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冶煉廠重金屬廢水深度處理工程效益分析

文檔作者：楊勇，歐根能，陳華君，李小英，翟忠標(biāo)，劉俊場文檔來源：昆明冶金研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月14日
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冶煉廠重金屬廢水深度處理工程效益分析*
楊勇，歐根能，陳華君，李小英，翟忠標(biāo)，劉俊場
( 昆明冶金研究院，云南昆明650031)
摘要: 以某鉛鋅冶煉廠重金屬廢水處理工程為例，對工藝流程、進(jìn)出水水量水質(zhì)、工程投資、運行成本和
效益進(jìn)行分析研究。工程建成后，經(jīng)濟(jì)效益328. 98 萬元/a，靜態(tài)投資回收期11. 19 a，小于設(shè)計使用期20 a，效
益－ 費用比1. 43，大于1; 廢水全部回用于生產(chǎn)，重金屬減排總量49. 825 t /a，能徹底解決環(huán)境污染引起的社會
問題。此類工程具有一定經(jīng)濟(jì)效益，但環(huán)境和社會效益更重要、更顯著。
關(guān)鍵詞: 冶煉廠; 重金屬廢水; 深度處理; 效益
中圖分類號: X703. 1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號: 1006－0308 ( 2017) 03－0069－05
The Project Benefits Analysis on the Advanced Treatment of
Heavy Metal Waste Water from Smelting Plant
YANG Yong，OU Gen －neng，CHEN Hua －jun，LI Xiao －ying，ZHAI Zhong －biao，LIU Jun －chang
( Kunming Metallurgical Ｒesearch Institute，Kunming，Yunnan 650031，China)
ABSTＲACT: The treatment engineering of heavey metal waste water from one lead － zinc smelting plant，we take it as an example，
the process flow，the water quality and volume of inlet and outlet water，project investment，operation cost and benefit is analyzed and researched
in this paper． When the project is completed，the economic benefit is three million two hundred eighty－nine thousand and eight
hundred Yuan /a，the static payback time is 11. 19 a，which is less than the 20a lifetime，the benefit－cost ratio is 1. 43，which is larger than
one; the waste water is reused in the production，the total emission reduction is 49. 825 t /a，which can solve the social issue caused by environmental
pollution completely． This type of project has a certain economic benefit，and more important，remarkable environmental and social
benefit．
KEY WOＲDS: smelting plant; heavy metal waste water; the advanced treatment; benefit
1 引言
目前，我國鉛鋅冶煉廢水主要處理方法包括:
石灰中和法、硫化法和石灰－ 鐵鹽/鋁鹽法，但處
理水硬度高， 通常僅達(dá)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)
( GB8978 － 1996) 》二級標(biāo)準(zhǔn)［1 － 3］，而達(dá)不到《鉛
鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)( GB2544 － 2010 ) 》要
求［1］，所以處理水中剩余的重金屬對環(huán)境仍存在
較大污染風(fēng)險。處理水僅能用于水質(zhì)要求較低的生
產(chǎn)中，勢必增加新水用量，而冶煉廠是用水大戶，
可能使企業(yè)遭遇水資源短缺的挑戰(zhàn)，影響企業(yè)
發(fā)展。
廢水深度處理后回用，不受氣候影響、水源可
靠、保證率高、距離近，是目前解決工業(yè)用水短缺
的有效途徑［4］。某鉛鋅冶煉廠廢水采用三段石灰
中和－ 電化學(xué)－ 氣浮－ 過濾－ 超濾－ 反滲透處理工
藝后， 反滲透淡水達(dá)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
( GB3838 － 2002) 》Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，淡水和濃水全部回
用。工程建成后，廢水全部回用，既能大幅減少新
水用量，緩解水資源短缺壓力，又能實現(xiàn)污染物減
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2017 年6 月
第46 卷第3 期( 總第264 期)
云南冶金
YUNNAN METALLUＲGY
Jun． 2017
Vol. 46． No. 3 ( Sum264)
* 收稿日期: 2017－01－06
作者簡介: 楊勇( 1981－) ，男，云南彌勒人，碩士，工程師。主要從事水處理研究與設(shè)計。
基金項目: 云南省危險廢物處理專項( 2016YWF001)
排，消除潛在環(huán)境污染風(fēng)險，還能徹底解決環(huán)境污
染引起的社會問題，具有較好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會
效益。
2 廢水水量和水質(zhì)
2. 1 廢水水量
某鉛鋅冶煉廠產(chǎn)生的廢水可分為污酸和酸性廢
水，其來源和數(shù)量見表1。由表1 知，廢水總量
800 m3 /d， 其中污酸450 m3 /d， 酸性廢水350
m3 /d。
表1 廢水來源和數(shù)量
Tab. 1 The source and volume of waste water
廢水類型來源廢水量/ ( m3 /d)
污酸
鋅廠制酸車間250
鉛廠制酸車間200
酸性廢水
鋅廠其它生產(chǎn)車間200
鉛廠其它生產(chǎn)車間150
2. 2 廢水水質(zhì)
污酸pH 在1. 4 以下，重金屬離子種類較多，
特別是砷、鋅和氟濃度較高; 酸性廢水pH 在2. 3
左右，含多種重金屬，特別是總硬度較高。污酸和
酸性廢水水質(zhì)見表2。表2 中污酸為鉛鋅廠制酸車
間產(chǎn)生的混合污酸; 酸性廢水為鉛鋅廠其它生產(chǎn)車
間產(chǎn)生的混合廢水。
表2 污酸和酸性廢水水質(zhì)
Tab. 2 The water quality of
polluted acid and acidic wastewater
廢水類型
成分/ ( mg /L)
Pb Zn Cd As Cu F 總硬度
污酸4. 87 243 4. 27 25. 38 4. 58 416 865
酸性廢水1. 94 15. 87 0. 19 6. 92 2. 15 19. 68 2136
3 工藝流程及出水水質(zhì)
3. 1 工藝流程
污酸和酸性廢水經(jīng)三段石灰中和后，分別依次
通過電化學(xué)反應(yīng)器、高效氣浮池、錳砂和活性炭濾
池、超濾、反滲透集中處理，工藝流程見圖1。污
酸和酸性廢水中重金屬濃度和酸度高，如用石灰將
pH 調(diào)至7 以上，會產(chǎn)生大量重金屬含量較高的中
和渣，故3#中和池的中和渣及氣浮池的浮渣不能
作為水泥生產(chǎn)添加劑，但可經(jīng)壓濾、干燥后，送揮
發(fā)窯回收有價金屬。將污酸pH 中和至3 時，重金
屬離子基本不沉淀［5］，故1# 中和池的中和渣可作
為水泥生產(chǎn)添加劑，經(jīng)壓濾后直接外賣。
圖1 廢水處理工藝流程
Fig. 1 The process flow of waste water treatment
3. 2 出水水質(zhì)
本工藝出水水質(zhì)見表3。由表2 和表3 知，工
藝對廢水中主要污染物削減明顯，反滲透混合淡水
水質(zhì)達(dá)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)( GB3838 － 2002) 》
Ⅲ類。
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第46 卷第3 期( 總第264 期)
云南冶金
YUNNAN METALLUＲGY
Jun． 2017
Vol. 46． No. 3 ( Sum264)
表3 出水水質(zhì)
Tab. 3 The water quality of outlet water
出水名稱
成分/ ( mg /L)
Pb Zn Cd As Cu F 總硬度
pH
反滲透混合淡水0． 0159 0. 0082 0. 0026 0. 0005 0. 0028 1. 34 1 8. 32
高壓反滲透濃水0. 2467 0. 0768 0. 0653 0. 0032 0. 0268 32. 93 5 8. 85
地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)0. 05 1. 0 0. 005 0. 05 1. 0 － － 6 ～ 9
注: 反滲透混合淡水指反滲透與高壓反滲透的混合淡水。
4 經(jīng)濟(jì)效益分析
4. 1 運行費用
工程運行費用包括電費、藥劑費、人工費、折
舊費和維修費。藥劑費具體見表4。
表4 藥劑費
Tab. 4 Agent fee
藥劑名稱年耗量/t 單價/ ( 元/t) 費用/ ( 萬元/a)
石灰3874 260 100. 72
硫酸亞鐵12. 75 540 0. 68
硫酸鋁15. 84 1240 1. 96
聚丙烯酰胺0. 85 3270 0. 28
合計－ － 103. 64
折舊費按固定資產(chǎn)分類，采用平均年限法，電
極和膜組件按1 年折舊，其他設(shè)備按20 年折舊，
折舊費具體見表5。
表5 折舊費
Tab. 5 Depreciation charge
設(shè)備名稱總價格/萬元折舊費/ ( 萬元/a)
復(fù)合極板12. 8 12. 8
鐵板2. 6 2. 6
超濾膜11. 9 11. 9
反滲透膜10. 48 10. 48
高壓反滲透膜15. 14 15. 14
設(shè)備和構(gòu)筑物538. 64 26. 93
合計－ 79. 85
工程總投資1 100萬元，廢水處理總量800 m3 /
d，按工業(yè)電價0. 42 元/kWh 計，日耗電量1 075
kWh，單位電費0. 56 元/m3 廢水; 每年按365 d
計，由表4 知，單位藥劑費3. 54 元/m3 廢水; 人
員編制8 人，人均工資2 500 元/月，每月按30 d
計，人工費0. 83 元/m3 廢水; 由表5 知，單位折
舊費2. 73 元/m3 廢水; 維修費按固定資產(chǎn)總額的
1% 計算，年維修費6. 94 萬元，單位維修費0. 24
元/m3 廢水; 運行費用4. 93 元/m3 廢水，年運行
費用約143. 95 萬元( 不含折舊費和維修費) ; 運
行總費用7. 90 元/m3 廢水，年運行總費用約
230. 68 萬元( 含折舊費和維修費) 。
4. 2 經(jīng)濟(jì)效益
4. 2. 1 廢水回用效益
工程建成后，反滲透淡水主要用于循環(huán)冷卻補(bǔ)
水、冶煉、制硫酸、實驗和綠化用水，濃水主要用
于沖渣、除塵、煙氣處理。
廢水回用率= ( 反滲透淡水量+ 濃水量) /廢
水處理總量× 100% = 752 ( m3 /d) /800 ( m3 /d)
× 100% = 94%，廢水回用率主要考慮了廢水處理
中生成的泥渣帶走水量。工程廢水處理量29. 2 ×
104 m3 /a，反滲透淡濃水全部回用，則可減少取排
水量27. 5 × 104 m3 /a，按當(dāng)?shù)毓┧畠r格( 含排污
費) 4. 75 元/m3 計，則可節(jié)省支出約130. 63 萬元
/a。
4. 2. 2 石膏渣外賣效益
在1#中和池內(nèi)，污酸所含高濃度硫酸和石灰
反應(yīng)生成硫酸鈣渣，渣中重金屬含量少，符合水泥
添加劑要求，經(jīng)壓濾脫水后制成石膏，直接外賣當(dāng)
地水泥廠作為水泥生產(chǎn)添加劑。石膏渣外賣量
6 942. 5 t /a，價格按70 元/t 計，則石膏渣效益
48. 60 萬元/a。
4. 2. 3 節(jié)約渣庫投資效益
廢水處理中產(chǎn)生的渣外賣或送揮發(fā)窯回收有價
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楊勇，等冶煉廠重金屬廢水深度處理工程效益分析
金屬，可有效減少渣庫容積，降低土地使用和建設(shè)
費用74. 52 萬元，渣庫按20 年使用期設(shè)計，則平
均減少投資3. 73 萬元/a。
4. 2. 4 重金屬回收效益
廢水中絕大部分重金屬轉(zhuǎn)移到3# 中和池中和
渣、電化學(xué)反應(yīng)器電極和氣浮池浮渣中，將渣送揮
發(fā)窯，而電極送冶煉系統(tǒng)回收有價金屬，金屬回收
量按廢水中重金屬削減量的60% 計，則回收廢水
中重金屬效益見表6。廢水處理產(chǎn)生的渣外賣或送
揮發(fā)窯回收有價金屬，能降低渣庫滲漏和潰壩等潛
在環(huán)境風(fēng)險發(fā)生。
表6 重金屬回收效益
Tab. 6 The recycling benefit of heavy metal
金屬名稱
削減量
/ ( t /a)
回收量
/ ( t /a)
單價
/ ( 萬元/t)
效益
/ ( 萬元/a)
Pb 1. 037 0. 622 1. 65 1. 026
Zn 41. 936 25. 162 1. 94 48. 814
Cu 1. 025 0. 615 3. 91 2. 405
合計43. 998 26. 399 － 52. 245
4. 2. 5 排污費效益
由《排污費征收使用管理條例》知，某污染
物的污染當(dāng)量數(shù)= 該污染物排放量( kg) /該污染
物污染當(dāng)量值( kg) ，則Pb 污染當(dāng)量數(shù)= 1 047. 73
( kg /a) /0. 025kg = 41 909. 2 /a，Cd 污染當(dāng)量數(shù)=
776. 54 ( kg /a) / 0. 005kg = 155 308 /a，As 污染當(dāng)
量數(shù)= 5 052. 70 ( kg /a) /0. 02kg = 252 635 /a，Zn
污染當(dāng)量數(shù)= 41 940. 14 ( kg /a ) /0. 2kg =
209 700. 7 /a，Cu 污染當(dāng)量數(shù)= 1 026. 93 ( kg /a) /
0. 1kg = 10 269. 3 /a。根據(jù)《關(guān)于調(diào)整排污費征收
標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)問題的通知》，重金屬污染物排污費征
收標(biāo)準(zhǔn)不低于1. 4 元/污染當(dāng)量。廢水排污收費總
額= 1. 4 元× 重金屬污染物的污染當(dāng)量數(shù)之和=
1. 4 元× 669 822. 2 /a = 93. 78 萬元/a。
4. 2. 6 經(jīng)濟(jì)效益評價
本工程按使用期20a 計，經(jīng)濟(jì)總效益328. 98
萬元/a ( 即年總收益) ，運營期經(jīng)濟(jì)總效益5 534. 8
萬元。
年凈效益= 年總收益－ 年運行總費用=
( 328. 98 － 230. 68) 萬元/a = 98. 3 萬元/a
靜態(tài)投資回收期= 總投資/年凈效益= 1 100萬
元/98. 3 ( 萬元/a) = 11. 19 a，小于設(shè)計使用期
20 a。
效益－ 費用比= 年總收益/年運行總費用=
328. 98 ( 萬元/a) / 230. 68 ( 萬元/a) = 1. 43，大
于1，項目可行。在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評價中，收益－ 費用
比不小于1 的工程可接受，且數(shù)值越大越好。
5 環(huán)境效益分析
5. 1 重金屬削減量
工程廢水處理量29. 2 × 104 m3 /a，反滲透混合
淡水量24. 75 × 104 m3 /a，高壓反滲透濃水量2. 75
× 104 m3 /a，反滲透淡濃水全部回用，廢水中主要
重金屬削減量見表7。反滲透淡水達(dá)《地表水環(huán)境
質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)( GB3838 － 2002) 》Ⅲ類，對冶煉廠周圍
地下水、地表水和土壤影響小。
表7 主要重金屬削減量
Tab. 7 The pollutant reduction of main heavy metal
kg /a
金屬名稱
原廢水中重
金屬含量
反滲透淡濃水
中重金屬含量
重金屬
削減量
Pb 1 047. 73 10. 72 1 037. 01
Zn 41 940. 14 4. 14 41 936. 0
Cd 776. 54 2. 44 774. 10
As 5 052. 70 0. 21 5 052. 49
Cu 1 026. 93 1. 43 1 025. 5
合計49844. 04 18. 94 49 825. 10
5. 2 污染土地利用效益
本工程占地面積2 160 m2，工程建成前會向工
業(yè)園區(qū)及附近排放原處理站廢水，園區(qū)內(nèi)廢水洼地
面積3 200 m2，園區(qū)周邊5 個廢水塘面積1 500 m2，
洼地和廢水塘周圍土地受污染而無法使用，保守估
計受污染土地面積13 600 m2。本工程建成后，廢
水不外排至洼地和廢水塘，周圍污染土地經(jīng)修復(fù)
后，可新增土地使用面積16 140 m2。
5. 3 排污處罰效益
《新環(huán)境保護(hù)法》施行后，環(huán)保部又制定了
《環(huán)境保護(hù)按日連續(xù)處罰暫行辦法》、《實施環(huán)境保
護(hù)查封、扣押暫行辦法》和《環(huán)境保護(hù)限制生產(chǎn)、
停產(chǎn)整治暫行辦法》等配套文件，排污處罰將成
為制約企業(yè)發(fā)展的重要因素。
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第46 卷第3 期( 總第264 期)
云南冶金
YUNNAN METALLUＲGY
Jun． 2017
Vol. 46． No. 3 ( Sum264)
6 社會效益
6. 1 就業(yè)效益
工程運營后，人員編制8 人，人均工資2 500
元/月，員工工資24. 0 萬元/a，而廠家員工維修費
6. 94 萬元/a，則共需支付工資30. 94 萬元/a。
6. 2 健康效益
居民健康效益指重金屬通過直接或間接方式引
起工人和周圍居民疾病，患病后所需承擔(dān)的各種費
用。根據(jù)廢水污染健康損失估算模式［6］計算，健
康損失值約1 038 元/ ( 人·a) ，受影響人數(shù)約
8 200人，可估算出廢水排放造成的健康損失總費
用約851. 16 萬元/a。
6. 3 環(huán)境舒適度效益
對廢水污染影響范圍內(nèi)100 位居民進(jìn)行調(diào)查，
居民為改善地表水、地下水和土壤重金屬污染的平
均支付意愿為72. 56 元/ ( 人·a) ，受影響人數(shù)約
8 200人，為改善環(huán)境舒適度，受影響居民總支付
意愿為59. 50 萬元/a。
6. 4 其他社會效益
以下社會效益中不確定因素較多，未量化分
析，以待進(jìn)一步研究。
6. 4. 1 污染處理效益
工程建成后，可避免廢水排放污染地表水、地
下水和土壤，造成原水質(zhì)和土質(zhì)下降，為保證工業(yè)
與生活用水水質(zhì)、農(nóng)業(yè)土壤質(zhì)量而需支付的處
理費。
6. 4. 2 污染糾紛效益
近年我國重金屬污染事件層出不窮，已受到社
會的高度關(guān)注。工程建成后，可避免因污染事故引
起與當(dāng)?shù)鼐用竦募m紛，促進(jìn)與當(dāng)?shù)鼐用裼押藐P(guān)系，
有利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)良性發(fā)展。
6. 4. 3 招商引資效益
目前我國部分工業(yè)園區(qū)環(huán)境污染較嚴(yán)重，而一
些企業(yè)對環(huán)境質(zhì)量要求較高。工程建成后，可改善
園區(qū)環(huán)境條件，對園區(qū)吸引潛在投資項目產(chǎn)生促進(jìn)
作用。
6. 4. 4 水資源效益
冶煉行業(yè)耗水量大，排污嚴(yán)重。工程建成后，
可解決用水量日益增加，而水資源越來越短缺的社
會矛盾，保證企業(yè)正常生產(chǎn)和運營，促進(jìn)企業(yè)持續(xù)
發(fā)展。
7 結(jié)語
工程建成后，經(jīng)濟(jì)效益328. 98 萬元/a，靜態(tài)
投資回收期11. 19 a，小于設(shè)計使用期20a ，效益
－ 費用比1. 43，大于1，具有一定經(jīng)濟(jì)效益; 廢水
全部回用于生產(chǎn)，重金屬減排總量49. 825 t /a，可
避免排污處罰，且污染土地能再利用，環(huán)境效益顯
著; 可增加就業(yè)，保障工人居民健康，提高環(huán)境舒
適度，減少污染治理費，避免污染糾紛，解決水資
源短缺，社會效益突出，大于941. 6 萬元/a。對于
此類工程，環(huán)境效益和社會效益的意義比經(jīng)濟(jì)效益
更重要。工程建成后，該廠成功申請為清潔生產(chǎn)和
循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范單位，提高了公司聲譽(yù)。
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