每经编辑｜陈平哉    

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水之殇：钢铜行业水污染的严峻考验

在现代工业的澎湃浪潮中，钢铁和铜作為國民经济的支柱产业，以其强大的支撑作用推动着社会发展。在光鲜亮丽的生产背后，一场无声的“水之殇”正悄然侵蚀着我们的生态环境——钢铜行業在生產过程中产生的大量工業废水，其复杂性和危害性，不容小觑。這些废水，如同潜藏的“毒蛇”，携带着重金属、酸碱、油污、悬浮物等多种污染物，一旦处理不当，将对河流、湖泊乃至地下水造成严重的二次污染，破坏水生生态系统，威胁人类健康。

钢材的生產过程，从炼铁到精加工，涉及高炉冲渣水、轧钢冷却水、酸洗废水等多种形态的水体。高炉冲渣水温度极高，并携带大量煤灰、铁氧化物和细小颗粒；轧钢冷却水则富含油污和金属磨损產生的微细颗粒；而酸洗废水，更是含有高浓度的酸、铁离子以及其他金属离子，其pH值极低，腐蚀性强。

这些废水的组成成分复杂，协同效应使得处理难度倍增。它们不仅破坏水體原有的化学平衡，高浓度的重金属离子如铅、锌、铜等，更是具有极强的生物毒性，即使微量释放，也能对生物体产生累积性损害，影响食物链的稳定。

铜的冶炼和加工过程，同样面临严峻的水污染挑战。从矿石的浮选、浸出，到电解铜的精炼，每一步都伴随着大量的废水產生。这些废水中可能含有铜离子、铁离子、砷、铅、镉等多种重金属，以及酸、氰化物、浮选药剂等化学物质。电解铜的阳极泥中也可能富集多种有毒有害物质，其浸出液的污染性不亚于直接的生产废水。

特别是铜冶炼过程中产生的含氰废水，其毒性极高，处理不当后果不堪设想。铜的加工，如电镀、蚀刻等，产生的废水同样含有高浓度的重金属和化学试剂。

传统的水污染治理技术，如沉淀法、吸附法、离子交换法等，在处理钢铜行业废水時，往往面临效率低下、成本高昂、二次污染等瓶颈。例如，传统的沉淀法对于低浓度重金属离子的去除效果有限，且产生的污泥处理也是一大難题。吸附法虽然在某些方面表现优异，但吸附剂的再生和寿命是制约其大规模应用的关键。

离子交换法则在处理高浓度复杂废水时，容易出现树脂中毒、再生困难等问题。

面对日益严峻的环境法规和公众对绿色生產的呼聲，钢铜行业的水污染治理技術研究刻不容缓。如何開發出更高效、更经济、更环保的处理方法，成为行业可持续发展的关键。这不仅是技术上的革新，更是企业社會責任的體现，是企業能否在未来绿色经济浪潮中立于不败之地的根本。

创新驱动：高效水污治理技術的探索与突破

為了应对钢铜行業水污染的严峻挑战，科研人員和工程师们不懈努力，在高效水污治理技術的探索与突破上取得了诸多令人瞩目的进展。这些创新技术的出现，为解决传统方法的不足提供了新的思路和可能，也為钢铜行业的绿色转型注入了强大的动力。

1.高级氧化技术（AOPs）的崛起：高級氧化技術以其强大的氧化能力，能够有效地降解废水中難以降解的有机污染物和无机污染物，将有害物质转化为低毒甚至无毒的產物。其中，臭氧氧化（O3）、过氧化氢-紫外光（H2O2/UV）、芬顿反应（Fe2+/H2O2）及其改进型技术（如类芬顿反应、光芬顿反应）等，在钢铜行业废水的预处理和深度处理中展现出巨大的潜力。

例如，芬顿反應能够有效去除酸洗废水中的铁离子和有機物，而臭氧氧化则对某些顽固性有機污染物有显著效果。通过优化反應条件，如pH、反应時间、氧化剂投加量等，可以大幅提高处理效率，降低能耗。

2.膜分离技術的精进：膜分离技术以其高效、低能耗的特点，在废水处理和回用领域扮演着越来越重要的角色。超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）等膜技术，能够有效去除废水中的悬浮物、胶體、重金属离子、有機物以及溶解性盐分。在钢铜行业，通过多級串联或与其他技術组合，膜分离技術能够实现废水的深度净化，达到回用标准，从而大大减少新鲜水的使用量，降低生產成本，并最大限度地减少废水排放。

例如，RO膜能够有效去除废水中的溶解性盐分和重金属离子，產水水质高，可直接回用或作為景观用水。

3.生物-物化耦合技术的协同效应：将生物处理技术与物化处理技术相结合，能够实现优势互补，提高整体处理效果。例如，采用厌氧/好氧生物反应器处理含油、含酚的钢厂废水，再结合吸附或膜处理进行深度净化。在铜冶炼废水中，可以通过微生物修復技术，利用某些微生物对重金属离子的吸附、络合或转化能力，达到去除重金属的目的。

这种耦合技术不仅能有效降解有机污染物，还能有效去除重金属，实现协同治理，并可能伴随資源化利用的可能性。

4.電化学技术的创新应用：电化学技术，如电解、电催化氧化、電吸附等，在处理钢铜行業废水方面也展现出独特的优势。电解法能够直接将废水中的污染物氧化还原，去除重金属离子，降解有機物。电催化氧化技术利用電极表面產生的活性氧物种，高效氧化污染物。

電吸附则利用電场作用，将污染物吸附到電极材料上，实现高效去除。电化学技術的优点在于反應条件温和，易于控制，且占地面积小，能够实现連续化生产。

5.资源化回收利用的新思路：将水污染治理与資源化利用相结合，是当前研究的热点方向。例如，从酸洗废水中回收废酸和废铁，从含铜废水中回收铜，从含油废水中回收油品等。通过发展高效的資源回收技术，不仅可以降低废水处理的成本，还能变废为宝，实现循环经济，提升企业的经济效益和社会效益。

例如，采用電解沉积或化学沉淀的方法从废水中回收铜，其回收率可以达到90%以上。

解决方案的智慧：为钢铜行业量身定制绿色發展路径

在深刻理解钢铜行業水污染的复杂性以及高效治理技術的发展趋势后，将這些先進的理论和技術转化为切实可行的行業解决方案，是实现绿色生產和可持续發展的关键。這需要系统性的思维，将技术创新、工藝优化、设备选型、管理提升等多方面因素整合起来，為不同类型、不同规模的钢铜企业量身定制最适合的绿色发展路径。

1.精准诊断，个性化方案设计：每个钢铜企業的生產工藝、水质水量、污染物种类和浓度都可能存在差异。因此，首要任务是对企業的废水进行全面、精准的诊断，包括水质水量分析、污染物成分鉴定、污染环节溯源等。在此基础上，才能有针对性地设计解决方案。例如，对于以酸洗废水为主的企業，可能需要重点关注酸的回收、铁离子的去除以及有机添加剂的降解；而对于以冷却水和冲渣水為主的企业，则需要侧重于油水分离、悬浮物去除和重金属的稳定化处理。

2.工艺组合的“集大成者”：单一的技术往往难以应对复杂的水质。因此，集成多种高效技术，形成“组合拳”，是当前水污染治理的主流趋势。

预处理+深度处理+回用：预处理：针对性去除大颗粒悬浮物、油污、高浓度酸碱等，为后续处理减輕负担。例如，采用隔油池、氣浮、絮凝沉淀等技術。深度处理：利用高级氧化、膜分离、電化学等技术，高效去除難降解有机物、低浓度重金属离子。例如，芬顿/光芬顿结合超滤/纳滤，或臭氧氧化结合反渗透。

回用：经过深度处理后的水，达到一定的水质标准后，优先考虑回用于生產过程，如冷却水、冲渣水、洗涤水等，实现水資源的循环利用。资源回收与污染治理并行：对于含有较高浓度有价金属（如铜、铁）或酸碱的废水，可以优先考虑資源回收技术。例如，电解回收铜，膜浓缩回收废酸，废渣制备建筑材料等。

资源回收不仅能创造经济价值，还能减少进入后续处理系统的污染物总量，降低处理难度。对于回收后的残渣或低浓度废水，再采用高效的末端治理技术进行达标排放或進一步深度处理。

3.智能化与自动化管理：现代化的水污染治理不再仅仅依赖于传统的设备运行，更需要智能化和自动化的加持。

在线监测与数据分析：在关键工艺节点设置在线水质监测设备，实时掌握水质变化，及时调整工艺参数。结合大数据分析，预测水质趋势，优化運行策略，提高处理效率。自动化控制系统：采用DCS（集散控制系统）或PLC（可编程逻辑控制器）实现工藝流程的自动化控制，减少人为操作失误，保证处理过程的稳定性和可靠性。

远程监控与预警：通过物联网技术，实现对水处理设施的远程监控，一旦出现异常情况，能够及时發出预警，并进行远程诊断和指导。

4.循环经济理念的融入：将循环经济的理念贯穿于整个水处理系统设计中，不仅仅是将废水“处理干净”，更是要将其视为一种“資源”。

污泥和残渣的資源化利用：探索将治理过程中产生的污泥和残渣转化为有用的物质，例如，含铁污泥可用作净水剂或建筑材料；富含金属的残渣可以进一步回收有价金属。能量回收：对于一些產生热量的过程（如高炉冲渣水），可以考虑热能回收利用，降低整体能耗。

协同处置：对于一些企业难以独自处理的特殊废水，可以考虑与其他企业或第三方专业处理机构進行协同处置，实现资源共享和效益最大化。

5.绿色设计与可持续发展：在解决方案的设计阶段，就應充分考虑环境影响和生命周期成本。

选择低能耗、低药耗的工艺：优先选择高效、节能、少药的先进技術。采用环保型材料：在设备和材料选择上，尽量使用环保、耐腐蚀、寿命長的材料，减少二次污染。关注全生命周期成本：在评估解决方案时，不仅要考虑初期的建设成本，还要综合考虑运行维护成本、能耗、药耗、污泥处理成本等，选择经济效益和社会效益最优的方案。

钢铜行業的“水”文章：从污染到資源，从末端到源头

钢铜行业的水污染治理，是一项系统性、長期性的工程。它不仅仅是对现有污染的“治理”，更是对未来发展模式的“重塑”。通过引入高效的治理技术，并将其转化为切实可行的行业解决方案，我们能够实现水資源的有效循环利用，降低对环境的负面影响，最终将“水之殇”转化為“水之润”，滋养钢铜產業的绿色、健康与可持续发展，为构建人与自然和谐共生的美丽中國贡献坚实的力量。

这不仅仅是技術的胜利，更是責任与担当的体现，是企业在激烈的市场竞争中赢得未来的智慧之举。

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图片来源：每经记者 陈先伟 摄

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封面图片来源：图片来源：每经记者 名称 摄