冶有色金属有限责任公司(以下简称大冶有色)冶炼厂是我国大型铜冶炼基地，阴极铜产能为600kt/a，硫酸产能为1Mt/a，配套设有污水处理站处理厂区废水。2015年以来，为适应国家环保政策和企业绿色发展的要求，对冶炼厂区废水治理进行整体规划，相继实施废水的雨污分流、清污分流与梯级利用、污水处理站外排水提标改造等水治理项目，实现了外排水量和污染物总量的减排。
1、改造前废水处理及循环利用
1.1 废水处理
大冶有色冶炼厂废水主要为雨水、生产废水及生活废水，不同种类的废水混合后进入污水处理站处置。该废水水量大，呈酸性并含有重金属离子，废水量及主要成分见表1。
冶炼厂区废水混合后进入污水处理站处理，外排水指标满足GB25467—2010《铜、镍、钴工业污染物排放标准》，但距离废水回用的基本要求还存在一定差距。
1.2 废水回用
大冶有色冶炼厂厂区进水分生活水和生产水，2014年平均用水量为18.3kt/d，其中新水使用15.0kt/d，排水量7.2kt/d，每吨铜新水单耗约为18.16t。厂区部分片区建有废水循环设施，水循环利用(回用)量约3300t/d。
2、改造方案
为响应国家节能减排方针，满足日趋严格的环保政策，需要对厂区废水处理设施进行整体改造，提升废水的循环利用率，降低废水排放量和污染物排放量。
2.1 雨污分流
大冶有色冶炼厂占地面积约9.0×105m2，年平均降雨量1330mm，年降雨天数130～150d，降雨充沛。根据厂区布局，在厂区分界线设置截洪沟，不让厂区外洁净雨水进入厂区受到污染，厂内增设东区、西区雨水收集池及雨水转运提升系统，分类收集和处置雨水。
厂区外截洪沟洁净雨水直接外排，厂内东区设置初期雨水收集池收集东区降雨30min内的初期雨水，由污水处理站处置达标后外排或回用，30min后的洁净雨水外排，西区设置初期雨水收集池和后期雨水收集池，初期雨水经雨水管网收集至初期雨水收集池后再经雨水管路输送至污水处理站处置，后期洁净雨水进后期雨水收集池澄清后进行回用。厂区雨水处置流程见图1。
2.2 清污分流
通过对厂区水系统进行综合梳理，按照不同水质，实施涉重废水与不涉重废水的分类收集，同时按照厂级、职能科室与车间共管级、车间级在全厂设置一、二、三级废水排口，并制定相应的管理制度以加强管控。厂区废水清污分流及三级排口见图2。
1)全厂向外环境排水设置的废水总排口及污水处理站排口为一级排口，涉重废水由污水处理站处理达标后外排或回用，由厂级进行监管。
2)污酸处理站、电解片区、备料片区分别对涉重废水进行收集后设置3个涉重废水排口，该排口为二级排口，由职能科室和车间共同监管。制酸片区涉重废水收集后用泵输送至污酸处理站处置后排放，备料片区降尘、冲洗等涉重废水收集到运矿车洗车台沉淀池，沉淀后上清液循环利用，余水排放，电解片区的涉重废水集中收集至西区初期雨水收集池然后进行排放。3个涉重废水排口均采用管道输送至污水处理站，进行深度处理后回用或达标外排。
3)厂区不涉重工业废水、清洁水或雨水排口为三级排口，由相关车间监管。不涉重废水也进行集中收集后，由管道输送至渣缓冷片区使用。
2.3 梯级利用
按照梯级利用原则，工艺废水、冷却水、蒸汽冷凝水不进入涉重废水系统，对不涉重废水进行梯级利用。
1)制酸片区和发电片区循环水系统排水量为400t/d，水质硬度小于或等于600mg/L，总盐质量浓度小于或等于1.2g/L，可直接回用至渣缓冷片区，用于渣包的冷却。
2)收集各生产片区工艺排放水，建立清水池，回用于对水质要求较低的位置。如冲地用水、工艺生产的药剂制备用水等。
3)对高品质的设备冷凝水、蒸汽冷凝水收集，用于设备冷却或循环水补充水。
2.4 新增生活水处理系统
生活废水包括厂区职工澡堂排水、食堂排水、厕所冲洗水。其特点是水质各项指标比较稳定，可生化性好，属于低浓度的有机废水。新建550m3/d生活水处理系统处置生活废水，采用曝气生物滤池工艺进行处理。处理后的废水用作转炉循环水补水。
2.5 外排水提标改造
2013年污水处理站开始使用生物制剂法处理厂区废水。该技术相对成熟、可靠，多种重金属能同时去除。超滤是采用中空纤维过滤方式，以压力为推动力的膜分离技术，配合预处理过滤清除水中杂质，具有过滤精度高、耐污染能力强、易清洗、设备设施占地面积小等特点。
在污水处理站原有设备设施的基础上，增设三级生物制剂投加点和超滤装置，实现外排水的提标排放。
1)增设三级生物制剂投加点，对冶炼外排水砷、铜、镉等重金属进行深度处理。
2)建立4500m3/d的超滤系统，利用超滤膜截留水中的悬浮物(SS)等杂质。
3)增加150m3/h的废水回用设施。
改造后污水处理站工艺流程见图3。
3、主要构筑物及设备配置
大冶有色冶炼厂雨污分流系统、循环水回用系统、涉重废水收集系统、生活水处理系统、污水处理站主要构筑物及设备配置见表2。
4、运行效果
4.1 节水减排效果
改造后增加的水循环利用点见表3。
改造后全厂新增废水循环使用量6250t/d，减少新水用量6.0kt/d，每吨铜新水单耗由18.16t降低至13.6t，外排水量由7.2kt/d下降至3.0kt/d。
4.2 外排水指标
改造后，污水处理站运行稳定，外排水重金属、悬浮物(SS)等指标持续达到GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准，具体指标见表4。
4.3 经济效益
与改造前相比，废水处理成本由0.55万元/d提升至0.95万元/d，减少的新水用量成本约0.9万元/d，实际降低成本约0.5万元/d，取得一定的经济效益。
5、存在的问题
1)大冶有色冶炼厂属于老厂，排水管网复杂，排水点点多面广，受地势条件限制，部分雨水不能实现彻底分流。
2)由于历史原因，整个冶炼厂区内还有3家外单位，其排水也汇入冶炼厂排水管网，需要对外单位的清污分流和雨污分流设施进行完善。
6、结语
大冶有色冶炼厂针对有色冶炼废水水量大、成分复杂等问题，通过实施雨污分流、清污分流及梯级利用和污水处理站提标改造相结合的方式，较好地实现了外排水量与污染物总量的减排，取得了较大的经济效益和环保效益，同时为后期废水“零排放”奠定基础。(来源：大冶有色金属有限责任公司冶炼厂，有色金属冶金与循环利用湖北省重点实验室)