化学沉淀法处理有色金属废水的实际应用案例

以下是化学沉淀法在有色金属废水处理中的典型应用案例，涵盖不同金属类型、处理工艺及实际效果，展示了该技术的灵活性和高效性：

铅锌矿酸性废水治理（某资源化项目）

废水特点：pH 2-3，含 Pb²⁺（80mg/L）、Zn²⁺（150mg/L）、As³⁺（10mg/L）及大量悬浮物。

处理工艺：

中和沉淀：投加石灰乳（Ca (OH)₂）调节 pH 至 9，生成 Pb (OH)₂和 Zn (OH)₂沉淀，同时 As³⁺被 Fe (OH)₃吸附共沉淀。

硫化深度处理：投加 Na₂S（过量 10%），形成更稳定的 PbS 和 ZnS（Ksp 分别为 8×10⁻²⁸和 2×10⁻²⁵），残余 As³⁺被硫化物进一步去除。

污泥资源化：压滤污泥（含水率≤60%）送冶炼厂回收铅锌精矿，金属纯度达 95% 以上。

效果：重金属综合去除率 > 98%，出水 Pb²⁺≤0.5mg/L、Zn²⁺≤1.0mg/L，达到《污水综合排放标准》一级标准，同时通过金属回收抵消 30% 处理成本。

电镀厂锌镍合金废水处理（浙江某厂）

废水特点：含络合态 Zn²⁺（100mg/L）、Ni²⁺（20mg/L）及有机污染物，原工艺（芬顿法 + 沉淀）无法达标。

螯合沉淀：投加第三代重金属螯合剂，在 pH 8.5 条件下与 Zn²⁺、Ni²⁺形成螯合物沉淀，一步完成破络与沉淀。

混凝强化：投加 PAC（50mg/L）和 PAM（5mg/L），形成大颗粒絮体，提高固液分离效率。

效果：出水 Zn²⁺≤0.5mg/L、Ni²⁺≤0.1mg/L，满足《电镀污染物排放标准》表 3 限值，污泥产量减少 80%，且污泥含镍量达 5% 以上，可直接送火法冶炼回收。

PCB 企业综合废水处理（广东某厂）

废水特点：含 螯合剂 络合铜（300mg/L）、COD（800mg/L）及有机显影液。

破络沉淀：投加螯合剂，破络释放 Cu²⁺并生成 CuS 沉淀（Ksp=6×10⁻³⁶），残余 S²⁻通过曝气氧化为 SO₄²⁻。

膜集成处理：砂滤 + 超滤（UF）截留胶体颗粒，反渗透（RO）脱盐，产水回用至生产线。

效果：铜浓度降至 0.3mg/L 以下，水回用率 60%，年节约水费 30 万元，同时 RO 浓缩液通过蒸发结晶回收 CuSO₄，实现资源循环。

某铜矿酸性废水处理（江西铜业某厂）

废水特点：pH 2-4，含 Cu²⁺（150mg/L）、Fe³⁺（200mg/L）及 SS（3000mg/L）。

两段中和：

一级中和：投加 CaO 调 pH 至 5，优先沉淀 Fe³⁺（Fe (OH)₃在 pH 3.5-5 完全沉淀）；

二级中和：投加 NaOH 调 pH 至 8.5，沉淀 Cu²⁺为 Cu (OH)₂。

硫化物深度处理：投加 Na₂S（过量 5%），进一步降低 Cu²⁺至 0.5mg/L 以下。

效果：出水 Cu²⁺≤0.5mg/L、Fe³⁺≤1.0mg/L，污泥产生量从 3500 吨 / 年降至 1200 吨 / 年，减量 60%，且污泥含铜量提升至 8%，直接送冶炼厂回收。

化学镀镍废水处理（某电子厂）

废水特点：含络合镍（Ni²⁺ 100mg/L）、次亚磷酸盐（P 500mg/L）及有机污染物。

破络氧化：投加 Fenton 试剂（H₂O₂+Fe²⁺），氧化分解络合剂（如柠檬酸），释放 Ni²⁺。

复合沉淀：

投加 CaCl₂（Ca²⁺:P=2:1）生成 Ca₃(PO₄)₂沉淀；

调节 pH 至 10，投加 NaOH 生成 Ni (OH)₂沉淀，同时投加 PAC/PAM 强化混凝。

污泥处理：污泥经板框压滤后，含镍量达 15%，送火法冶炼回收金属镍。

效果：出水 Ni²⁺≤0.5mg/L、总磷≤0.5mg/L，达到《电镀污染物排放标准》，同时磷回收率达 70%，实现资源回收。

半导体封测企业含铜废水处理（微泡臭氧耦合超滤膜技术）

废水特点：含 EDTA-Cu（180mg/L）、COD（1500mg/L）及微量有机锡。

催化臭氧氧化：硫掺杂 TiO₂催化微泡臭氧（粒径 20-50μm），分解 EDTA 络合物，释放 Cu²⁺。

梯度絮凝：pH 从 8.5 降至 6.0，投加二硫代胺基甲酸盐螯合剂，形成致密絮体。

膜精滤：超滤膜（孔径 0.02μm）截留胶体铜，产水经 RO 反渗透后回用，浓缩液电解回收纯铜（纯度 99.95%）。

效果：铜回收率提升 62%，膜污染速率降至 0.3kPa/h，吨水处理成本 3.2 元，较原工艺降低 55%，同时年回收电解铜 1.2 吨。

工艺对比与选择建议

案例 金属类型 核心工艺 适用场景 优势 挑战

铅锌矿废水 Pb/Zn/As 石灰中和 + 硫化物沉淀 高浓度酸性矿山废水 成本低、金属可回收 污泥量大、需控制硫化物残留

锌镍合金废水 Zn/Ni 螯合沉淀 + 混凝 络合态重金属废水 污泥减量显著、处理精度高 螯合剂成本较高

PCB 综合废水 Cu 硫化物破络 + 膜分离 高浓度络合铜废水 水回用率高、资源循环 膜污染控制

铜矿酸性废水 Cu/Fe 两段中和 + 硫化物深度处理 含高铁离子的酸性废水 分步沉淀降低药剂消耗 需严格控制 pH 梯度

化学镀镍废水 Ni/P Fenton 氧化 + 复合沉淀 含磷络合镍废水 磷镍同步去除、资源回收 需控制氧化反应条件

半导体含铜废水 Cu 微泡臭氧 + 超滤膜 高价值金属废水 铜回收率高、污泥量少 设备投资大、需专业运维

总结

化学沉淀法通过精准调控药剂投加、pH 值和反应条件，可高效处理多种有色金属废水。实际应用中需根据水质特性（如金属类型、浓度、络合形态）选择沉淀剂类型（氢氧化物、硫化物、螯合剂），并结合混凝、氧化、膜分离等技术实现深度处理。案例表明，该技术不仅能满足严格的排放标准，还可通过金属回收和水资源循环降低综合成本，尤其适用于高浓度、复杂成分的有色金属废水处理。