济源冶炼金铅废水零排放与资源化技术方案

济源冶炼金铅废水零排放与资源化技术方案

冶炼行业高盐高毒废水的处理一直是环保领域的重点难题，尤其金铅冶炼废水含有的金、铅等贵金属与砷、铬等剧毒组分，既存在生态风险，也蕴含资源回收价值。河南济源市结合区域能源政策特点，针对此类废水开发了一套零排放与资源化处理方案，设计规模 1000m?/d，通过分质处理与资源回收的技术路径，实现了环保达标与资源利用的双重目标，为同类项目提供了技术参

一、基本情况

1.区域支撑条件

济源市具备独特的能源与政策优势，为废水处理项目的落地提供了有利环境。能源方面，当地接入沁北电厂集中供汽网络，蒸汽价格为 270 元 / 吨，相比企业自建燃气锅炉可降低 50% 的用能成本；电价执行分时计价政策，低谷时段电价低至 0.306 元 / 度（为平段电价的 45%），适配结晶等高耗能工序的运行需求。政策层面，当地 “合力服务团” 提供能评、环评一站式审批服务，缩短了项目前期筹备周期，提升了落地效率。

2.废水水质与处理难点

该金铅冶炼废水成分复杂，兼具资源价值与环境风险。水质参数显示，废水中 Au 含量 0.1-0.3g/L，Pb??含量 0.5-1.5g/L，同时含有 10-50mg/L 的 Cr??与 30-100mg/L 的 As，TDS 浓度范围 50000-180000mg/L，Cl?浓度最高可达 150000mg/L。此类废水的处理存在三大核心难点：一是重金属毒性强，会抑制微生物活性，无法采用生物处理工艺；二是高氯环境腐蚀性强，对设备材质提出严苛要求；三是砷、铬等污染物会影响后续分盐产品品质，需在前端进行深度脱除。

二、核心工艺路线：分质资源化技术体系

方案采用 “贵金属回收 - 铬砷脱毒 - 膜分盐浓缩 - 结晶提纯” 的全流程处理技术链，按污染物特性与资源价值分质处理，最大化降低处理成本与环境风险。

1.贵金属选择性回收

针对废水中的金、铅资源，采用针对性回收工艺。金回收选用 Lewatit TP260 硫醇树脂吸附，在 pH=2.5-3.0 的工况下，树脂吸附容量达 120g-Au/m?，吸附后的树脂经 8% 硫脲解吸，再通过电解提纯得到纯度 99.99% 的金锭，回收率不低于 98%。铅回收采用两级沉淀工艺，一级通过 Na?S 沉淀生成纯度 > 95% 的 PbS，二级用 NaOH 调节 pH 至 9.5 进行深度除铅，产生的铅泥经还原熔炼得到粗铅，回收率达 92%。

2.铬砷协同脱毒处理

为降低后续处理环节的环境风险，需对铬、砷进行深度脱除。工艺先通过 NaHSO?将 Cr??还原，控制反应体系 ORP<-300mV；再用 NaClO 将 AsⅢ 氧化为 AsⅤ，氧化剂量按 10mg/mg-As 配比；最后加入 FeCl?与石灰，形成 FeAsO??CrFe (OH)?共沉淀。处理后出水 As 浓度低于 0.1mg/L，Cr 浓度低于 0.05mg/L，产生的固废经水泥 + 螯合剂（TMT-15）玻璃化处理后，浸出毒性满足环保要求。

3.膜分盐浓缩系统

为降低末端蒸发负荷，采用多级膜分离技术进行盐类分离与浓缩。前端选用 CeraMem? 陶瓷 NF 膜进行纳滤分盐，SO???/Cl?分离因子 > 50，实现两类盐的初步分离；后续通过三级串联 DTRO 膜（操作压力 120bar）浓缩，系统回收率达 85%，其自清洗湍流设计可减少膜污染；最后采用均相膜电渗析（EDR）进行深度浓缩，通过自动倒极功能防止结垢，将废水 TDS 浓缩至 300g/L。

4.结晶分盐与杂盐处置

浓缩液进入结晶系统进行盐类提纯，硫酸钠采用冷冻结晶（-10℃）+ 熔融提纯工艺，产出纯度 99.5% 的食品级 Na?SO?；氯化钠采用 MVR 蒸发（COP=28）+Oslo 结晶工艺，得到纯度 99.9% 的电子级 NaCl。整个分盐过程混盐率控制在 3% 以内，产生的少量杂盐经锂提取后，采用玻璃化填埋处置，实现杂盐减量与无害化。

5.关键设备选型与参数

基于废水高氯、高腐蚀的特性，设备选型以耐蚀性为核心原则，同时兼顾能效与运行稳定性。核心设备包括：钛材螯合树脂塔（φ1.2m×4m），用于金回收工序；三级 120bar DTRO 膜组（处理量 5.5m?/h），适配高污染水质的浓缩需求；MVR 离心压缩机（蒸发量 2t/h，COP=28），提升蒸发工序能效；PLC+DCS 智能控制系统，结合物联网与 AI 优化模型实现工艺参数动态调控。对于 Cl?浓度 > 50g/L 的关键区域，设备材质选用 Gr.29 钛合金，保障长期运行可靠性。

三、投资与运行经济性分析

1.投资构成

项目总投资 3230 万元，其中贵金属回收系统 760 万元（设备费 560 万元、安装费 120 万元、其他费用 80 万元），膜浓缩系统 840 万元（设备费 620 万元、安装费 150 万元、其他费用 70 万元），MVR 蒸发结晶系统 1150 万元（设备费 850 万元、安装费 200 万元、其他费用 100 万元），其余配套设施投资 480 万元。

2.运行成本与资源收益

运行成本方面，吨水处理成本 103.14 元，其中电力成本 46.24 元（综合耗电 68kWh / 吨，含 40% 低谷电），蒸汽成本 32.40 元（MVR 补汽 0.12t / 吨），药剂成本 18.50 元（硫脲、阻垢剂、螯合剂等），杂盐处置成本 6.00 元（按 3% 混盐率、2000 元 / 吨处置费计算）。

资源回收收益方面，按设计水质测算，项目年回收金 62kg（单价 400 元 /g）、粗铅 310 吨（单价 1.2 万元 / 吨）、电子级 NaCl 2800 吨（单价 1200 元 / 吨），年总收益 3188 万元，扣除年运行成本 1403 万元后，年净收益 1785 万元，投资回收期约 1.8 年。敏感性分析显示，金价波动 ±10% 时，净收益变化幅度约 ±38%，是影响项目经济性的关键因素。

3.实施要点与技术适配

项目实施需注重分阶段推进，优先投产金回收系统（投资回收期约 6 个月），快速形成收益回流，再逐步建设分盐与蒸发结晶模块。技术层面，需重点关注设备防腐与工艺调控，高氯区域严格执行钛合金材质选型，通过建立数字孪生模型优化结晶过饱和度与蒸发温度，保障系统稳定运行。同时，可充分利用当地政策红利，申请资源综合利用增值税即征即退（70%）优惠，进一步提升项目经济性。

该方案通过技术路径优化与区域资源适配，实现了冶炼废水的零排放与资源化，其分质处理、资源优先回收的设计思路，为高盐高毒工业废水处理提供了可借鉴的技术框架，尤其适用于具备能源成本优势与政策支持的地区推广应用。