽離子進行交換，進而實現(xiàn)去除重金屬的目的。作為一種較為普遍的有色金屬工業(yè)廢水處理方法，離子交換法的陽離子交換劑也有很多，最為常見的當屬含磺酸基的強酸型陽離子交換樹脂。在應用離子交換法的時候需要注意的是，離子交換樹脂在對重金屬離子吸收時，吸收效果容易受到pH、溫度、接觸時間等因素的影響。

4.4 吸附法

吸附法也是一種常見的有色金屬工業(yè)廢水處理方法，該方法最大的特點就是經(jīng)濟實用，只要借助活性炭這一吸附材料便可實現(xiàn)處理的目標。但是，隨著科學技術的不斷進步，新的吸附材料也不斷涌現(xiàn)，碳納米管是目前比較新的吸附材料，能夠有效地去除有色金屬離子中的鉛、鎘、銅等金屬元素?；钚蕴颗c碳納米管相比，主要優(yōu)勢在于成本更好，廢水處理成本也相對更好。此外，生物吸附也是一種新工藝，同樣也可以作為吸附法的材料。

4.5 生物法

生物法指的是微生物在其正常的新陳代謝過程中將廢水中的化合物或者重金屬吸附，最終隨著生物膜的脫落除去污染物的方法?，F(xiàn)階段，在處理重金屬廢水過程中，生物法的應用主要表現(xiàn)在生物吸附、生物絮凝法兩個方面。生物吸附法所需的吸附材料主要有3種：非生物材料、藻類生物、微生物。非生物材料如樹皮、蝦、蟹殼等，微生物如細菌、真菌、酵母等。生物絮凝法指的是微生物在新陳代謝期間產(chǎn)生的一種由微生物本身組成的高分子絮凝劑，將污水中的重金屬絮凝沉淀去除的方法。隨著生物法在有色金屬工業(yè)廢水處理中的逐漸應用，其前景非常廣泛。

5 結 語

基于有色金屬工業(yè)廢水污染特征的認識，有必要采取有效的措施來處理工業(yè)廢水，有色金屬工業(yè)廢水的處理方法有中和沉淀法、硫化物沉淀法、離子交換法、吸附法、生物法、膜分離技術等，有色金屬企業(yè)在廢水處理過程中要具體情況具體分析，根據(jù)自身的實際情況選取廢水處理方法，進而控制工業(yè)廢水污染，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，最終促進有色金屬工業(yè)的快速發(fā)展。

[1] 李剛. 我國有色金屬工業(yè)經(jīng)濟環(huán)境協(xié)調(diào)性評價研究[D]. 北京：北京工業(yè)大學, 2012.

[2] 孫家樂. 有色金屬工業(yè)的重金屬廢水處理[C]//中國水污染防治技術裝備論文集(第四期), 1998.

[3] 汪啟年, 王璠, 高小娟. 我國電解金屬錳廢水處理技術研究進展[J]. 中國錳業(yè), 2016, 34(2): 10-14.

[4] 黃遠東, 劉澤宇, 許璇. 中國有色金屬行業(yè)的環(huán)境污染及其處理技術[J]. 中國錳業(yè), 2015, 33(3): 67-72.

[5] 顏瑜光. 有色金屬冶煉廢水的相關問題分析[J]. 化工管理, 2016(17): 273-275.

Pollution Characteristics of Wastewater from Nonferrous Metals Industry in China

ZHENG Xiaoming1,2, ZHANG Shouwei2

(1.JilinUniversity,Changchun,Jilin130021,China; 2.ShandongZhengyuanGeophysicalInformationTechnologyCo.Ltd.,Jinan,Shandong250101,China)

In this paper, the author combines the current situation of the development of nonferrous metals industry to elaborate the emission sources and hazards of nonferrous metal industrial wastewater. He analyzes the characteristics of nonferrous metal industry wastewater pollution with the characteristics of nonferrous metal smelting wastewater. At last, this paper puts forward some suggestions on how to deal with non-ferrous metal processing industrial wastewater.

Nonferrous Metals; Industrial wastewater; Pollution characteristics

2017-04-07

鄭曉明(1975-)，男，山東濟南人，注冊測繪師，環(huán)境監(jiān)理工程師，研究方向：城市地下管線污染源調(diào)查方法與處理技術，手機：13943036197，E-mail：13608928620@163.com.

X758

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.03.040