2　有色金屬工業(yè)廢水污染特征與節(jié)水減排狀況分析

2.1　有色金屬工業(yè)廢水污染特征與主要污染物

2.1.1　有色金屬冶煉廢水來源與分類

有色金屬的種類很多，冶煉方法多種多樣，較多采用是火法冶煉和濕法冶煉等。如當今世界上85％銅是火法冶煉的。在我國處理硫化銅礦和精礦，一般采用反射爐熔煉、電爐熔煉、鼓風(fēng)爐熔煉和近年來開發(fā)的閃速爐冶煉；鋅冶煉則以濕法為主；汞的生產(chǎn)采用火法；鉛冶煉主要采用焙燒還原法熔煉；輕有色金屬中鋁的冶煉是采用熔融鹽電解法生產(chǎn)。因此，有色金屬冶煉過程中，廢水來源主要為火法冶煉時煙塵洗滌廢水，濕法冶煉時的工藝過程用水外排水和跑冒滴漏的廢水，以及沖渣、沖洗設(shè)備、地面和冷卻設(shè)備的廢水等。

有色金屬工業(yè)廢水是指在生產(chǎn)有色金屬及其制品過程中產(chǎn)生和排出的廢水。有色金屬工業(yè)從采礦、選礦到冶煉，以至成品加工的整個生產(chǎn)過程中，幾乎所有工序都要用水，都有廢水排放。

（1）有色礦山廢水來源

礦山廢水包括采礦與選礦兩種。礦山開采會產(chǎn)生大量礦山廢水，如礦坑水、廢水場淋洗時產(chǎn)生的廢水等；采礦工藝廢水由于礦床的種類、礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)等因素不同，礦山廢水中常含有大量、Cl^-、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等，以及鈦、砷、鎘、銅、錳、鐵等重金屬元素。采礦廢水分為采礦工藝廢水和礦山酸性廢水，其中礦山酸性廢水能使礦石、廢石和尾礦中的重金屬轉(zhuǎn)移到水中，造成環(huán)境水體的重金屬污染。礦山的采礦廢水通常是：酸性強且含有多種金屬離子；水量較大，排水點分散；水流時間長，水質(zhì)波動大。

選礦廢水是包括采礦、破碎和選礦三道工序排出的廢水。選礦廢水的特點是水量大，約占整個礦山廢水的40％～70％，其廢水污染物種類多，危害大，含有各種選礦藥劑，如黑藥、黃藥、氰化物、煤油等以及氟、砷和其他重金屬等有毒物，廢水中SS含量大，通常每升廢水中含SS量可達數(shù)千至幾萬毫克，因此，對礦山廢水應(yīng)妥善處理方可外排。

（2）重有色金屬冶煉生產(chǎn)廢水來源

典型的重有色金屬如Cu、Pb、Zn等的礦石一般以硫化礦分布最廣。銅礦石80％來自硫化礦，冶煉以火法生產(chǎn)為主，爐型有白銀爐、反射爐、電爐或鼓風(fēng)爐以及近年來發(fā)展起來的閃速爐；目前世界上生產(chǎn)的粗鉛中90％采用熔燒還原熔煉，基本工藝流程是鉛精礦燒結(jié)焙燒，鼓風(fēng)爐熔煉得粗鉛，再經(jīng)火法精煉和電解精煉得到鉛；鋅的冶煉方法有火法和濕法兩種，濕法煉鋅的產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的75％～85％。

重有色金屬冶煉廢水中的污染物主要是各種重金屬離子，其水質(zhì)組成復(fù)雜、污染嚴重。其廢水主要包括以下幾種：a.爐窯設(shè)備冷卻水是冷卻冶煉爐窯等設(shè)備產(chǎn)生的，排放量大，約占總量的40％；b.煙氣凈化廢水是對冶煉、制酸等煙氣進行洗滌產(chǎn)生的，排放量大，含有酸、堿及大量重金屬離子和非金屬化合物；c.水淬渣水（沖渣水）是對火法冶煉中產(chǎn)生的熔融態(tài)爐渣進行水淬冷卻時產(chǎn)生的，其中含有爐渣微粒及少量重金屬離子等；d.沖洗廢水是對設(shè)備、地板、濾料等進行沖洗所產(chǎn)生的廢水，還包括濕法冶煉過程中因泄漏而產(chǎn)生的廢液，此類廢水含重金屬和酸。

（3）輕有色金屬冶煉生產(chǎn)廢水來源

鋁、鎂是最常見也是最具代表性的兩種輕金屬。我國主要用鋁礬土為原料采用堿法來生產(chǎn)氧化鋁。廢水來源于各類設(shè)備的冷卻水、石灰爐排氣的洗滌水及地面等的清洗水等。廢水中含有碳酸鈉、氫氧化鈉、鋁酸鈉、氫氧化鋁及含有氧化鋁的粉塵、物料等，危害農(nóng)業(yè)、漁業(yè)和環(huán)境。

金屬鋁采用電解法生產(chǎn)，其主要原料是氧化鋁。電解鋁廠的廢水主要是由電解槽煙氣濕法凈化產(chǎn)生的，其廢水量、廢水成分與濕法凈化設(shè)備及流程有關(guān)，噸鋁廢水量一般在1.5～15m³之間。廢水中主要污染物為氟化物。

我國目前主要以菱鎂礦為原料，采用氯化電解法生產(chǎn)鎂。氯在氯化工序中作為原料參與生成氯化鎂，在氯化鎂電解生成鎂的工序中氯氣從陽極析出，并進一步參加氯化反應(yīng)。在利用菱鎂礦生產(chǎn)鎂錠的過程中氯是被循環(huán)利用的。鎂冶煉廢水中能對環(huán)境造成危害的成分主要是鹽酸、次氯酸、氯鹽和少量游離氯。

（4）稀有色金屬冶煉生產(chǎn)廢水來源

稀有金屬和貴金屬由于種類多（約50多種）、原料復(fù)雜、金屬及化合物的性質(zhì)各異，再加上現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)對這些金屬產(chǎn)品的要求各不相同，故其冶金方法相應(yīng)較多，廢水來源和污染物種類也較為復(fù)雜，這里只做一概略敘述。

在稀有金屬的提取和分離提純過程中，常使用各種化學(xué)藥劑，這些藥劑就有可能以“三廢”形式污染環(huán)境。例如在鉭、鈮精礦的氫氟酸分解過程中加入氫氟酸、硫酸，排出水中也就會有過量的氫氟酸。稀土金屬生產(chǎn)中用強堿或濃硫酸處理精礦，排放的酸或堿廢液都將污染環(huán)境。含氰廢水主要是在用氰化法提取黃金時產(chǎn)生的。該廢水排放量較大，含氰化物、銅等有害物質(zhì)的濃度較高。如某金礦每天排放廢水100～2000m³，廢水中含氰化物（以氰化鈉計）約1600～2000mg/L、銅300～700mg/L、硫氰根600～1000mg/L。此外，某些有色金屬礦中伴有放射性元素時，提取該金屬所排放的廢水中就會含有放射性物質(zhì)。

稀有金屬冶煉廢水主要來源為生產(chǎn)工藝排放廢水、除塵洗滌水、地面沖洗水、洗衣房排水及淋浴水。廢水特點是廢水量較少，有害物質(zhì)含量高；稀有金屬廢水往往含有毒性，但致毒濃度限制未曾明確，尚需進一步研究；不同品種的稀有金屬冶煉廢水，均有其特殊性質(zhì)，如放射性稀有金屬、稀土金屬冶煉廠廢水含放射性物質(zhì)，鈹冶煉廠廢水含鈹?shù)取?/p>

（5）貴金屬冶煉生產(chǎn)廢水來源

貴金屬是金、銀為代表的金屬。冶煉是生產(chǎn)金、銀的重要方法，我國黃金生產(chǎn)涉及冶煉主要物料有重砂、海綿金、鋼棉電積金和氰化金泥。重砂、海綿金、鋼棉電積金冶煉工藝較為簡單，氰化金泥冶煉工藝較為復(fù)雜。

黃金冶煉生產(chǎn)廢水來源主要來自氰化浸金、電積和除雜等工序。相應(yīng)的廢水中所含污染物主要是氰化物，銅、鉛、鋅等重金屬離子，其中氰化物含量高、毒性大。

（6）有色金屬加工廢水來源

有色金屬加工廢水比較復(fù)雜，其廢水種類和來源主要有以下幾種。

①含油廢水。主要來源于油壓、水壓和其他軋制加工設(shè)備的潤滑、冷卻和清洗等含油廢水。

②含酸廢水。來源于酸洗過程中漂洗水和酸洗廢液。其廢水成分除含酸性廢水外，其他污染物是隨酸洗加工金屬不同而異，廢水成分復(fù)雜。

③含鉻廢水。主要來源于電鍍工序的鍍鉻漂洗廢水。如電鍍其他金屬，其水質(zhì)因電鍍材料不同而異。但通常以鍍鉻最為普遍。

④氧化著色工藝含酸堿廢水。來源于氧化著色工藝的脫脂、堿洗、光化、陽極氧化、封孔、著色等各工序與清洗工序的各種廢水。

⑤放射性廢水。來源于鎢釷和鎳釷加工工序，以及同位素試驗與放射性原料等處的廢水。

根據(jù)上述廢水來源和金屬產(chǎn)品加工對象不同有色金屬工業(yè)廢水，可分為采礦廢水、選礦廢水、冶煉廢水及加工廢水。冶煉廢水又可分為重有色金屬冶煉廢水、輕有色金屬冶煉廢水、稀有色金屬冶煉廢水、貴金屬冶煉廢水和有色金屬加工廢水。按廢水中所含污染物主要成分，有色金屬冶煉廢水也可分為酸性廢水、堿性廢水、重金屬廢水、含氰廢水、含氟廢水、含油類廢水和含放射性廢水等。

2.1.2　有色金屬冶煉廢水污染特征與危害性

（1）有色金屬冶煉廢水污染特征

有色金屬冶煉消耗大量的水，隨之也產(chǎn)生了大量的冶煉廢水。有色金屬種類繁多，冶煉過程中產(chǎn)生的廢水也種類多樣。由于有色金屬礦石中有伴生元素存在，所以冶煉廢水中一般含有汞、鎘、砷、鉛、鈹、銅、鋅等重金屬離子和氟的化合物等。此外，在有色冶金過程中還產(chǎn)生相當量的含酸、堿廢水。

有色冶金產(chǎn)生的廢水中，含有各類不同的重金屬離子及其化合物，在土壤、人體、農(nóng)作物、水生生物中逐漸累積并通過食物鏈進行傳遞，對環(huán)境的毒性影響很強。未經(jīng)認真處理的有色冶金廢水排入河道、滲入地下，不但會危害農(nóng)林牧副漁各產(chǎn)業(yè)，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還會污染飲用水源，危及人民的長期健康安全，因此必須充分認識重金屬廢水的危害，才能加強保護環(huán)境的責(zé)任心。

有色金屬工業(yè)廢水年排污量約7億噸，其中銅、鉛、鋅、鋁、鎳五種有色金屬排放廢水約占80％以上。經(jīng)處理回用后約有2.7億噸以上廢水排入環(huán)境造成污染。與鋼鐵工業(yè)廢水相比廢水排放量較小，但污染程度很大。由于有色金屬種類繁多，生產(chǎn)規(guī)模差別較大，廢水中重金屬含量高，毒性物質(zhì)多，對環(huán)境污染后果嚴重，必須認真處理消除污染。

有色金屬工業(yè)廢水造成污染主要有有機耗氧物質(zhì)污染、無機固體懸浮物污染、重金屬污染、石油類污染、醇污染、酸堿污染和熱污染等。表2-1列出有色金屬工業(yè)廢水的主要污染物^［3］。表2-2列出銅、鉛、鋅、鋁、鎳五種有色金屬的主要工業(yè)污染物種類情況^［12］。

由于有色金屬冶煉要消耗大量水資源，表2-3列出10種有色金屬冶煉噸產(chǎn)品的用水量^［13］，近年來雖有所下降，但用水量還很大。由于有色金屬礦中常有伴生元素共存，所以冶煉廢水中一般含有汞、鎘、砷、鉛、鈹、銅、鋅等重金屬離子、氟化合物和放射性元素等。

（2）有色金屬冶煉廢水的危害性

重金屬是有色金屬廢水最主要成分，通常含量較高、危害較大，重金屬不能被生物分解為無害物。重金屬廢水排入水體后，除部分為水生物、魚類吸收外，其他大部分易被水中各種有機和無機膠體及微粒物質(zhì)所吸附，再經(jīng)聚集沉降沉積于水體底部。它在水中濃度隨水溫，pH值等不同而變化，冬季水溫低，重金屬鹽類在水中溶解度小，水體底部沉積量大，水中濃度小；夏季水溫升高，重金屬鹽類溶解度大，水中濃度高。故水體經(jīng)重金屬廢水污染后，危害的持續(xù)時間很長。廢水中常見的重金屬主要有汞、鎘、鉻、鉛、砷、銅、鋅、金、銀、鎳等。

重金屬離子除對人體有危害外，對農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)也有很大的影響。用含銅污水澆灌農(nóng)田，會導(dǎo)致農(nóng)作物遭受銅害，水稻吸收銅離子后，銅在水稻內(nèi)積蓄，當積蓄的銅量占干農(nóng)作物的萬分之一以上時，不論給水稻施加多少肥料都要減產(chǎn)。

當水中含有重金屬時，魚鰓表面接觸重金屬，鰓因此在其表面分泌出黏液，當黏液蓋滿魚鰓表面時，魚便窒息死亡。

在銅、鉛、鋅的冶煉過程中，制酸工序還會產(chǎn)生大量的污酸污水。如果不處理直接外排入水體，將改變水中正常的pH值，直接危害生物正常的生長。污水中的酸還會腐蝕金屬和混凝土結(jié)構(gòu)，破壞橋梁、堤壩、港口設(shè)備等。

在金的冶煉過程中會產(chǎn)生大量的堿性含氰污水。氰是極毒物質(zhì)，人體對氰化鉀的致死劑量是0.25g。污水中的氰化物在酸性條件下亦會成為氰化氫氣體逸出而發(fā)生毒害作用。氫氰酸和氰化物能通過皮膚、肺、胃，特別是從黏膜吸收進入體內(nèi)，可使全部組織的呼吸麻痹，最后致死。氰化物對魚的毒害也較大，當水中含氰量為0.04～0.1mg/L時就可以使魚致死。氰化物對細菌也有毒害作用，能影響污水的生化處理過程。

因此，對銅、鉛、鋅冶煉污水的處理主要是處理含重金屬離子的酸性污水，對金冶煉廠的污水處理主要是處理含氰的堿性污水。

放射物質(zhì)對人類與環(huán)境的危害更為嚴重，更需妥善處理與處置。