1、引言

金隆銅業有限公司（以下簡稱金隆）作為一家大型銅冶煉企業，1997年投產，原設計產能陰極銅10萬t/a，硫酸37.5萬t/a（折100%H2SO4，下同）。經過不斷的挖潛改造和技術優化改進，目前已形成陰極銅45萬t/a，硫酸120萬t/a的生產規模。隨著產能的提升，以及環保形勢的日益嚴峻，原有廢酸、廢水處理系統很難滿足生產廢水處理的需要。電化學方法被稱為“環境友好”工藝，它主要是通過電子與廢水中的離子發生反應，不會產生二次污染，反應裝置簡單。為進一步保證排水指標的穩定達標，采用電化學處理工藝，對廢水進一步深度處理。

2、電化學廢水處理技術工作原理

電化學法處理重金屬廢水，采用電能代替化學試劑，能夠同時去除水中的重金屬離子、固體懸浮物等其它多種污染物。電化學硅整流器通過給多塊鐵極板通入直流電，在極板之間形成電場，待處理的廢水流經電極板的間隙。在電場中，鐵極板有一部分被電離消耗進入廢水中。電場中的污染物被通電帶上電荷，與電場中電離的產物以及消耗進入水中的鐵離子發生反應，形成穩定的固體顆粒，從水中沉淀分離出來。

電化學反應是一個復雜的反應過程，在電場的作用下，電極板電離產生的金屬陽離子在進入水體時，有許多物理化學現象，從離子的產生到形成絮體包括三個連續的階段：

（1）在電場的作用下，鐵極板被電離進入水體形成鐵的氫氧化物，起到“微絮凝劑”的作用；

（2）水中懸浮的顆粒、膠體污染物被“微絮凝劑”吸附包裹，失去穩定性；

（3）失去穩定性的污染物顆粒和微絮凝劑之間相互碰撞、接觸，形成肉眼可見的大絮凝顆粒。

以鐵電極板為例，電化學電極板間發生的主要反應有：

陽極（鐵極板）

在堿性環境下：

在酸性環境下：

另，電場中水被電解失去電子，生成氧氣

在陰極，水得到電子，生成氫氣

電化學法在處理廢水過程中具有多功能性，除了電化學電解反應外，還有電化學氧化和電化學還原、氣浮等作用。電極板間主要反應過程如圖1所示

3、金隆廢水處理工藝流程

3.1 金隆公司生產廢水組成

金隆公司生產廢水主要有煙氣凈化工段引出廢酸、脫硫引出液、以及各區域場面地坑收集水（統稱場面水）。不同來源廢水的成分、水量情況見表1。

3.2 不同廢水處理工藝流程

廢酸原液，主要是在硫酸煙氣凈化工段產生，酸度較高，且Cu、As、Zn、Pb、F等有害物質含量較高；經硫化工序、石膏工序、中和工序系統處理后的廢水中F含量在20mg/L左右，無法達到現有排放標準要求。中和工序1、2系統出口廢水送入中和預處理工序5系統，通過添加硫酸鋁、消石灰漿液進一步除F處理后，再進入電化學系統前集水池（均化池）。

脫硫引出液，為鎂法脫硫系統引出廢液，呈堿性，Cu、As等重金屬含量相對較低，但鎂離子濃度較高；脫硫系統引出液直接進入中和系統處理，通過添加硫酸亞鐵、電石渣漿液，經曝氣氧化、絮凝沉降，脫除其中的Cu、AS、F后，再進入電化學系統前集水池（均化池）。

場面水，指廠區各區域地坑收集水，廠區地面及廠房等由于煙塵沉降等原因，表層有較多的含重金屬粉塵，遇水后部分溶于水，導致水中重金屬含量超標。根據廠內各區域場面水性質的不同，電解車間、酸庫區域的酸性場面廢水與呈堿性的脫硫引出液共同在中和工序3系統處理；其他區域中性廢水進入場面水收集水池混合后，在中和預處理工序4系統通過添加硫酸亞鐵、電石渣漿液，經曝氣氧化、絮凝沉降，脫除其中的Cu、AS、F后，再進入電化學系統前集水池（均化池）。

中和廢水處理工藝所采用的電石渣+Fe2SO4化學沉淀法，藥劑投加很難隨水質波動而及時調整，藥劑需過量添加。一旦進口廢水所含重金屬濃度過高、或藥劑添加量不足，均可能導致排水超標。電化學廢水深度處理工藝，為外排廢水的穩定達標提供了保障。不同來源的廢酸原液、脫硫引出液、場面水經過初步處理后在均化池混合，其中絕大部分的Cu、As、Pb等重金屬離子已被脫除。再泵送至電化學系統進行深度處理，確保排水穩定達標。廢水處理工藝流程見圖2。

4、電化學廢水處理在金隆的運行情況

（1）廢酸、廢水經過初步處理后在均化池混合，其中絕大部分的Cu、AS、F等已被脫除，混合廢水進入電化學系統，通過電解反應、曝氣氧化、絮凝沉降深度處理后，出水中Cu、AS等重金屬含量很低，且比較穩定。指標優于《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》（GB25467-2010）。電化學廢水處理系統進出口廢水廢水水質情況對比，見表2、表3。

（2）電化學廢水處理系統運行過程中，主要產生電力、極板、PAM的費用消耗，無需添加其他藥劑，運行穩定、成本低。

（3）操作簡單，根據生產實際需要可隨時開、停機。

（4）由于只通過消耗電力及鐵極板處理污染物，無需添加其他化學藥劑，產生污泥量較少。

（5）出水水質穩定，由于電化學進口廢水經過預處理后，Cu、AS等重金屬指標相對穩定、較低，再經電化學深度處理，出水指標穩定，且優于排放標準。

5、結語

通過電化學廢水深度處理技術在金隆公司銅冶煉廢水處理系統中應用實踐情況來看，電化學廢水處理系統對于Cu、As、Pb等重金屬含量較低的廢水，處理效果良好，出水指標優于《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》（GB25467—2010）中的規定指標，且指標穩定。彌補了傳統中和廢水處理工藝，效率低、出水水質不穩定的缺陷。金隆公司廢酸、廢水來源及成分復雜，根據廢水成分、性質的不同，采用不同工藝流程進行分類處理，再通過電化學深度處理。在合理控制廢水處理成本的前提下，為金隆公司廢水的穩定達標提供了保障。（來源：金隆銅業有限公司）