重金属污染环境修复系列技术服务行业前景

重金属污染环境修复系列技术服务行业前景

重金属污染概况（一）重金属污酸污染概况工业生产中，污酸又称废酸，产生于有机物的硝化、酯化、磺化、烷基化、催化和气体干燥等过程，或产生于钛白粉生产、钢铁酸洗、有色冶炼和气体干燥等过程。2016-2019年，中国污酸总产生量为9000多万吨，总量庞大。污酸主要种类包括废硫酸、废硝酸、废磷酸、废氢氟酸等，其中废硫酸的排放量占绝大比例。根据2019年统计结果，废硫酸产出量为9，020万吨左右，占废酸产出量的95．2%。其中有色金属冶炼行业废酸产出量为1，163万吨左右，占废酸总产出量约12%。在有色冶金和化工炉窑产出的二氧化硫烟气中，通常含有尘、氟、氯、三氧化硫、硒、砷、铊等有害物质以及铅、镉、汞、铜、锌等重金属。在送往制硫酸之前，必须先期进行除尘、除杂和降温，使烟气中的有害物质降低到符合制硫酸要求的范围。净化工序中先使用稀硫酸对烟气进行动力波逆流洗涤，其中的重金属离子和各种杂质绝大部分进入净化过程中的稀硫酸洗涤循环液中。为保证稀硫酸循环液的成分稳定，需要开路一部分，此部分稀硫酸废水含大量重金属等有毒有害杂质，称之为污酸。污酸通常含硫酸、二氧化硫、砷、氟、氯，此外还含有铜、铅、锌、镉、砷、汞、铊、铼、硒等其他金属和不溶性烟尘，成分复杂，污染物多，毒性大，需要单独处理至车间排放口达标。目前，国内外工业污酸处理方法都是以废水达标排放为目标，产出大量的需要做防水、防渗、防飞扬处置的危废污酸渣，处置成本高，占地大，二次污染严重，而且随着国家环保标准的日益严格，现有处置方法很难做到废水稳定达标排放，特别是在实施特别排放限值的地区，这就严重制约了有色冶炼行业的可持续发展。因此，有色和化工行业迫切需要开发出一种经济合理可行、技术先进可靠、生产稳定高效的高酸度重金属废水综合治理与资源化利用新技术。近年来，随着我国环境监管政策趋严，倒逼有色行业废酸处理朝着资源化回收方向推进，但目前回收率较低，2019年有色行业废酸回收量约为22万吨，回收率小于5%。有色冶炼废酸作为危险废物的主要种类之一，其回收、资源化利用前景广阔，推进废酸的资源化回收，不仅可以避免环境污染，减少原生资源使用，而且能够催生新的节能环保产业，形成新的经济增长点。随着环保政策的不断完善和废酸回收机制的健全，有色行业废酸回收量仍将保持增长趋势，市场规模超百亿，回收前景广阔。（二）重金属废水污染概况改革开放以来，我国经济快速发展，特别是工业经济实现跨越式发展，成长为世界第一工业制造大国，但随着经济的发展，环境问题也日渐突出，空气污染、水污染、土壤污染均呈现出严峻态势。此外，我国水资源分布不均，人均水资源相对匮乏，因而，水资源短缺和水污染严重两大问题阻碍了我国经济的可持续发展，亦成为政府重点关注的问题之一。根据国家统计局数据显示，近年来，我国废水排放总量总体呈下降趋势，但仍处于较高水平，2015年—2019年最高排放量为735亿吨，总体稳定在700亿吨左右，其中工业废水最高排放量为199．5亿吨，总体稳定在180亿吨左右。在诸多水污染问题中，重金属废水污染问题极为严重，重金属废水的累积性、毒性和难降解性对自然环境和人体均有重大危害，除了误饮含有重金属的废水，会直接威胁人体健康外，重金属废水会间接污染农产品，导致重金属残留于农业作物之中。同时，重金属污染还会对水生植物、水生动物造成危害，从而通过食物链间接危害人类健康。重金属水污染主要来源于工业生产水污染，如矿山排水、选矿厂尾矿排水、有色金属冶炼厂除尘排水和加工厂酸洗水、电镀厂镀件洗涤水等。根据2020年6月生态环境部、国家统计局、农村部等三部委联合发布的《第二次全国污染源普查公报》显示，2017年工业源水污染中重金属排放量位居前3位的行业分别是：有色金属矿采选业32．17吨；金属制品业26．06吨；有色金属冶炼和压延加工业24．26吨，3个行业合计占工业源重金属排放量的46．76%。由此可知有色金属行业是排放重金属废水重点行业，也是行业重点业务领域，有色金属的勘探、开采、精选、冶炼以及轧制成材等整个过程均会产生重金属污染。但另一方面，有色金属行业为国民经济各部门提供各种材料，是经济发展的重要物质基础。近年来，有色金属行业一直保持持续增长，经济发展对各种金属的需求仍然比较强劲，而且铜、铅、锌冶炼行业、稀有金属冶炼行业仍有资本进入并进一步增加新的产能。有色金属产量稳定增加，重金属废水排放量依然巨大，环境容量不断减小，同时伴随着人类对生存生活环境质量的追求不断提升，各地纷纷实施特别排放限值，这就决定了很长一段时期内重金属废水治理需求和市场巨大。（三）含砷危废污染概况砷是公认的强致癌物质，是一种原生质毒物，已被美国疾病控制中心和国际癌症研究机构确定为第一类致癌物质。砷还具有遗传毒性，属于世界卫生组织规定的优先控制污染物。砷多与其他矿物（如有色金属矿物）伴生存在，在矿产的生产过程中大量砷随主矿被开发出来进入环境。有色金属冶炼、采矿、硫酸制备、化工染料及农药生产等工业领域排出的废水往往含有高浓度砷，砷污染一旦形成，便会通过地下水、食物链等途径进入人体，严重危害人类健康及整个生态环境，因此，我国环保部明确将砷污染物列为重点防控对象。有色冶炼是我国最主要的砷污染来源，年排放砷量约占全国砷排放总量的一半，且排放的砷90%以上以固废形态储存。我国每年随有色矿山开采出的砷资源量有数万吨，由于目前砷的用途相对有限，主要用于半导体材料、合金及医药等行业，每年需求量不大，因此70%左右的砷被废弃于选矿尾砂中，20%左右进入冶炼厂，进厂的砷又受到冶炼工艺水平限制和砷价格及市场低迷等影响，大约只能回收10%左右，大量砷以含砷废渣形式堆存。据统计，我国目前每年产生含砷废渣50余万吨，简单堆存会造成二次污染，严重影响周边人民群众的身体健康。我国曾发生过多起砷污染事件，如：贵州独山砷污染事件、云南阳宗海砷污染、河南大沙河砷污染事件、山东临沂砷污染、广西河池砷污染等。此外，发现饮水型病区之后，确认了贵州省一些山区居民燃煤污染型慢性砷中毒。此外，由于受砷及金属采冶的影响，土壤砷污染加剧。我国在工业生产过程中产生的含砷废水和废渣对环境的污染和危害目前虽已取得阶段性成果，但还没有得到彻底根治，含砷废物的排放现状与绿水青山的可持续发展要求还有较大差距，砷污染治理仍任重道远。（四）土壤环境重金属污染的概况土壤重金属污染主要指的是土壤中重金属的含量超过了正常的标准，比如汞、镉、铅、砷等是最为常见的重金属污染元素。这些重金属的危害性大，具有有毒有害性，当土壤中重金属超标后，土壤胶体将会吸附这些重金属，并使得重金属与土壤中的无机物、有机物等物质发生反应，形成新的混合产物。重金属在土壤中形态变换较为复杂，多为过渡元素，有着较多的价态变化，且随环境Eh、pH值配位体的不同呈现不同的价态、化合态和结合态，毒性与价态和化合物的种类有关；重金属在土壤环境不易被察觉，不会降解和消除，迁移转化形式多样化，分布呈区域性；重金属易通过食物链途径在植物、动物和人体内积累，对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁。土壤重金属污染的来源主要包括自然来源和人为来源，最主要的是人为来源，在城市化与工业化的过程中，有色行业采、选、冶过程中工业污水的排放、金属加工、废电池处理、农业生产过程中化肥农药的使用都会造成土壤污染。当前，我国土壤环境总体状况堪忧，部分地区污染较为严重，已成为高质量发展的突出短板之一。根据国土资源部和环境保护部发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，在实际调查面积630万平方公里中，全国污染土壤总的超标率为16．1%，污染类型以无机型为主、有机型次之、复合型污染比重较小，其中无机污染物超标点位数占比高达82．8%。面对我国严峻的土壤污染形势，《土壤污染防治行动计划》提出到2020年，全国土壤污染加重趋势得到初步遏制，土壤环境质量总体保持稳定，农用地和建设用地土壤环境安全得到基本保障，土壤环境风险得到基本管控；到2030年，全国土壤环境质量稳中向好，农用地和建设用地土壤环境安全得到有效保障，土壤环境风险得到全面管控；到本世纪中叶，土壤环境质量全面改善，生态系统实现良性循环。土壤环境重金属污染的概况当前，我国土壤环境总体状况堪忧，部分地区污染较为严重，已成为高质量发展的突出短板之一。根据国土资源部和环境保护部发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，在实际调查面积630万平方公里中，全国污染土壤总的超标率为16．1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11．2%、2．3%、1．5%和1．1%；污染类型以无机型为主、有机型次之、复合型污染比重较小，其中无机污染物超标点位数占比高达82．8%。面对我国严峻的土壤污染形势，《土壤污染防治行动计划》到2030年，全国土壤环境质量稳中向好，农用地和建设用地土壤环境安全得到有效保障，土壤环境风险得到全面管控；到本世纪中叶，土壤环境质量全面改善，生态系统实现良性循环。重金属污染治理行业未来发展趋势污酸和砷渣是重金属污染治理行业的两大难题，污酸资源化处理技术和砷渣矿化解毒处理技术可有效解决污染，是污酸和砷渣污染防治技术研究、升级的新方向。标准化、模块化的重金属污水处理装备生产周期短、治理效果良好，将会在重金属污水处理行业得到广泛应用。通过物联网技术提升项目运营的信息化、智能化水平，打造集数据采集、分析、存储和远程监控等于一体的设备远程终端，使运营管理向数字化、智慧化方向发展。重金属污染治理行业行业技术发展状况目前我国正处于经济快速发展阶段，工业发展速度迅猛，重金属污染形势仍然严峻。若不严格控制排放源头，制定严格的排放标准，造成的生态环境风险将无法估量。根据有色金属工业协会出具的《行业发展前景证明》，有色金属工业生产过程中，会伴随产生大量含重金属的污染物，其中主要为有色金属采、选、冶企业产生的含重金属污酸、废水、含砷危废和重金属污染场地等，如得不到妥善处理与处置，将带来极大的环境污染风险。目前，由于历史原因有色行业重金属污酸、废水处理存量市场整体以传统治理方法为主，如石灰中和法、硫化法、铁盐-石灰法、硫化-石灰法等工艺，占比达到90%以上，一般由有色冶金设计院整体设计后，有色冶炼企业自行建设环保设施并自主运营处理；含砷危废处置技术包括石灰/水泥法、火法焙烧法等技术；重金属污染场地环境修复技术包括换土法、淋洗法、生物修复法等技术。随着国家对生态环境问题的日益重视、环境保护标准日益严格，以石灰中和法等为代表的传统重金属污染治理技术，由于产生的危废渣量大、容易造成二次污染、危废渣处理会增加企业成本等原因，已经逐渐无法满足国家对重金属污染治理的要求。因此，有色行业重金属污酸、废水处理新建和扩建的增量市场及存量市场的技改项目更倾向于采用新技术。作为专业从事重金属污染防治的高新技术企业，赛恩斯研发的污酸资源化治理系列技术、重金属废水深度处理与回用系列技术、含砷危废矿化解毒系列技术和重金属污染环境修复系列技术4项重金属污染治理新技术，重金属污染治理效果突出，而且还能实现有价金属、酸和水等资源的回收利用，整体经济效益和社会效益显著。其中，冶炼多金属废酸资源化治理关键技术已经获得2018年度国家技术发明二等奖；锌冶炼伴生镉强化浸出与清洁回收技术、重金属废渣堆场土壤治理与生态修复技术和铜冶炼污酸治理与资源化新工艺及装备（发明）获得2016年度有色金属工业科学技术一等奖；铜钼采选矿废水多相催化氧化深度处理与智能控制新技术及应用获得2021年度有色金属工业科学技术一等奖。与以石灰中和法等为代表的传统治理方法相比，赛恩斯拥有的重金属污染治理新技术具有明显的技术先进性和优势，在有色行业重金属污染防治领域处于领先地位。因此，在有色行业重金属污酸、废水处理新建和扩建的增量市场及存量市场的技改项目应用中，重金属污染治理新技术是很多企业的首选，应用前景广阔。重金属治理行业发展前景（一）重金属污染防治政策支持2021年11月24日，生态环境部发布了《关于进一步加强重金属污染防控的意见》（征求意见稿），意见中提出了铅、汞、镉、铬和砷五种重金属污染物排放量实施总量控制重点防控要求，提出了未来15年的重金属污染防治目标，对重金属污染防治工作提出了新的更高的要求。（二）环保标准趋严促使行业加大投资力度近年来，我国环保行业的政府扶持力度持续向好，政府对重金属污染问题高度重视，已颁布、出台和修订了一系列标准规范，不断提升重金属排放限值要求，以加强对重金属污染的防范和治理。（三）环保装备制造业市场规模潜力巨大环保装备制造业是环保行业的重要组成部分，是为环保项目提供技术和物质支撑的产业。随着环保理念的加深，生态文明建设的推进，环保设备的需求也大幅增加，未来成长空间巨大。在密集政策的大力扶持下，我国环保装备制造业的年产值也呈现跨越式增长，与政策预定目标相符，近年来，环保装备制造业的年均增幅维持在20%以上，拥有广阔的市场前景。（四）发展循环经济，促进可持续发展在现有技术的支持下，重金属污水治理企业在重金属污水处理过程中，可有效提取铜、铅、锌等有价金属元素，实现废水中有价值物质的资源化利用，实现资源的良性循环，重金属废水再利用具有巨大的市场潜力。（五）重金属污染第三方治理模式是发展趋势工业环保第三方治理模式是国际上普遍采用的方式，排污单位以合同的形式通过付费将产生的污染交由专业化环保公司治理。目前我国从政策层面上，大力推行工业污染第三方治理新模式政策。各地在推进污水、垃圾等环境基础设施建设、园区环境污染第三方治理、医疗废物和危险废物收集处理处置、大宗固体废弃物综合利用基地建设时，要对民营节能环保企业全面开放、一视同仁，确保权利平等、机会平等、规则平等。从国际环保治理经验和国家政策的支持两方面来看，环境污染第三方治理是行业未来的发展方向，同理，重金属水污染治理是环境污染治理的重点细分行业，第三方治理也是重金属水污染治理的未来发展方向。重金属污染治理行业背景介绍随着世界经济的发展和工业化进程的不断推进，矿产资源的消耗长期处在稳定增长的状态。在金属采矿、选矿、冶炼过程中产生大量含有铅、铜、镉、铬、汞、镍、砷、钴、锰等重金属废水、废酸、废渣。自2002年起，中国十种常用有色金属产量达到982万吨，成为世界第一大有色金属生产国，同时也是全球唯一能够生产几乎全部有色金属的国家。2003年，中国常用有色金属消费量达到1，161万吨，成为世界第一大有色金属消费国。到2020年，中国电解铝、矿产锑、金属镁、海绵钛、矿产钨、矿产稀土氧化物、精炼钴、锂及其衍生物等产品产量占全球的50%以上；精炼铜、精炼铅、锌锭、精锡等产品产量占全球的40%以上；精炼镍、矿产钼等产品产量占全球的30%以上。因此，中国实际承受了全球有色金属生产过程中同样比例的重金属污染的风险，相对于中国的环境容量、人口密度、水资源及耕地总量，中国的重金属污染的矛盾日益突出。根据国家统计局官网年度数据版块统计，2017年全国排放水型重金属总铬、铅、砷、镉的量分别为76．41吨、52．32吨、43．30吨和8．43吨。而重金属在环境中难以被生物降解，只能在各种形态之间相互转化，且易被生物吸收富集，具有高毒性、累积性和持久性，因此，含重金属废水、废酸、废渣如不进行处理或处理不达标排放，会造成严重的环境污染，最终危害人体健康。自20世纪30年代，因重金属污染导致的公害事件频频发生，最著名的世界八大公害事件中日本水俣病事件、日本富山骨痛病事件就是因为人们误食了含有汞、镉的食物而对人体造成损害的悲惨事件。特别是近几十年，随着工农业的发展，重金属污染成为当今世界备受关注的公害之一。重金属污染尤其是镉、铅、砷污染及其防治已引起各国的高度关注。自2009年以来，中国已连续发生30多起重特大重金属污染事件。近些年重金属污染事件仍保持高发态势，当前中国范围内大规模的重金属污染，超出正常范围，直接危害人体健康，并导致环境质量恶化。以重金属铊污染为例，从2010年以来我国流域性铊污染事件频发，严重威胁人民饮用水安全。铊是一种易挥发、易酸溶、有剧毒的稀散金属，广泛伴生于方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、硫铁矿、白铁矿、燃煤等矿物中和云母、长石等岩石中。在工业活动中，含铊物料循环使用，铊得到了富集积累，企业管理稍不留神就会发生铊污染事件。近年来我国铊污染事件频发，著名的有：2010年10月广东省韶关市珠江支流北江中上游铊污染事件，2013年7月广西贺州市贺江铊镉水污染事件，2017年5月陕西省某企业含铊废水超标排放致嘉陵江广元段铊污染事故，2018年8月江西省某企业含铊废水超标排放致湖南醴陵渌江支流新龙江铊污染事件，2021年1月甘肃和陕西某企业含铊废水超标排放致嘉陵江铊污染事件。综上所述，重金属污染是我国面临的严峻的环境问题之一，长期以来一直也是国内外环保界公认的环境治理难题。重金属废水污染概况随着我国经济的快速发展、城镇化和工业化进程的加速推进，我国生活用水和工业用