摘要:根據(jù)氧化鋁行業(yè)生產(chǎn)用水及排污特點，結(jié)合某氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)廢水的處理實踐，推薦采用逆向洗滌赤泥和氫氧化鋁，節(jié)約用水量；綜合利用赤泥洗液和含堿廢水；對生產(chǎn)用水設置循環(huán)水系統(tǒng)和二次利用水系統(tǒng)；設置生產(chǎn)廢水處理站，氧化鋁系統(tǒng)和熱電廠的生產(chǎn)系統(tǒng)排水、循環(huán)水系統(tǒng)的排污水，以及化驗等廢水全部排入生產(chǎn)廢水處理站處理，廢水經(jīng)處理后作為二次利用供水返回生產(chǎn)系統(tǒng)使用，通過綜合利用生產(chǎn)廢水，可以實現(xiàn)廠區(qū)廢水的零排放，節(jié)約資源的同時，提高清潔生產(chǎn)水平，避免對環(huán)境造成污染。
關(guān)鍵詞:氧化鋁,廢水,水污染防治,零排放
1 前言
由于國內(nèi)鋁土礦資源的鋁硅比普遍偏低，因此在氧化鋁廠的生產(chǎn)過程中一般都需要使用大量的水，同時也產(chǎn)生了大量外排廢水。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，國內(nèi)大型氧化鋁廠日外排廢水可達4～6萬m3。氧化鋁生產(chǎn)廢水主要來源于現(xiàn)場的含堿廢液、生產(chǎn)設備冷卻水、工廠自備熱電廠的生產(chǎn)污水及其他附屬單位的生產(chǎn)排水。本文結(jié)合河南某年產(chǎn)80萬噸的氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)的實際生產(chǎn)及水污染控制情況，對該行業(yè)廢水治理措施進行分析說明，對氧化鋁行業(yè)中拜爾法生產(chǎn)過程中的水污染產(chǎn)生、循環(huán)利用、二次利用、處理措施、清潔生產(chǎn)措施等問題進行了探討。
2 生產(chǎn)工藝及廢水產(chǎn)生環(huán)節(jié)
拜爾法是目前處理鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁流程最短、最經(jīng)濟的方法，也是最主要的生產(chǎn)方法之一，特點是工藝簡單、流程短、能耗低、投資低、產(chǎn)品質(zhì)量高，而且大氣污染物排放量小，是氧化鋁生產(chǎn)的最佳技術(shù)，屬于清潔生產(chǎn)工藝。
氧化鋁生產(chǎn)工藝用水主要為生料磨制、母液蒸發(fā)、脫硅、氧化鋁洗滌、赤泥洗滌，以及石灰爐CO2洗滌等工序。拜耳法生產(chǎn)氧化鋁，主要工藝是由溶出、分解與焙燒三個階段組成。氧化鋁生產(chǎn)過程中主要水污染物產(chǎn)生環(huán)節(jié)如下：1）氧化鋁系統(tǒng)主要用水單位為石灰制備、原礦漿磨制、溶出、預脫硅、赤泥分離洗滌、母液蒸發(fā)、氫氧化鋁過濾等工藝用水，水中主要含堿；2）煤氣站產(chǎn)生冷卻排水、酚油廢水；3）自備熱電站的凝汽機、空冷機、油冷機等冷卻水，主要污染物是pH、SS；化學水處理間樹脂再生（酸洗和堿洗）時產(chǎn)生的酸堿廢水；4）焙燒爐、空壓機、真空泵等設備間接冷卻水；5）選精礦濃密機溢流水含有礦漿、堿等污染物；6）各車間均有生活污水排出，污水中主要污染物為COD和懸浮物。
3 水污染防治措施
在氧化鋁生產(chǎn)過程中有一定的含堿廢水產(chǎn)生，其主要來源是各工藝生產(chǎn)車間設備和管道的“跑冒滴漏”及設備檢修、清理的洗滌水、軸封、冷卻水等。這部分水一般含堿,若能回收后繼續(xù)使用,不僅能降低生產(chǎn)中的堿耗,而且可充分節(jié)約水資源及提高工廠效益。氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)廢水治理措施主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：
（1）凈循環(huán)水系統(tǒng)
氧化鋁系統(tǒng)的溶出、熟料溶出、壓煮脫硅、分離洗滌、母液蒸發(fā)、燒成窯、焙燒爐、空壓機、真空泵等冷卻水,電廠凝汽機、空冷機、油冷機等冷卻水,這些均為設備間接冷卻水,除溫升變化外,基本不含有害物質(zhì),設置凈循環(huán)水系統(tǒng),冷卻水經(jīng)冷卻塔冷卻后循環(huán)利用。該企業(yè)凈循環(huán)水系統(tǒng)水量見表1。
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（2）氧化鋁生產(chǎn)循環(huán)水系統(tǒng)
氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)設備冷卻、溶出、控制過濾、赤泥沉降洗滌、過濾及輸送、精液降溫種子分解、氫氧化鋁過濾、母液蒸發(fā)、排鹽苛化等工序冷卻用水設置總循環(huán)水系統(tǒng)。由于循環(huán)水受工藝物料污染，含堿較高，對補充水的硬度自行進行了軟化。為改善循環(huán)水水質(zhì)，保持循環(huán)水在一定的濃縮倍數(shù)下運行，對10%的循環(huán)水進行分流澄清處理，保證循環(huán)水懸浮物含量符合循環(huán)水的水質(zhì)標準。生產(chǎn)循環(huán)水系統(tǒng)水量見表2。
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（3）選礦濁循環(huán)水系統(tǒng)
選礦車間鋁土礦選礦浮選工藝用水中主要含懸浮物及選礦藥劑，設置選礦濃密機溢流水循環(huán)系統(tǒng)，回收的溢流水進入回水池，返回流程循環(huán)使用的循環(huán)水量為 3.4萬m3/d。
（4）煤氣站循環(huán)水系統(tǒng)
煤氣洗滌水中含有酚、氰、硫化物等多種污染物，設立單獨的循環(huán)水系統(tǒng)。循環(huán)水系統(tǒng)包括沉淀池、循環(huán)水泵房和水冷卻裝置。雙豎管冷卻器及煤氣洗滌塔的洗滌水進入隔油沉淀池，在沉淀池中定期投入硫酸鋁等絮凝劑，洗滌水經(jīng)除油、沉渣后再依次進入熱水池、冷卻塔、冷水池循環(huán)使用。該循環(huán)水系統(tǒng)虧水運行，不外排廢水。為改善循環(huán)水水質(zhì)，該系統(tǒng)設有旁流20%循環(huán)水的處理設施，即污水先經(jīng)沉淀池除去泥沙，再經(jīng)除油后 80%送冷卻塔降溫后循環(huán)使用，另外20%水量用次氯酸鈉氧化作深度旁流處理，處理后仍返回循環(huán)水系統(tǒng)使用。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務平臺咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。
（5）設置生產(chǎn)廢水處理站
目前國內(nèi)各氧化鋁廠均設有生產(chǎn)廢水集中處理的工業(yè)廢水處理站,一般采用混凝沉淀法進行處理。各生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)排水經(jīng)匯集后進入廢水處理站，經(jīng)加藥、沉淀去除廢水中的懸浮物、泥沙和油。
氧化鋁系統(tǒng)和熱電廠的生產(chǎn)系統(tǒng)排水、循環(huán)水系統(tǒng)的排污水，以及化驗等排水排入生產(chǎn)廢水處理站處理（各系統(tǒng)排水量見表3）。各系統(tǒng)生產(chǎn)排水經(jīng)全廠排水管網(wǎng)匯入總管，然后排入工業(yè)廢水處理站，廢水經(jīng)沉淀池、平流沉淀池去除懸浮物后作為二次利用供水返回生產(chǎn)系統(tǒng)使用，沉淀池下部的污泥輸送至赤泥堆場堆存。廢水處理站處理系統(tǒng)SS去除率為97%～98%，COD去除率為60%，凈化后水中 SS<50mg/L。生產(chǎn)廢水處理站處理前后水質(zhì)見表4。
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（6）二次利用水系統(tǒng)
氧化鋁系統(tǒng)設二次利用水系統(tǒng)，溶出、種母精濾及脫硅、精液降溫種子分解、母液蒸發(fā)、氫氧化鋁過濾等工序的生產(chǎn)排水；各循環(huán)水系統(tǒng)排污水；原料堆場排水、化驗室及分析站排水等排入二次利用水系統(tǒng)，作為原料堆場噴灑、原料磨制、赤泥沉降分離洗滌和赤泥過濾及輸送、精液降溫種子分解等工序的生產(chǎn)用水使用。生產(chǎn)廢水處理站的凈化水中SS<50mg/L，可滿足氧化鋁工藝系統(tǒng)和熱電廠中某些工序?qū)腋∥锏囊螅瑑艋蟮乃捎糜谠剂闲盾嚰岸褕鰢娏苡盟辉V漿磨制、赤泥沉降分離洗滌和過濾輸送；精液降溫種子分解等氧化鋁工藝系統(tǒng)用水。凈化水中含堿，水質(zhì)自行軟化，無需添加水質(zhì)穩(wěn)定劑可直接返回工藝系統(tǒng)使用。
熱電廠設二次利用水系統(tǒng)，將熱電廠的風機、水泵、夏季空調(diào)等設備冷卻水直接排入熱電廠循環(huán)水系統(tǒng)，作為補充水；熱電廠的循環(huán)水系統(tǒng)的排污水、鍋爐定期和不定期的排污水、化學水處理系統(tǒng)反沖洗酸或堿廢水作為灰渣輸送用水。冷卻水系統(tǒng)直排水部分作為廠區(qū)綠化、道路噴灑等用水。該廠的生產(chǎn)廢水全部得到綜合利用，不外排。
該廠二次利用水使用情況見表5。
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（7）堿液、堿水的綜合利用
對產(chǎn)生含堿水的車間的跑、冒、滴、漏的工藝物料以及地坪、設備沖洗水，均由專門設置的污水泵站送原礦漿磨制工序回收利用。對于氧化鋁工藝過程產(chǎn)生的含堿水、母液、硅渣及其附液、赤泥洗液和赤泥堆場返回的附液也送原料磨制工序綜合利用。同時可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。
（8）赤泥逆向洗滌，減少用水量
赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過程中提取氧化鋁后的固體廢物，其中的含堿液為可回收堿液。可減少用水量，采取逆向洗滌赤泥，洗滌后的溶液作為工藝回水用于配料。這樣可控制用水量，避免工藝回水飽和造成含堿廢水排放。
（9）化學水處理系統(tǒng)廢水酸堿中和處理
熱電廠化學水處理的廢水排入一個有效容積為 4×420（m3）的中和池，同時配備有壓縮空氣攪拌系統(tǒng)，離子交換器排出的廢水、廢堿均排入池內(nèi)，當池內(nèi)液位達到一定高度時，采用壓縮空氣攪拌，同時啟動廢液泵進行循環(huán)攪拌。在中和池的出口處設有pH表，當 pH值達到6～9時，停止攪拌。通過廢液泵直接排入生產(chǎn)排水管網(wǎng)。如pH值不合格時則開啟酸堿槽底部閥門，向中和池內(nèi)加入濃酸、濃堿，繼續(xù)攪拌直至pH值合格后方可排出。
（10）生活污水處理站
生活污水采用一元化污水處理設備處理，其處理能力達到240m3/d。該設備由豎流式斜管沉淀池，一、二級接觸氧化、二沉池、消毒池、快濾池組合為一整體，污泥排入赤泥堆場，處理前后的水質(zhì)情況見表6。污水處理站BOD凈化效率大于80%，治理后的出水BOD濃度小于30mg/L。處理后的生活廢水送生產(chǎn)廢水處理設施二次處理后作為氧化鋁生產(chǎn)補充水。
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（11）酚油廢水焚燒處理
煤氣站循環(huán)水系統(tǒng)收集的酚油廢水中含有大量的酚類等有機污染物，其產(chǎn)生量為28.8m3/d，可送入煤氣廠配套的酚油廢水焚燒爐焚燒。
4 清潔生產(chǎn)水平
工程設置完善的循環(huán)水系統(tǒng)和污水回收、串級使用系統(tǒng)，同時合理提高循環(huán)水濃縮倍率，減少循環(huán)水排污量；循環(huán)水系統(tǒng)的排污水及工業(yè)排水全部綜合利用，重復利用水率達95.8%。既防止了有害廢水的排放，又節(jié)約了新水，實現(xiàn)了生產(chǎn)廢水零排放。
經(jīng)采取上述措施后， 該廠氧化鋁新水耗量為11.94t／t-Al2O3，用水指標處于國內(nèi)先進水平。只有控制了氧化鋁生產(chǎn)的新水用量，才能減少生產(chǎn)流程中污水量，從而減少進入工業(yè)廢水處理站的水量，使得工業(yè)用水做到了良性循環(huán)，為實現(xiàn)生產(chǎn)廢水零排放提供有利的保障。
5 結(jié)論
氧化鋁工業(yè)廢水以堿污染為主，對生產(chǎn)廢水設置循環(huán)水系統(tǒng)，各種小型、分散設備間接冷卻排水均作為凈循環(huán)水系統(tǒng)的補充水，循環(huán)水系統(tǒng)的排污水排入污水處理廠處理，處理后的水用于拜爾法種子分解中間降溫和熱電廠鍋爐沖渣、除塵，實現(xiàn)了氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)廢水的零排放。因此，采用上述廢水處理方法及清潔生產(chǎn)方案，可以使氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)的工業(yè)用水和排水實現(xiàn)封閉循環(huán)，實現(xiàn)廢水零排放，避免堿的流失和污染，基本解決了氧化鋁行業(yè)的水環(huán)境污染問題，其治理技術(shù)和管理經(jīng)驗值得借鑒和推廣。
參考文獻：
[1] 劉可鑫, 保積慶, 肖連生. 電滲析法處理氧化鋁廠工業(yè)廢水[J]. 安全與環(huán)境學報. 2002（4）.
[2] 劉爾強. 淺談氧化鋁工業(yè)廢水污染防治對策[J]. 輕金屬, 2002（2）.
[3] 甘國耀. 氧化鋁生產(chǎn)廢水的綜合利用[J]. 輕金屬,1998（7）.來源：中國環(huán)保產(chǎn)業(yè) 作者: 張 凱，張瓊娜
