重金属废水深度处理与回用技术服务全景调研与发展战略研究

重金属废水深度处理与回用技术服务全景调研与发展战略研究

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。重金属污酸污染处理行业发展现状及前景预测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%。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年我国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，我国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。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。重金属污染治理概述重金属污染治理是指对矿山开采、矿物加工、金属冶炼与材料加工、电镀、再生资源、新能源及石油化工等工业生产过程中排出的含重金属的废酸、废水、废气、废渣进行处理、净化及资源化回收的过程。重金属废水、废酸、废渣含有铜、铅、镉、镍、汞、锌、砷、铊等生物毒性显著的重金属元素，对人体健康具有三致作用，即致癌、致突变和致畸。重金属污染具有长期性、累积性、潜伏性和不可逆性等特点，治理成本高，危害大。重金属废水污染治理行业前景预测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，上述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，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，我国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。根据国家统计局数据显示，2020年1-12月，我国十种有色金属产量（铜、铝、铅、锌、镍、锡、锑、镁、海绵钛、汞）为6，188万吨，同比增长5．49%。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。重金属治理行业发展前景（一）重金属污染防治日益引起重视全球工业化进程引发了工业污染和资源短缺问题，可持续发展理念已深入人心。在工业污染问题中，重金属污染危害极其严重，重金属的累积性、毒性和难降解性对自然环境和人体均有很大危害。近年来，我国部分地区重金属污染问题不断出现，造成难以逆转的危害后果，引起了社会的极大重视，重金属污染问题成为全社会的关注焦点。《关于加强重金属污染防治工作的指导意见》明确了重金属污染防治的目标任务、工作重点以及相关政策措施。《重金属污染综合防治十二五规划》是第一个十二五专项规划，提出了控新治旧、削减存量，着力点是调结构、保安全、防风险，立足于源头预防、过程阻断、清洁生产、末端治理的全过程综合防控理念。2018年4月，生态环境部印发《关于加强涉重金属行业污染防控的意见》，意见要求，到2020年，全国重点行业的重点重金属污染物排放量比2013年下降10%；集中解决一批威胁群众健康和农产品质量安全的突出重金属污染问题，进一步遏制血铅事件、粮食镉铬超标风险，建立企事业单位重金属污染物排放总量控制制度。2022年3月3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》，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）环保标准趋严促使重金属污染治理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。，从最初的《污水综合排放标准》（GB8978-1996）到分行业标准进行管控，有色行业特征重金属污染物排放限值日趋严格，重金属种类也在增加，特别是在2021年铅锌工业、锡锑汞工业，国家标准正式规定了铊污染物的排放限值。新的农用地和建设用地标准出台，为开展农用地分类管理和建设用地准入管理提供技术支撑，对于贯彻落实土十条，保障农产品质量和人居环境安全具有重要意义。环保标准日益完善、严格，导致涉重金属污染企业承受的环保压力日益增加，倒逼企业对重金属污染越来越重视，并加大相关投资力度，也推动了重金属污染治理行业的发展，推动行业市场需求持续扩大。（三）重金属污染治理行业发展循环经济，促进可持续发展资源不可再生，废水再利用成为解决水资源缺乏的重要途径之一，国内外研究学者纷纷展开了废水再生利用的技术研究。除废水中的水可再生循环利用外，重金属污水中的有价金属也具有重要回收价值。重金属污水中含有多种金属，其中锑、钛等是稀缺资源且很难再生，当前世界上已探明的矿储量有限，在经济迅速发展的过程中，金属资源的支持必不可少，金属资源枯竭将制约经济的快速发展。因此，金属资源的再生就显得尤其重要。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。（四）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。2012年的《环保装备十二五规划》明确提出：环保装备产业总产值年均增长20%，2015年要达到5，000亿元。2014年发改委、工信部、科技部、财政部、环保部五部委制定的《重大环保技术装备与产品产业化工程实施方案》，要求到2016年实现环保装备工业生产总值7，000亿元。2017年10月，工信部颁布《工业和信息化部关于加快推进环保装备制造业发展的指导意见》：到2020年，环保装备制造行业创新能力明显提升，关键核心技术取得新突破，创新驱动的行业发展体系基本建成。先进环保技术装备的有效供给能力显著提高，市场占有率大幅提升。环保装备制造业产值达到10，000亿元。同时，探索推进非标产品模块化设计、标准化制造，推广物联网、机器人、自动化装备和信息化管理软件在生产过程中的应用，提高环保装备制造业智能制造和信息化管理水平。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。（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企业治理。第三方治理模式，一方面，排污企业由于聘请专业化治理企业可降低企业治理成本，提高达标排放率；另一方面，政府执法部门由于监管对象集中可控而降低了执法成本。工业环保第三方治理模式在国外经过实践检验，取得了良好成果。环保行业是以技术为导向，以政策为支撑的细分行业，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行业竞争概况受益于国家全面加强生态环境保护，不断加大环保核查与投入，我国重金属污染防治市场获得了良好的发展机遇与市场前景。对于重点业务领域，国家早已出台一系列比较严格的排放标准和环保政策，如铅、锌、铜、镍、钴等行业对重金属污水排放有较严格的执行标准，同时针对重金属污酸、废水、和废渣等问题，巡视组对大型央企及有色冶炼企业开展直接轮回巡视，也使得各大企业更加重视环保问题。目前，重金属污染防治行业仍处于成长初期，市场增长率较高，市场竞争格局逐步由分散到集中。首先，环保产业政策的出台促使了行业的竞争与分化，行业进入壁垒提高，产品品类及竞争者数量增多，拥有品牌优势、客户资源积累、核心技术能力的企业将在该领域处于领先地位。其次，随着环保要求的不断提高，政府和企业更加注重一站式服务，拥有全系列咨询范围的环保企业将获得更大的发展空间。技术领先、研发能力强、产品质量高、服务体系完善的企业成为了第一梯队，并转型成为综合型环保企业。其余规模较大的企业由于在核心技术、工艺、研发等重要方面稍有欠缺，作为第二梯队，多数只能承担低浓度、小型的重金属污染处理项目。第三梯队主要是行业内的众多中小企业，由于设备水平较低、缺乏核心技术能力，主要依靠价格和广告竞争拓展周边区域市场，随着技术的不断发展与排放要求的趋严，此类企业的生存空间将被继续压缩。与此同时，由于重金属污染防治行业涉及的范畴较广，不同行业污染物的处理技术具有较大差异，形成了工业设计院、大型工程企业和专业环保企业之间的相互竞争。因此，由于品牌优势及客户资源积累等原因，部分企业在细分治理领域处于领先地位。随着环保要求的不断提高，在工业废水治理领域的竞争将更加注重技术的先进性及服务的全面性，拥有领先技术和完整产品服务链的专业性的环保企业将获得更大的发展空间。污酸处理行业由于技术要求严格、处理成本高、回收时间较长等原因导致市场尚未充分开发，能够突破传统思路与工艺的束缚，以资源最大化、污染最小化为目标，实现多金属与酸高效回收的企业将在污酸处理行业获得强劲竞争力，取得竞争优势。现阶段，随着我国重金属污染防治行业市场化进程的加快，一批大型企业，凭借雄厚的资本实力、丰富的社会资源等优势，通过公开、并购重组等方式迅速壮大，国资和国企目前占据一定市场地位。对于民营企业来说，近年来国家进一步鼓励和引导民间资本进入环保领域，优秀民营企业凭借技术先进等优势迅速崛起，展现出良好的发展势头和市场活力，成为重金属污染防治行业的新生力量，在区域市场及细分市场占据一定份额。未来，重金属污染防治行业专业化服务需求将逐步增加，而重金属污染极具复杂性，重金属污染防治具有极高的技术壁垒，仅凭借资本实力、社会资源难以成为抢占重金属污染防治市场的决定因素，拥有核心技术且具备较强技术研发能力的高新技术企业将占据越来越重的地位。重金属污染治理行业发展情况和未来发展趋势传统工艺都是以污酸废水处理达标排放为目标的，通常采用硫化钠-石灰铁盐法处理，会产生大量含砷和重金属危废渣，易造成二次污染，需要做防渗、防水和防飞扬处置，给企业造成进一步的负担，且污酸中的有价金属、硫酸等资源无法回收。污酸资源化处理新技术药剂消耗量较小，能够在较短时间内实现高浓度重金属离子的高效富集分离，实现铼、铜等元素的高效富集，有害元素的有效开路，还可实现有价金属和酸的回收利用。综合运行成本低，处理效果稳定，渣量较少，无中和渣产生，避免二次污染的风险。砷是一种公认的强致癌物质，目前砷污染物已列为国家重点防控对象。砷渣矿化解毒处理新技术采用常温全湿法工艺，通过加入矿化及复合催化剂，在外场强化的协同作用下，使砷渣中的砷转化成具有类含砷矿物稳定性的化合物，从而使砷的浸出毒性达到《危险废物填埋污染控制标准》（GB18598-2019），满足无害化处置要求，具有安全高效、砷固化率高、长期稳定性好等优点，解毒后的固化体含砷量高，可作为未来的砷资源进行安全储存。重金属污染治理行业由于需处理的污染差异性和多样性，需要针对每个项目定制设备，很难形成规模化量产，生产周期长，成本较高。重金属治理环保装备的标准化、系统化将成为未来技术开发的趋势。装备标准化体系的建设，可根据重金属含量差异在成套设备的基础上进行调制，以迅速适用于不同重金属治理环境，有效缩短生产周期，且取得良好的治理效果。标准化、系统化的重金属治理装备可实现快速推广适用，有利于我国重金属污染治理，符合我国当前的紧迫需求。行业运营逐步利用物联网技术，使不同地方的运营设备连接在一起，提升运营的信息化、智能化水平。通过物联网技术，将设备运行过程中产生的数据实时传输至终端，可用于数据存储和分析、远程监视、调度管理等，并建立完善的数据库，为企业运营之外的生产、研发、销售等工作提供数据支持。物联网+的数据化运营管理和智能工厂建设逐步成为行业发展的新业态。随着人们环保意识的增强，社会对重金属污染的治理理念从达标排放逐步转变为再利用和资源回收，更加重视重金属和水的再生利用。有价金属的有效回收不仅可以二次利用带来经济效益，还可减少含金属混合物的残渣，避免二次污染。总而言之，提高污水资源的利用效率高度契合当前资源循环及绿色发展要求。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水量日渐增多，污水排放量也日益增加，水体污染越来越严重，严重破坏生态环境和威胁人们生命健康安全。目前，我国水环境污染状况依然十分严重。根据生态环境部数据显示，2021年，3641个国家地表水考核断面中，水质优良（Ⅰ～Ⅲ类）断面比例为84．9%，与2020年相比上升1．5个百分点；劣Ⅴ类断面比例为1．2%，均达到2021年水质目标要求；主要污染指标为化学需氧量、高锰酸盐指数和总磷。我国还是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，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成下降趋势，但仍处于较高水平，2021年工业废水排放总量758．5亿吨，2020年城市污水排放已达到571．4亿立方米。而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。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。重金属污染治理行业面临的机遇和挑战（一）重金属污染治理行业机遇1、政策大力支持，重金属污染治理行业市场规模持续扩大近年来，国家对生态环境保护日益重视，制定了一批环保法律法规，推出的一系列环保政策和标准，为行业的发展提供了更大的市场空间，同时也促进了技术的进步。重金属污染防治作为节能环保的重要组成部分，其发展程度关系到全体国民的生存环境质量，重金属防治企业也将面临巨大的历史性机遇。2、重金属污染治理行业环保核查趋严，提供良好契机改革开放以来，中国国民经济持续快速增长，目前国家经济发展进入新常态，而环境保护成为经济发展的重要前提。2018年4月，生态环境部印发了《关于加强涉重金属行业污染防控的意见》，其中要求到2020年，全国重点行业的重点重金属污染物排放量比2013年下降10%；集中解决一批威胁群众健康和农产品质量安全的突出重金属污染问题，进一步遏制血铅事件、粮食镉超标风险，建立企事业单位重金属污染物排放总量控制制度。在环境保护部公布的《重金属污染综合防治十二五规划》中提到，在十三五期间，严格控制重点行业重金属排放量，推进涉重金属重点工业行业实施清洁生产技术改造，继续加强138个重金属污染防治重点区域综合治理，对前期基础好、有利于区域环境质量明显改善的历史遗留重金属污染防治项目给予重点支持，解决一批突出重金属污染问题，改善环境质量，防范环境风险。2021年3月，在《关于国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中提出，深入打好污染防治攻坚战，建立健全环境治理体系，推进精准、科学、依法、系统治污，协同推进减污降碳，不断改善空气、水环境质量，有效管控土壤污染风险；严密防控环境风险，强化重点区域、重点行业重金属污染监控预警；大力发展绿色经济，推广环境污染第三方治理等服务模式；构建资源循环利用体系，深入推进园区循环化改造，补齐和延伸产业链，推进能源资源梯级利用、废物循环利用和污染物集中处置。随着当前社会对企业生产过程环保要求的不断提高，环保核查日益趋严，使得节能减排、资源再利用成为了传统制造业谋求自身产业升级的新突破口，特别是在有色金属采选和冶炼、有色金属压延加工、电镀等环保问题较为突出的行业，诉求更为迫切，从而为重金属污水治理等环保行业的快速发展提供了良好契机。3、有色行业的加速发展，推动了污染治理需求提升有色金属行业是排放重金属污酸、废水、废渣的重点和源头行业，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。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，但也同时引发潜在的生态环境破坏的问题。目前来看，有色工业的环境治理与发展不相协调，有色金属采、选、冶行业的污酸、废水、废渣等环保需求仍然有较大的增长空间。随着环保督察组回头看、《有色金属工业发展规划（2016-2020年）》的实施，预计未来环保政策趋严趋势不减，有色企业转型整改势在必行。因此，随着有色行业的持续发展和环保政策的趋严，未来将推动更多环保项目的落地及实施，促进行业健康、有序的发展。4、重金属污染治理行业技术及生产工艺的不断发展目前，节能减排的实施对污酸、废水、废渣处理和工业清洁生产方面提出了更高的技术要求，行业逐步衍生出一种集合多个技术的解决方案，进而促进行业的技术发展。行业经营企业通过对环保治理技术及应用工艺多元化研究与开发，生产和设计出了针对不同行业污酸、废水、废渣处理的解决方案，可以针对不同客户的要求提供针对性的技术应用方案，全方位的满足客户的需求。因此，受益于技术及生产工艺的不断发展进步，产品成