砥砺奋进的五年丨一套装备自动“洗净”废水中重金属

5月25日下午，长沙华时捷环保科技发展有限公司监控室里，电脑屏幕显示着河南某有色冶金企业的废水处理实况：正常运行的成套装备、“袖珍型”废水池、几位工作人员正在更换极板。

“极板溶解生成胶体，吸附废水中的各种重金属，随着废水处理的进行极板会逐渐变薄，所以要换上新的。有了这套装备，重金属被去除得非常干净，像砷的去除率可达到99.99%。”中南大学朱红求博士边看边向记者说。

“曾经有企业仿造我们的装备，外表看上去一样，但根本干不了这个活。”华时捷环保副总经理蒋晓云笑着说。

山寨装备的主人也许没想到，这套重金属废水处理自动化装备，是中南大学和华时捷联合攻关10年的战果。支撑装备的核心创新技术——“多重金属离子浓度在线检测与废水处理自动化关键技术”，刚刚摘得了2016年度湖南省技术发明奖一等奖。

目前，该装备已经推广到全国近6成的铜冶炼产能、5成锌冶炼产能及4成铅冶炼产能的废水处理，惠及10多个省区40多家冶炼企业，近3年新增销售额1.28亿元，并产生了显著的社会效益和环境效益。专家评价，项目成果达到国际先进水平。

“有色金属冶炼中的矿浆和废水都含有多种重金属，其浓度难以在线检测，好比干活时没有眼睛，给生产和废水处理过程控制带来了极大困难。”项目主持人中南大学阳春华教授告诉记者，国外设备有着致命的弱点，对运行环境要求近乎苛刻，而且很难适应我国矿源复杂、杂质成分变化大的特点，国内企业花巨资引进，运行一段时间后就搁置一旁了。

2008年以来，在国家863计划、国家科技支撑计划等项目的支持下，项目组走上了自主研制之路。

在线检测重金属离子浓度是要过的第一关，也是最难的关。

“有的重金属离子电化学特性相近，检测时极谱信号就会重叠、相互干扰，无法确定到底是哪种重金属。而且，溶液中各种重金属含量有高有低，含量高的重金属离子信号常常会掩蔽含量低的重金属离子信号，就像高个子的影子盖住了矮个子的影子一样，造成低含量离子的漏检。”阳春华教授说。

经过反复思考、讨论、实验、分析，往返于长沙和各个有色冶炼厂，项目组终于找到了解决办法。

极谱信号重叠，那就自创一种独特手段，让不同重金属现原形。“我们从机理研究着手，用数学的方法构建了高效计算模型，从更深层的特征去识别不同的重金属。”阳春华说，好比孪生子长得再像，在基因检测面前就能轻松分清。

极谱信号掩蔽，那就自创一种神奇配方，把含量高低差别大的两种重金属拉开，以重现被盖住的信号。阳春华说，这回采用的是化学方法，用几种试剂调配出了最优极谱测试体系。

这样一来，溶液中铜、镉、钴等常见的多种重金属离子，可实现在线同时检测，重复性检测精度达2%，优于5%的国家最新标准。

实现了在线检测，废水处理自动化又是一大难关。项目组建立了废水电化学处理优化模型，发明了废水处理过程协调控制方法，研制了废水处理自动化装备，一次性高效去除废水中的全部重金属，处理后出水指标优于国家工业污染物排放标准。

“水口山有色金属集团一个厂区，在应用项目成果后，发现了导致废水增加的生产过程中的跑冒滴漏现象。问题解决后，废水量减少了一半，经治理的另一半废水也得到了回收利用。”蒋晓云说，这样的例子还有不少，相信随着国家对环保要求越来越高，项目成果将发挥越来越大的作用。