某礦業集團下屬的陰極銅煉制公司地處西部某工業開發區內，陰極銅產量為10×104t/a，所在地年平均氣溫為3.1℃，極端最高氣溫為32.4℃，極端最低溫度為－33.1℃，最大凍土深度為150cm。
為了進一步降低該公司比產品廢水產率和單位產品耗水量，對處理后生產廢水進行深度處理，從而達到減量化和資源化的目的。
1、廢水來源
該銅業公司生產廢水主要包括酸性廢水、化學濃水和普通生產廢水。處理后的酸性廢水(539m3/d)、化學濃水(300m3/d)和普通生產廢水(2026m3/d)排入深度處理系統收集池，深度處理來水為單股或多股廢水混合后最差水質。
酸性廢水采用石灰－鐵鹽兩段法處理，每段用石灰乳中和，并投加鐵鹽和PAM去除鈣、鎂，處理后的酸性廢水水質達到《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》(GB25467—2010)，一部分回用于酸性廢水處理的石灰石漿化和石灰乳制備，另一部分進行深度處理后回用。
2、設計進、出水水質
深度處理系統設計規模取3000m3/d。各類廢水水質只能根據礦石組成和同類型廢水水質進行估算(見表1～3)。深度處理系統設計進、出水標準分別如表4、5所示。
銅業公司參考《城鎮污水再生利用工程設計規范》(GB/T50335—2016)中的循環冷卻系統補充水水質標準和《工業鍋爐水質》(GB/T1576—2008)的采用鍋外水處理的自然循環蒸汽鍋爐和汽水兩用蒸汽鍋爐的軟化水水質，確定深度水處理系統設計出水標準。
3、工藝流程及主要構筑物
酸性廢水中和處理后出水、化學水處理站濃水進入濁水收集池，普通生產廢水進入普通收集池，根據生產需要，普通生產廢水收集池出口管設置輸送至濁水收集池的管道。濁水收集池與普通收集池分別進入兩套深度處理系統。
來自收集池的廢水經多階絮凝沉淀、砂濾、活性炭過濾后進入軟化處理器進行軟化(若水質較好則直接超越)，隨后通過超濾系統，由高壓泵加壓送入一級、二級反滲透進行脫鹽處理。經過反滲透處理后的脫鹽水進入清水池，由變頻泵送至廠區回用水管道。反滲透產生的濃鹽水自流進入濃水池，變頻泵送至渣緩冷循環水管道。
產生的污泥進入污泥濃密機進行沉降，上清液泵送至濁水收集池，底泥由泵送至污泥儲泥池，壓濾機壓濾后干渣外運，濾液則進入濁水收集池內。
廢水處理工藝流程如圖1所示。主要構(建)筑物和工藝設備見表6。
4、工藝設計特點
①混凝沉淀段
由于該項目來水為兩股或三股廢水混合后水質，在設計過程中需要考慮各種水質的配伍性，有可能混合恰好能形成沉淀，則混合后陰陽離子和理論計算平均值有一定誤差。考慮到深度處理系統可能面對的最不利情況，設計進水按理論計算值考慮(即無沉淀，此時陰陽離子濃度最高)。
當投加500mg/L碳酸鈉時，Ca2+濃度為244.5mg/L;投加1000mg/L碳酸鈉時，Ca2+濃度為56.34mg/L;投加1500mg/L碳酸鈉時，Ca2+濃度降至10mg/L以下。當碳酸鈉投加量為1500mg/L，來水pH值將增至11.6左右，在砂濾后進行pH值調節酸化，最大HCl耗量在9.66mmol/L左右。
最終確定在批次絮凝沉淀所投加藥劑中，氯化鐵為10%溶液，90mg/L;氫氧化鈣為30%溶液，400mg/L;碳酸鈉為5%溶液，1500mg/L;PAM為0.1%溶液，5mg/L。
②過濾段
過濾系統的進、出水水質受來水水質波動影響，有很大變化。由于酸性廢水處理出水和化學水處理站排出濃水混合液較普通生產廢水有很大變化，所以來水的變化必然會對過濾系統整體穩定性造成極為不利的影響。因此，設計決定選用V型濾池。采用石英砂單層濾料，有效粒徑為1.2～2.4mm，層厚為1.0m，不均勻系數為1.2～1.8。為減少巡檢周期和運行維護難度，設計過濾流速降至4m/h。反沖橫掃強度為1.8L/(s•m2)。
③膜系統
考慮到炭濾、軟化系統出水有一定壓力，為了降低系統能耗損失，取消炭濾、軟化和超濾系統前端的中間水池，直接進入超濾膜系統。設計炭濾進水泵Q=93m3/h，H=440kPa，最大揚程＞500kPa。設計炭濾、軟化壓力損失≤0.1MPa，設計超濾進水壓力≥0.3MPa。
考慮到膜使用效率和能耗，超濾膜采用一級直流式設計，RO膜采用一級三段直流式設計。其中單條生產線一段RO回收率為65%～70%，二段RO回收率≥50%，三段RO回收率≥50%，RO系統整體回收率≥85%(以RO系統產出水與污水、補充水之和計算)。
5、總投資及運行效果
該污水處理站已于2017年8月建成，定員每班6人，總投資為1397.5萬元，設備費為462.1萬元，土建及安裝費為870.2萬元，其他費為65.2萬元。運行成本為5.7元/m3，其中人工費為0.05元/m3，電耗為3.7kW•h/m3，藥劑費為1.7元/m3(含污泥脫水)。深度處理系統現階段正在進行運行調試，近期運行良好，出水水質均能達到設計要求，近期平均數據見表7。
6、結論
①對銅業生產廢水采用多階混凝沉淀+多介質過濾+離子交換+膜系統工藝進行深度處理，可以滿足回用要求。
②取消活性炭過濾器、軟化樹脂和超濾系統之間的中間水池對整個系統正常運行沒有不良影響，能適當降低系統運行能耗。
③增加V型濾池過濾面積，降低過濾流速，能有效避免砂濾污堵情況。
④去掉一段RO和二段、三段RO之間的中間水箱，通過信號反饋調節二段、三段RO增壓泵的頻率，可以保持RO系統恒定回收率和產水流量。（來源：四川恒泰環境技術有限公司，西南科技大學環境與資源學院）
