2　有色金屬工業廢水污染特征與節水減排狀況分析

2.1　有色金屬工業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、鼓風爐熔煉和近年來開發的閃速爐冶煉；鋅冶煉則以濕法為主；汞的生產采用火法；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。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、沖洗設備、地面和冷卻設備的廢水等。

有色金屬工業廢水是指在生產有色金屬及其制品過程中產生和排出的廢水。有色金屬工業從采礦、選礦到冶煉，以至成品加工的整個生產過程中，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。礦山開采會產生大量礦山廢水，如礦坑水、廢水場淋洗時產生的廢水等；采礦工藝廢水由于礦床的種類、礦區地質構造、水文地質等因素不同，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移到水中，造成環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量可達數千至幾萬毫克，因此，對礦山廢水應妥善處理方可外排。

（2）重有色金屬冶煉生產廢水來源

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，冶煉以火法生產為主，爐型有白銀爐、反射爐、電爐或鼓風爐以及近年來發展起來的閃速爐；目前世界上生產的粗鉛中90％采用熔燒還原熔煉，基本工藝流程是鉛精礦燒結焙燒，鼓風爐熔煉得粗鉛，再經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，濕法煉鋅的產量約占總產量的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，其水質組成復雜、污染嚴重。其廢水主要包括以下幾種：a.爐窯設備冷卻水是冷卻冶煉爐窯等設備產生的，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）是對火法冶煉中產生的熔融態爐渣進行水淬冷卻時產生的，其中含有爐渣微粒及少量重金屬離子等；d.沖洗廢水是對設備、地板、濾料等進行沖洗所產生的廢水，還包括濕法冶煉過程中因泄漏而產生的廢液，此類廢水含重金屬和酸。

（3）輕有色金屬冶煉生產廢水來源

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氧化鋁。廢水來源于各類設備的冷卻水、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，危害農業、漁業和環境。

金屬鋁采用電解法生產，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生的，其廢水量、廢水成分與濕法凈化設備及流程有關，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。在利用菱鎂礦生產鎂錠的過程中氯是被循環利用的。鎂冶煉廢水中能對環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廢水來源

稀有金屬和貴金屬由于種類多（約50多種）、原料復雜、金屬及化合物的性質各異，再加上現代工業技術對這些金屬產品的要求各不相同，故其冶金方法相應較多，廢水來源和污染物種類也較為復雜，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，常使用各種化學藥劑，這些藥劑就有可能以“三廢”形式污染環境。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境。含氰廢水主要是在用氰化法提取黃金時產生的。該廢水排放量較大，含氰化物、銅等有害物質的濃度較高。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。

稀有金屬冶煉廢水主要來源為生產工藝排放廢水、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，如放射性稀有金屬、稀土金屬冶煉廠廢水含放射性物質，鈹冶煉廠廢水含鈹等。

（5）貴金屬冶煉生產廢水來源

貴金屬是金、銀為代表的金屬。冶煉是生產金、銀的重要方法，我國黃金生產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雜。

黃金冶煉生產廢水來源主要來自氰化浸金、電積和除雜等工序。相應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。

根據上述廢水來源和金屬產品加工對象不同有色金屬工業廢水，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，隨之也產生了大量的冶煉廢水。有色金屬種類繁多，冶煉過程中產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生相當量的含酸、堿廢水。

有色冶金產生的廢水中，含有各類不同的重金屬離子及其化合物，在土壤、人體、農作物、水生生物中逐漸累積并通過食物鏈進行傳遞，對環境的毒性影響很強。未經認真處理的有色冶金廢水排入河道、滲入地下，不但會危害農林牧副漁各產業，影響工農業生產，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，才能加強保護環境的責任心。

有色金屬工業廢水年排污量約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。經處理回用后約有2.7億噸以上廢水排入環境造成污染。與鋼鐵工業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，生產規模差別較大，廢水中重金屬含量高，毒性物質多，對環境污染后果嚴重，必須認真處理消除污染。

有色金屬工業廢水造成污染主要有有機耗氧物質污染、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所吸附，再經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?。幌募舅疁厣撸亟饘冫}類溶解度大，水中濃度高。故水體經重金屬廢水污染后，危害的持續時間很長。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，對農業和水產也有很大的影響。用含銅污水澆灌農田，會導致農作物遭受銅害，水稻吸收銅離子后，銅在水稻內積蓄，當積蓄的銅量占干農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。

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構，破壞橋梁、堤壩、港口設備等。

在金的冶煉過程中會產生大量的堿性含氰污水。氰是極毒物質，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，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。

放射物質對人類與環境的危害更為嚴重，更需妥善處理與處置。