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冶炼厂重金属废水深度处理工程效益分析

文档作者：杨勇，欧根能，陈华君，李小英，翟忠标，刘俊场文档来源：昆明冶金研究院		点击数：	更新时间： 2024年06月14日
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冶炼厂重金属废水深度处理工程效益分析*
杨勇，欧根能，陈华君，李小英，翟忠标，刘俊场
( 昆明冶金研究院，云南昆明650031)
摘要: 以某铅锌冶炼厂重金属废水处理工程为例，对工艺流程、进出水水量水质、工程投资、运行成本和
效益进行分析研究。工程建成后，经济效益328. 98 万元/a，静态投资回收期11. 19 a，小于设计使用期20 a，效
益－ 费用比1. 43，大于1; 废水全部回用于生产，重金属减排总量49. 825 t /a，能彻底解决环境污染引起的社会
问题。此类工程具有一定经济效益，但环境和社会效益更重要、更显著。
关键词: 冶炼厂; 重金属废水; 深度处理; 效益
中图分类号: X703. 1 文献标识码: A 文章编号: 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，我国铅锌冶炼废水主要处理方法包括:
石灰中和法、硫化法和石灰－ 铁盐/铝盐法，但处
理水硬度高， 通常仅达《污水综合排放标准
( GB8978 － 1996) 》二级标准［1 － 3］，而达不到《铅
锌工业污染物排放标准( GB2544 － 2010 ) 》要
求［1］，所以处理水中剩余的重金属对环境仍存在
较大污染风险。处理水仅能用于水质要求较低的生
产中，势必增加新水用量，而冶炼厂是用水大户，
可能使企业遭遇水资源短缺的挑战，影响企业
发展。
废水深度处理后回用，不受气候影响、水源可
靠、保证率高、距离近，是目前解决工业用水短缺
的有效途径［4］。某铅锌冶炼厂废水采用三段石灰
中和－ 电化学－ 气浮－ 过滤－ 超滤－ 反渗透处理工
艺后， 反渗透淡水达《地表水环境质量标准
( GB3838 － 2002) 》Ⅲ类标准，淡水和浓水全部回
用。工程建成后，废水全部回用，既能大幅减少新
水用量，缓解水资源短缺压力，又能实现污染物减
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第46 卷第3 期( 总第264 期)
云南冶金
YUNNAN METALLUＲGY
Jun． 2017
Vol. 46． No. 3 ( Sum264)
* 收稿日期: 2017－01－06
作者简介: 杨勇( 1981－) ，男，云南弥勒人，硕士，工程师。主要从事水处理研究与设计。
基金项目: 云南省危险废物处理专项( 2016YWF001)
排，消除潜在环境污染风险，还能彻底解决环境污
染引起的社会问题，具有较好的经济、环境和社会
效益。
2 废水水量和水质
2. 1 废水水量
某铅锌冶炼厂产生的废水可分为污酸和酸性废
水，其来源和数量见表1。由表1 知，废水总量
800 m3 /d， 其中污酸450 m3 /d， 酸性废水350
m3 /d。
表1 废水来源和数量
Tab. 1 The source and volume of waste water
废水类型来源废水量/ ( m3 /d)
污酸
锌厂制酸车间250
铅厂制酸车间200
酸性废水
锌厂其它生产车间200
铅厂其它生产车间150
2. 2 废水水质
污酸pH 在1. 4 以下，重金属离子种类较多，
特别是砷、锌和氟浓度较高; 酸性废水pH 在2. 3
左右，含多种重金属，特别是总硬度较高。污酸和
酸性废水水质见表2。表2 中污酸为铅锌厂制酸车
间产生的混合污酸; 酸性废水为铅锌厂其它生产车
间产生的混合废水。
表2 污酸和酸性废水水质
Tab. 2 The water quality of
polluted acid and acidic wastewater
废水类型
成分/ ( mg /L)
Pb Zn Cd As Cu F 总硬度
污酸4. 87 243 4. 27 25. 38 4. 58 416 865
酸性废水1. 94 15. 87 0. 19 6. 92 2. 15 19. 68 2136
3 工艺流程及出水水质
3. 1 工艺流程
污酸和酸性废水经三段石灰中和后，分别依次
通过电化学反应器、高效气浮池、锰砂和活性炭滤
池、超滤、反渗透集中处理，工艺流程见图1。污
酸和酸性废水中重金属浓度和酸度高，如用石灰将
pH 调至7 以上，会产生大量重金属含量较高的中
和渣，故3#中和池的中和渣及气浮池的浮渣不能
作为水泥生产添加剂，但可经压滤、干燥后，送挥
发窑回收有价金属。将污酸pH 中和至3 时，重金
属离子基本不沉淀［5］，故1# 中和池的中和渣可作
为水泥生产添加剂，经压滤后直接外卖。
图1 废水处理工艺流程
Fig. 1 The process flow of waste water treatment
3. 2 出水水质
本工艺出水水质见表3。由表2 和表3 知，工
艺对废水中主要污染物削减明显，反渗透混合淡水
水质达《地表水环境质量标准( GB3838 － 2002) 》
Ⅲ类。
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第46 卷第3 期( 总第264 期)
云南冶金
YUNNAN METALLUＲGY
Jun． 2017
Vol. 46． No. 3 ( Sum264)
表3 出水水质
Tab. 3 The water quality of outlet water
出水名称
成分/ ( mg /L)
Pb Zn Cd As Cu F 总硬度
pH
反渗透混合淡水0． 0159 0. 0082 0. 0026 0. 0005 0. 0028 1. 34 1 8. 32
高压反渗透浓水0. 2467 0. 0768 0. 0653 0. 0032 0. 0268 32. 93 5 8. 85
地表水Ⅲ类标准0. 05 1. 0 0. 005 0. 05 1. 0 － － 6 ～ 9
注: 反渗透混合淡水指反渗透与高压反渗透的混合淡水。
4 经济效益分析
4. 1 运行费用
工程运行费用包括电费、药剂费、人工费、折
旧费和维修费。药剂费具体见表4。
表4 药剂费
Tab. 4 Agent fee
药剂名称年耗量/t 单价/ ( 元/t) 费用/ ( 万元/a)
石灰3874 260 100. 72
硫酸亚铁12. 75 540 0. 68
硫酸铝15. 84 1240 1. 96
聚丙烯酰胺0. 85 3270 0. 28
合计－ － 103. 64
折旧费按固定资产分类，采用平均年限法，电
极和膜组件按1 年折旧，其他设备按20 年折旧，
折旧费具体见表5。
表5 折旧费
Tab. 5 Depreciation charge
设备名称总价格/万元折旧费/ ( 万元/a)
复合极板12. 8 12. 8
铁板2. 6 2. 6
超滤膜11. 9 11. 9
反渗透膜10. 48 10. 48
高压反渗透膜15. 14 15. 14
设备和构筑物538. 64 26. 93
合计－ 79. 85
工程总投资1 100万元，废水处理总量800 m3 /
d，按工业电价0. 42 元/kWh 计，日耗电量1 075
kWh，单位电费0. 56 元/m3 废水; 每年按365 d
计，由表4 知，单位药剂费3. 54 元/m3 废水; 人
员编制8 人，人均工资2 500 元/月，每月按30 d
计，人工费0. 83 元/m3 废水; 由表5 知，单位折
旧费2. 73 元/m3 废水; 维修费按固定资产总额的
1% 计算，年维修费6. 94 万元，单位维修费0. 24
元/m3 废水; 运行费用4. 93 元/m3 废水，年运行
费用约143. 95 万元( 不含折旧费和维修费) ; 运
行总费用7. 90 元/m3 废水，年运行总费用约
230. 68 万元( 含折旧费和维修费) 。
4. 2 经济效益
4. 2. 1 废水回用效益
工程建成后，反渗透淡水主要用于循环冷却补
水、冶炼、制硫酸、实验和绿化用水，浓水主要用
于冲渣、除尘、烟气处理。
废水回用率= ( 反渗透淡水量+ 浓水量) /废
水处理总量× 100% = 752 ( m3 /d) /800 ( m3 /d)
× 100% = 94%，废水回用率主要考虑了废水处理
中生成的泥渣带走水量。工程废水处理量29. 2 ×
104 m3 /a，反渗透淡浓水全部回用，则可减少取排
水量27. 5 × 104 m3 /a，按当地供水价格( 含排污
费) 4. 75 元/m3 计，则可节省支出约130. 63 万元
/a。
4. 2. 2 石膏渣外卖效益
在1#中和池内，污酸所含高浓度硫酸和石灰
反应生成硫酸钙渣，渣中重金属含量少，符合水泥
添加剂要求，经压滤脱水后制成石膏，直接外卖当
地水泥厂作为水泥生产添加剂。石膏渣外卖量
6 942. 5 t /a，价格按70 元/t 计，则石膏渣效益
48. 60 万元/a。
4. 2. 3 节约渣库投资效益
废水处理中产生的渣外卖或送挥发窑回收有价
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杨勇，等冶炼厂重金属废水深度处理工程效益分析
金属，可有效减少渣库容积，降低土地使用和建设
费用74. 52 万元，渣库按20 年使用期设计，则平
均减少投资3. 73 万元/a。
4. 2. 4 重金属回收效益
废水中绝大部分重金属转移到3# 中和池中和
渣、电化学反应器电极和气浮池浮渣中，将渣送挥
发窑，而电极送冶炼系统回收有价金属，金属回收
量按废水中重金属削减量的60% 计，则回收废水
中重金属效益见表6。废水处理产生的渣外卖或送
挥发窑回收有价金属，能降低渣库渗漏和溃坝等潜
在环境风险发生。
表6 重金属回收效益
Tab. 6 The recycling benefit of heavy metal
金属名称
削减量
/ ( t /a)
回收量
/ ( t /a)
单价
/ ( 万元/t)
效益
/ ( 万元/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
合计43. 998 26. 399 － 52. 245
4. 2. 5 排污费效益
由《排污费征收使用管理条例》知，某污染
物的污染当量数= 该污染物排放量( kg) /该污染
物污染当量值( kg) ，则Pb 污染当量数= 1 047. 73
( kg /a) /0. 025kg = 41 909. 2 /a，Cd 污染当量数=
776. 54 ( kg /a) / 0. 005kg = 155 308 /a，As 污染当
量数= 5 052. 70 ( kg /a) /0. 02kg = 252 635 /a，Zn
污染当量数= 41 940. 14 ( kg /a ) /0. 2kg =
209 700. 7 /a，Cu 污染当量数= 1 026. 93 ( kg /a) /
0. 1kg = 10 269. 3 /a。根据《关于调整排污费征收
标准等有关问题的通知》，重金属污染物排污费征
收标准不低于1. 4 元/污染当量。废水排污收费总
额= 1. 4 元× 重金属污染物的污染当量数之和=
1. 4 元× 669 822. 2 /a = 93. 78 万元/a。
4. 2. 6 经济效益评价
本工程按使用期20a 计，经济总效益328. 98
万元/a ( 即年总收益) ，运营期经济总效益5 534. 8
万元。
年净效益= 年总收益－ 年运行总费用=
( 328. 98 － 230. 68) 万元/a = 98. 3 万元/a
静态投资回收期= 总投资/年净效益= 1 100万
元/98. 3 ( 万元/a) = 11. 19 a，小于设计使用期
20 a。
效益－ 费用比= 年总收益/年运行总费用=
328. 98 ( 万元/a) / 230. 68 ( 万元/a) = 1. 43，大
于1，项目可行。在经济指标评价中，收益－ 费用
比不小于1 的工程可接受，且数值越大越好。
5 环境效益分析
5. 1 重金属削减量
工程废水处理量29. 2 × 104 m3 /a，反渗透混合
淡水量24. 75 × 104 m3 /a，高压反渗透浓水量2. 75
× 104 m3 /a，反渗透淡浓水全部回用，废水中主要
重金属削减量见表7。反渗透淡水达《地表水环境
质量标准( GB3838 － 2002) 》Ⅲ类，对冶炼厂周围
地下水、地表水和土壤影响小。
表7 主要重金属削减量
Tab. 7 The pollutant reduction of main heavy metal
kg /a
金属名称
原废水中重
金属含量
反渗透淡浓水
中重金属含量
重金属
削减量
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
合计49844. 04 18. 94 49 825. 10
5. 2 污染土地利用效益
本工程占地面积2 160 m2，工程建成前会向工
业园区及附近排放原处理站废水，园区内废水洼地
面积3 200 m2，园区周边5 个废水塘面积1 500 m2，
洼地和废水塘周围土地受污染而无法使用，保守估
计受污染土地面积13 600 m2。本工程建成后，废
水不外排至洼地和废水塘，周围污染土地经修复
后，可新增土地使用面积16 140 m2。
5. 3 排污处罚效益
《新环境保护法》施行后，环保部又制定了
《环境保护按日连续处罚暂行办法》、《实施环境保
护查封、扣押暂行办法》和《环境保护限制生产、
停产整治暂行办法》等配套文件，排污处罚将成
为制约企业发展的重要因素。
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第46 卷第3 期( 总第264 期)
云南冶金
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Jun． 2017
Vol. 46． No. 3 ( Sum264)
6 社会效益
6. 1 就业效益
工程运营后，人员编制8 人，人均工资2 500
元/月，员工工资24. 0 万元/a，而厂家员工维修费
6. 94 万元/a，则共需支付工资30. 94 万元/a。
6. 2 健康效益
居民健康效益指重金属通过直接或间接方式引
起工人和周围居民疾病，患病后所需承担的各种费
用。根据废水污染健康损失估算模式［6］计算，健
康损失值约1 038 元/ ( 人·a) ，受影响人数约
8 200人，可估算出废水排放造成的健康损失总费
用约851. 16 万元/a。
6. 3 环境舒适度效益
对废水污染影响范围内100 位居民进行调查，
居民为改善地表水、地下水和土壤重金属污染的平
均支付意愿为72. 56 元/ ( 人·a) ，受影响人数约
8 200人，为改善环境舒适度，受影响居民总支付
意愿为59. 50 万元/a。
6. 4 其他社会效益
以下社会效益中不确定因素较多，未量化分
析，以待进一步研究。
6. 4. 1 污染处理效益
工程建成后，可避免废水排放污染地表水、地
下水和土壤，造成原水质和土质下降，为保证工业
与生活用水水质、农业土壤质量而需支付的处
理费。
6. 4. 2 污染纠纷效益
近年我国重金属污染事件层出不穷，已受到社
会的高度关注。工程建成后，可避免因污染事故引
起与当地居民的纠纷，促进与当地居民友好关系，
有利于企业经济良性发展。
6. 4. 3 招商引资效益
目前我国部分工业园区环境污染较严重，而一
些企业对环境质量要求较高。工程建成后，可改善
园区环境条件，对园区吸引潜在投资项目产生促进
作用。
6. 4. 4 水资源效益
冶炼行业耗水量大，排污严重。工程建成后，
可解决用水量日益增加，而水资源越来越短缺的社
会矛盾，保证企业正常生产和运营，促进企业持续
发展。
7 结语
工程建成后，经济效益328. 98 万元/a，静态
投资回收期11. 19 a，小于设计使用期20a ，效益
－ 费用比1. 43，大于1，具有一定经济效益; 废水
全部回用于生产，重金属减排总量49. 825 t /a，可
避免排污处罚，且污染土地能再利用，环境效益显
著; 可增加就业，保障工人居民健康，提高环境舒
适度，减少污染治理费，避免污染纠纷，解决水资
源短缺，社会效益突出，大于941. 6 万元/a。对于
此类工程，环境效益和社会效益的意义比经济效益
更重要。工程建成后，该厂成功申请为清洁生产和
循环经济示范单位，提高了公司声誉。
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杨勇，等冶炼厂重金属废水深度处理工程效益分析

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