钟生怀 2025-11-02 00:47:27
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在现代(dai)工(gong)业的(de)澎(peng)湃浪潮(chao)中(zhong),钢铁和铜(tong)作(zuo)为国民经济(ji)的支柱产业,以(yi)其强大的支(zhi)撑(cheng)作用推(tui)动着(zhe)社(she)会(hui)发(fa)展(zhan)。在光鲜(xian)亮(liang)丽的生产背(bei)后,一(yi)场无声的(de)“水之(zhi)殇”正(zheng)悄然(ran)侵蚀着我们的(de)生态环境——钢铜(tong)行业(ye)在(zai)生产过(guo)程中(zhong)产(chan)生的(de)大(da)量工(gong)业(ye)废水(shui),其(qi)复(fu)杂(za)性和危害(hai)性,不容(rong)小觑。这(zhe)些(xie)废(fei)水,如(ru)同潜(qian)藏的“毒蛇(she)”,携带(dai)着重(zhong)金属(shu)、酸碱、油污(wu)、悬(xuan)浮物等(deng)多种污染(ran)物,一(yi)旦处理不当,将(jiang)对河流、湖泊乃(nai)至地(di)下(xia)水造成(cheng)严重的二次污(wu)染,破坏水(shui)生生(sheng)态系统(tong),威(wei)胁(xie)人(ren)类健康。
钢(gang)材的生产过(guo)程(cheng),从炼(lian)铁到(dao)精加工(gong),涉(she)及(ji)高(gao)炉冲(chong)渣水(shui)、轧钢冷却水、酸(suan)洗废水等(deng)多(duo)种(zhong)形态(tai)的水体。高(gao)炉冲(chong)渣(zha)水(shui)温度(du)极高(gao),并携带大(da)量(liang)煤(mei)灰、铁氧化(hua)物和(he)细(xi)小颗粒(li);轧钢冷(leng)却(que)水(shui)则(ze)富含(han)油污和金(jin)属磨损产(chan)生的(de)微(wei)细(xi)颗粒(li);而酸(suan)洗废水,更是含(han)有(you)高(gao)浓(nong)度(du)的酸(suan)、铁(tie)离子(zi)以(yi)及其(qi)他金(jin)属离(li)子,其(qi)pH值极(ji)低(di),腐(fu)蚀性强。
这些废(fei)水的(de)组成成分复杂(za),协同效(xiao)应使得(de)处理难度(du)倍增(zeng)。它们(men)不仅(jin)破(po)坏(huai)水体原有(you)的化学平衡(heng),高浓度(du)的重金属(shu)离(li)子如铅、锌、铜等,更(geng)是具有(you)极强的(de)生物毒(du)性,即(ji)使(shi)微量(liang)释放(fang),也能(neng)对生(sheng)物体(ti)产生(sheng)累(lei)积性(xing)损害,影(ying)响食物链的(de)稳(wen)定(ding)。
铜的冶炼和(he)加工过(guo)程,同样(yang)面临严峻(jun)的水污(wu)染(ran)挑(tiao)战(zhan)。从矿(kuang)石(shi)的(de)浮选(xuan)、浸出,到(dao)电解(jie)铜的(de)精炼,每一步都伴(ban)随着(zhe)大(da)量(liang)的废(fei)水产生。这些废(fei)水中(zhong)可(ke)能含有(you)铜离子、铁(tie)离(li)子(zi)、砷、铅、镉等多种(zhong)重金属,以(yi)及酸(suan)、氰化物、浮(fu)选药(yao)剂等(deng)化(hua)学物(wu)质(zhi)。电解铜的(de)阳极(ji)泥中也可(ke)能富(fu)集多(duo)种有毒有(you)害物质,其浸出液的(de)污(wu)染性不亚(ya)于(yu)直(zhi)接(jie)的生产废水。
特别(bie)是铜冶炼(lian)过(guo)程中产(chan)生的(de)含(han)氰废(fei)水,其(qi)毒(du)性极(ji)高(gao),处理不(bu)当后果(guo)不(bu)堪(kan)设想。铜的加工,如(ru)电镀、蚀(shi)刻等,产生(sheng)的(de)废(fei)水同(tong)样(yang)含有(you)高(gao)浓(nong)度的重(zhong)金属和化(hua)学(xue)试剂(ji)。
传统的水污(wu)染治理技(ji)术,如沉淀(dian)法、吸附法(fa)、离(li)子(zi)交换(huan)法等,在处(chu)理钢铜(tong)行业(ye)废(fei)水时(shi),往往面临(lin)效率(lv)低(di)下、成本(ben)高昂、二次(ci)污染(ran)等瓶颈。例如,传统的沉淀(dian)法(fa)对(dui)于低(di)浓度(du)重金属离子(zi)的去除(chu)效果有限(xian),且产(chan)生的污(wu)泥处理(li)也是(shi)一大难题。吸附(fu)法虽(sui)然在某些方面表现(xian)优(you)异,但吸(xi)附(fu)剂(ji)的再(zai)生(sheng)和(he)寿命是(shi)制约(yue)其大规模应(ying)用的关键(jian)。
离子(zi)交换法则(ze)在处(chu)理高浓(nong)度(du)复杂废水(shui)时,容(rong)易(yi)出(chu)现树脂中(zhong)毒、再(zai)生困难等(deng)问题。
面(mian)对日益严(yan)峻的环(huan)境(jing)法(fa)规(gui)和公众(zhong)对(dui)绿(lv)色生产(chan)的呼声(sheng),钢铜行业的(de)水污(wu)染(ran)治(zhi)理技术(shu)研究刻(ke)不(bu)容缓(huan)。如何开(kai)发(fa)出更(geng)高效、更经(jing)济、更(geng)环保的处理方(fang)法,成为(wei)行(xing)业可(ke)持(chi)续(xu)发展(zhan)的(de)关(guan)键(jian)。这不仅(jin)是技术上的革(ge)新,更(geng)是企业社(she)会(hui)责(ze)任(ren)的体(ti)现,是企(qi)业能否在(zai)未来(lai)绿色经济(ji)浪潮中立于不败之地(di)的(de)根本。
为了(le)应对钢(gang)铜行业(ye)水污染的(de)严峻挑战,科研人(ren)员(yuan)和工程(cheng)师(shi)们(men)不懈努(nu)力,在(zai)高效(xiao)水污治理技术(shu)的探索(suo)与突(tu)破上取得了诸多(duo)令人瞩目的(de)进(jin)展。这些创新技(ji)术(shu)的出现(xian),为(wei)解(jie)决传统方(fang)法的(de)不(bu)足(zu)提供(gong)了新(xin)的(de)思路和(he)可(ke)能(neng),也为钢(gang)铜行业(ye)的绿色(se)转型注(zhu)入了(le)强(qiang)大(da)的动力(li)。
1.高级(ji)氧(yang)化技(ji)术(AOPs)的(de)崛起:高(gao)级(ji)氧化(hua)技术(shu)以其(qi)强大的(de)氧化能(neng)力,能(neng)够有效地(di)降(jiang)解(jie)废水中难(nan)以降(jiang)解(jie)的有机(ji)污染(ran)物和(he)无机(ji)污(wu)染物,将(jiang)有害物质(zhi)转(zhuan)化为低(di)毒甚至(zhi)无毒(du)的产(chan)物(wu)。其(qi)中,臭氧(yang)氧(yang)化(O3)、过氧(yang)化氢-紫外光(guang)(H2O2/UV)、芬顿反(fan)应(Fe2+/H2O2)及其改进型(xing)技(ji)术(shu)(如(ru)类芬顿(dun)反应、光(guang)芬(fen)顿反应)等(deng),在(zai)钢(gang)铜(tong)行(xing)业(ye)废(fei)水(shui)的预处(chu)理(li)和(he)深(shen)度(du)处理中展(zhan)现(xian)出巨大(da)的潜力。
例如,芬(fen)顿(dun)反应能(neng)够有效去(qu)除(chu)酸洗废(fei)水中的铁(tie)离子(zi)和有(you)机物,而臭(chou)氧氧(yang)化(hua)则对(dui)某些顽(wan)固性有机污染物(wu)有显著(zhu)效果(guo)。通过优化(hua)反应条(tiao)件(jian),如(ru)pH、反(fan)应时间、氧(yang)化(hua)剂(ji)投加(jia)量等,可以(yi)大幅提(ti)高(gao)处理(li)效率(lv),降低(di)能耗(hao)。
2.膜(mo)分(fen)离技术的(de)精进:膜分(fen)离技术以(yi)其高效(xiao)、低(di)能耗(hao)的(de)特点,在(zai)废水(shui)处理(li)和回(hui)用领域扮(ban)演着(zhe)越来越重要的(de)角色。超滤(UF)、纳滤(lv)(NF)和反(fan)渗(shen)透(tou)(RO)等(deng)膜(mo)技术(shu),能(neng)够(gou)有效(xiao)去除废(fei)水中的(de)悬浮物、胶(jiao)体、重(zhong)金属(shu)离(li)子(zi)、有机(ji)物以(yi)及溶(rong)解性(xing)盐分(fen)。在(zai)钢铜(tong)行(xing)业,通过(guo)多(duo)级串(chuan)联或(huo)与其(qi)他技(ji)术组合(he),膜(mo)分离技术(shu)能(neng)够(gou)实现(xian)废水(shui)的深度净(jing)化,达(da)到回用标(biao)准,从而大大减少(shao)新(xin)鲜水(shui)的(de)使(shi)用量,降低生(sheng)产(chan)成本,并最大限(xian)度地(di)减(jian)少(shao)废水(shui)排(pai)放(fang)。
例(li)如(ru),RO膜能(neng)够有(you)效去除废(fei)水中(zhong)的(de)溶(rong)解性(xing)盐分和重金(jin)属(shu)离(li)子(zi),产水水质(zhi)高,可(ke)直接(jie)回用(yong)或作为景(jing)观用(yong)水。
3.生(sheng)物(wu)-物化耦合技(ji)术的协同(tong)效(xiao)应:将生(sheng)物处(chu)理技术与物化(hua)处(chu)理技(ji)术(shu)相(xiang)结(jie)合,能(neng)够(gou)实现优(you)势互(hu)补,提(ti)高(gao)整(zheng)体(ti)处(chu)理(li)效(xiao)果。例(li)如,采(cai)用厌氧/好(hao)氧生物(wu)反应器(qi)处理含(han)油、含酚的钢(gang)厂(chang)废水,再(zai)结合(he)吸附(fu)或膜(mo)处理(li)进行(xing)深(shen)度净化(hua)。在(zai)铜(tong)冶炼废水(shui)中,可以通(tong)过(guo)微生(sheng)物修复(fu)技术(shu),利用(yong)某(mou)些(xie)微生物对(dui)重金(jin)属离(li)子(zi)的吸附(fu)、络合(he)或转(zhuan)化能(neng)力,达(da)到去除重(zhong)金(jin)属的目的(de)。
这(zhe)种耦合(he)技(ji)术不仅能有效降解(jie)有机(ji)污(wu)染(ran)物,还(hai)能(neng)有(you)效去除重(zhong)金(jin)属(shu),实(shi)现(xian)协同(tong)治理,并(bing)可(ke)能伴(ban)随资源化(hua)利用(yong)的可能(neng)性。
4.电化(hua)学技(ji)术的创新(xin)应用:电化学技(ji)术,如(ru)电解(jie)、电(dian)催(cui)化氧化、电(dian)吸附(fu)等,在处理(li)钢铜(tong)行业废水方面(mian)也展现(xian)出(chu)独特(te)的优势(shi)。电(dian)解法能够(gou)直(zhi)接(jie)将废(fei)水中(zhong)的(de)污染物氧化(hua)还(hai)原,去除(chu)重金属(shu)离(li)子,降(jiang)解有机物(wu)。电(dian)催(cui)化氧化技(ji)术利用电(dian)极(ji)表面产(chan)生的(de)活(huo)性(xing)氧物(wu)种(zhong),高(gao)效(xiao)氧化污(wu)染(ran)物。
电(dian)吸(xi)附则(ze)利(li)用(yong)电场作用(yong),将污(wu)染(ran)物(wu)吸附(fu)到电(dian)极材料上(shang),实(shi)现高(gao)效去除(chu)。电化学技(ji)术(shu)的(de)优点在于(yu)反应条件温(wen)和,易于(yu)控制,且占(zhan)地面积小(xiao),能(neng)够实现(xian)连续化生(sheng)产(chan)。
5.资源化(hua)回收利用(yong)的新思(si)路(lu):将水(shui)污染(ran)治理(li)与资(zi)源化(hua)利用相结(jie)合,是当前(qian)研究(jiu)的热点方(fang)向。例(li)如,从(cong)酸洗废水中回收(shou)废(fei)酸和(he)废铁,从(cong)含铜废(fei)水中回收(shou)铜,从含(han)油废水中回(hui)收油品等(deng)。通过发展高(gao)效(xiao)的资源(yuan)回收技(ji)术(shu),不(bu)仅(jin)可以降(jiang)低废(fei)水(shui)处理的(de)成(cheng)本(ben),还(hai)能变(bian)废(fei)为宝(bao),实现(xian)循环(huan)经济,提(ti)升(sheng)企业(ye)的(de)经(jing)济效益(yi)和(he)社(she)会(hui)效(xiao)益(yi)。
例如,采用(yong)电解(jie)沉积(ji)或化学(xue)沉(chen)淀(dian)的方法(fa)从废水(shui)中回收铜,其(qi)回(hui)收(shou)率可以达(da)到90%以(yi)上(shang)。
在深(shen)刻理解(jie)钢铜行业水污染的(de)复杂性以及高效治(zhi)理技(ji)术的发展(zhan)趋势后,将(jiang)这(zhe)些(xie)先进(jin)的(de)理(li)论和(he)技(ji)术(shu)转化为切(qie)实可(ke)行的行业解(jie)决方案,是实(shi)现(xian)绿色生产(chan)和(he)可持(chi)续(xu)发展(zhan)的(de)关键。这需要系(xi)统性(xing)的思维,将(jiang)技术(shu)创(chuang)新(xin)、工艺优化(hua)、设备(bei)选型(xing)、管理(li)提升(sheng)等多方面(mian)因(yin)素整(zheng)合起来(lai),为(wei)不(bu)同类(lei)型(xing)、不(bu)同规模(mo)的(de)钢(gang)铜(tong)企(qi)业量身(shen)定制最适(shi)合的(de)绿色发展(zhan)路径。
1.精准(zhun)诊断,个性化方(fang)案(an)设(she)计:每(mei)个钢铜企(qi)业的(de)生产工艺、水(shui)质水量(liang)、污(wu)染(ran)物种(zhong)类(lei)和浓度都可(ke)能存(cun)在差异。因(yin)此,首要任(ren)务是对企(qi)业的废水(shui)进行全(quan)面、精准的诊断(duan),包括水(shui)质水(shui)量分析(xi)、污(wu)染物(wu)成分鉴定(ding)、污(wu)染环节(jie)溯源(yuan)等。在(zai)此(ci)基(ji)础(chu)上(shang),才能有针对性(xing)地设计(ji)解决方(fang)案(an)。例如,对于(yu)以(yi)酸洗(xi)废水(shui)为主(zhu)的企业(ye),可能需要重(zhong)点(dian)关注(zhu)酸(suan)的回收、铁(tie)离子(zi)的去除(chu)以及有机添加剂(ji)的降解;而对于(yu)以(yi)冷(leng)却水(shui)和冲(chong)渣水为主(zhu)的(de)企业,则(ze)需要侧重于油(you)水分离、悬(xuan)浮物(wu)去除和(he)重金属的稳定化处理(li)。
2.工艺(yi)组(zu)合的“集大成者”:单一的(de)技术往(wang)往难以(yi)应(ying)对(dui)复杂的水(shui)质。因(yin)此,集成多(duo)种高效技(ji)术,形(xing)成“组合拳(quan)”,是(shi)当(dang)前水污染治理(li)的(de)主(zhu)流趋势(shi)。
预(yu)处(chu)理+深度处理(li)+回(hui)用:预处理:针(zhen)对性(xing)去除大颗(ke)粒悬(xuan)浮物、油污(wu)、高浓(nong)度酸碱等(deng),为后续处(chu)理减轻负(fu)担。例如,采(cai)用隔(ge)油池(chi)、气浮(fu)、絮凝沉淀(dian)等技(ji)术。深(shen)度处理:利(li)用(yong)高(gao)级氧(yang)化、膜(mo)分离(li)、电化学等(deng)技术(shu),高(gao)效去除(chu)难降(jiang)解有(you)机物、低浓度(du)重(zhong)金属(shu)离子(zi)。例如(ru),芬顿/光(guang)芬(fen)顿结合(he)超(chao)滤/纳(na)滤,或(huo)臭(chou)氧(yang)氧化(hua)结(jie)合反渗(shen)透。
回用(yong):经过深度处理后(hou)的水,达(da)到一(yi)定(ding)的(de)水(shui)质标(biao)准后(hou),优(you)先考(kao)虑回(hui)用(yong)于生(sheng)产过(guo)程(cheng),如(ru)冷却水、冲渣(zha)水(shui)、洗涤水等,实(shi)现水资(zi)源的循环利用(yong)。资源(yuan)回(hui)收与污(wu)染治(zhi)理并(bing)行:对(dui)于含(han)有较(jiao)高浓(nong)度有价金(jin)属(如(ru)铜、铁)或(huo)酸碱的(de)废水,可以优先(xian)考虑(lv)资(zi)源回收(shou)技术(shu)。例如,电(dian)解(jie)回收铜,膜(mo)浓缩(suo)回收废酸,废(fei)渣(zha)制备建(jian)筑(zhu)材料等。
资源回收不(bu)仅能创造(zao)经(jing)济(ji)价(jia)值(zhi),还能(neng)减少(shao)进入(ru)后(hou)续处(chu)理(li)系统的污染物(wu)总量(liang),降低处(chu)理难度。对于(yu)回收(shou)后的残渣或低(di)浓度废(fei)水,再(zai)采用高效的(de)末端治理技术进行达标(biao)排放或进(jin)一步(bu)深度处理。
3.智能(neng)化与自动(dong)化管理:现(xian)代化(hua)的水(shui)污染治理不再(zai)仅仅(jin)依赖(lai)于(yu)传(chuan)统的(de)设备(bei)运行,更(geng)需(xu)要智(zhi)能(neng)化(hua)和自动化(hua)的加持。
在(zai)线监(jian)测与(yu)数据(ju)分(fen)析(xi):在关键工(gong)艺节(jie)点设置在线水(shui)质监测设(she)备,实(shi)时掌(zhang)握水质变(bian)化,及时调(diao)整(zheng)工(gong)艺(yi)参(can)数。结合大(da)数据分(fen)析(xi),预测水质趋势(shi),优(you)化(hua)运行(xing)策略,提(ti)高(gao)处(chu)理(li)效率。自动(dong)化控制系(xi)统(tong):采用DCS(集(ji)散控制系统(tong))或PLC(可编程逻(luo)辑控制器)实现(xian)工艺(yi)流程的自(zi)动(dong)化控制,减少(shao)人为操作失误(wu),保证处理(li)过(guo)程(cheng)的稳(wen)定性(xing)和可靠性。
远程监控与预警(jing):通过物(wu)联网(wang)技术,实现(xian)对水处理(li)设(she)施(shi)的远(yuan)程(cheng)监控,一(yi)旦出(chu)现异(yi)常(chang)情(qing)况,能(neng)够及(ji)时发(fa)出(chu)预警(jing),并进行远程诊(zhen)断(duan)和指(zhi)导(dao)。
4.循(xun)环(huan)经济理(li)念的融(rong)入(ru):将(jiang)循(xun)环经济的理(li)念(nian)贯穿于(yu)整个水(shui)处理系(xi)统(tong)设计(ji)中(zhong),不(bu)仅(jin)仅是将(jiang)废水“处(chu)理(li)干净(jing)”,更是要将(jiang)其视(shi)为一(yi)种“资(zi)源”。
污泥和(he)残渣(zha)的资(zi)源化利(li)用:探索将治理过(guo)程中(zhong)产生的污(wu)泥和(he)残渣转化为有(you)用的物质,例如(ru),含铁污泥可用(yong)作净(jing)水剂(ji)或建(jian)筑材料;富含金(jin)属的(de)残渣可以(yi)进(jin)一(yi)步回(hui)收有(you)价金属。能量回(hui)收:对(dui)于一些产(chan)生热量的过程(cheng)(如高炉冲渣水(shui)),可以考(kao)虑热(re)能回收(shou)利用,降低(di)整体能耗(hao)。
协同(tong)处置(zhi):对于一些(xie)企业难(nan)以独(du)自(zi)处理的(de)特(te)殊废(fei)水,可以(yi)考(kao)虑与(yu)其他企业或(huo)第(di)三方专业处理(li)机构进行(xing)协同(tong)处置,实(shi)现(xian)资源共享和效益最(zui)大(da)化。
5.绿(lv)色设计(ji)与可持(chi)续发展(zhan):在解决方(fang)案的设(she)计(ji)阶段,就应(ying)充分(fen)考虑(lv)环境(jing)影响(xiang)和(he)生命周(zhou)期成本(ben)。
选(xuan)择低(di)能耗(hao)、低(di)药耗的(de)工艺(yi):优先选(xuan)择高效、节能、少药(yao)的先进(jin)技(ji)术。采(cai)用环保型材(cai)料(liao):在设备和(he)材(cai)料(liao)选择(ze)上(shang),尽量使(shi)用环保、耐(nai)腐蚀(shi)、寿命(ming)长(zhang)的材料(liao),减少二次(ci)污(wu)染(ran)。关注全生命(ming)周(zhou)期成本(ben):在(zai)评估(gu)解决(jue)方(fang)案时,不(bu)仅要(yao)考虑初期的(de)建(jian)设(she)成本(ben),还(hai)要综(zong)合考虑(lv)运行(xing)维护成本、能(neng)耗、药耗(hao)、污(wu)泥处(chu)理成本等(deng),选择(ze)经济效(xiao)益和社(she)会效益最(zui)优(you)的(de)方案。
钢铜(tong)行业的水污染(ran)治理,是一项系(xi)统性、长期性的(de)工程(cheng)。它(ta)不仅(jin)仅(jin)是(shi)对现有污染的“治(zhi)理”,更是对(dui)未来发展(zhan)模式(shi)的“重(zhong)塑(su)”。通(tong)过(guo)引(yin)入(ru)高(gao)效的(de)治理(li)技术(shu),并(bing)将其转(zhuan)化为切实可行(xing)的行(xing)业解决方案,我(wo)们(men)能够(gou)实(shi)现水(shui)资源(yuan)的(de)有(you)效循环(huan)利用(yong),降低对(dui)环(huan)境的负(fu)面影响(xiang),最终将(jiang)“水之(zhi)殇”转化为(wei)“水之润(run)”,滋养钢(gang)铜产(chan)业的(de)绿色(se)、健(jian)康与(yu)可持续发展,为构建人(ren)与(yu)自(zi)然和(he)谐共(gong)生的(de)美丽(li)中(zhong)国(guo)贡献坚(jian)实(shi)的力量。
这不仅(jin)仅是(shi)技术(shu)的胜(sheng)利(li),更是责任与(yu)担(dan)当的体现(xian),是企业(ye)在(zai)激(ji)烈(lie)的市场(chang)竞(jing)争中赢(ying)得(de)未来的(de)智慧(hui)之举(ju)。
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图片来源:每经记者 阿什利扬
摄
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