氧化鋁廠廢水零排放處理技術分析

高殿文

（呂梁市生態(tài)環(huán)境局柳林分局，山西 呂梁 033300）

0 引言

氧化鋁生產(chǎn)需要消耗大量的水資源，且會產(chǎn)生大量的廢水，對于環(huán)境的負面影響較為突出。為有效降低環(huán)境污染、降低氧化鋁生產(chǎn)成本，并提高氧化鋁廠的經(jīng)濟和社會效益，如何確保氧化鋁廠廢水盡量做到“零排放”，成為需要重點關注的一項內(nèi)容。目前，雖然很多氧化鋁廠對廢水零排放處理技術都積極展開研究，但仍有很大的提升空間。

1 案例概況

某氧化鋁廠當前產(chǎn)能為100 萬t/a，主要采用拜耳—燒結混聯(lián)法生產(chǎn)工藝生產(chǎn)氧化鋁材料，并同時生產(chǎn)與之相關的一些其他高附加值產(chǎn)品。近年來，該廠對于氧化鋁生產(chǎn)廢水處理相對較為重視，設計了具有適應性的廢水處理流程，如圖1 所示。

圖1 該氧化鋁廠既有的廢水處理流程圖

近年來，隨著該氧化鋁廠產(chǎn)能的進一步提升，廢水主要指標超出限值的情況頻發(fā)，表明當前的工藝流程仍然存在諸多不足之處。因此，該廠技術部門決定對現(xiàn)有的生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)工藝流程進行改進。

2 零排放處理技術應用策略

在確定對現(xiàn)有的生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)工藝流程進行優(yōu)化改進后，技術人員首先基于該廠的實際生產(chǎn)流程，分析氧化鋁生產(chǎn)廢水的來源，該廠氧化鋁生產(chǎn)廢水的來源較多，包括赤泥沉降分離洗滌過程中的設備溢流、蒸發(fā)壞水、設備冷卻水、循環(huán)水系統(tǒng)的反沖洗水以及各個生產(chǎn)車間的沖洗地坪用水等，如圖2 所示。

圖2 廢水來源

在此基礎上，結合氧化鋁廠廢水普遍存在的溫度高、堿度高和懸浮物含量高等特點，對原有的氧化鋁廠生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)工藝流程進行初步優(yōu)化[1-3]，得到優(yōu)化后的工藝流程圖，如圖3 所示。

圖3 優(yōu)化后的廢水處理流程圖

基于該工藝流程，技術人員進一步從以下幾個方面入手，對相關工藝環(huán)節(jié)進行優(yōu)化設計。

1）對格柵進行優(yōu)化。由于氧化鋁生產(chǎn)過程復雜，且部分生產(chǎn)工藝設備的開放性較為突出，因此，技術人員重點防止這些開放性較高的設備中混入固體雜物。考慮到現(xiàn)有系統(tǒng)格柵為間隔10 cm 左右的粗格柵，對于雜物的隔絕效果較為有限，因此，增加一道規(guī)格為2 cm 見方的網(wǎng)格狀細格柵，以實現(xiàn)對絕大多數(shù)雜物的隔絕。

2）增設隔油預沉池。其主要作用是避免廢水中摻入過多的油類化合物（這些油類化合物主要源自水泵液力耦合器、電機油冷器和攪拌裝置等的泄漏），以此提升出水水質(zhì)。結合實際需要，本次選用平流式隔油池，由池體，刮油刮泥機和集油管等幾部分組成。在實際運行過程中，廢水從一端進入，從另一端流出，由于池內(nèi)水平流速很小，相對密度小而粒徑較大的油品雜質(zhì)在浮力的作用下上浮，并且聚集在池的表面，通過設在池表面的集油管和刮油機收集浮油。而相對密度大的雜質(zhì)則沉于池底。同時集油管設于出水口一側的水面上。集油管由直徑為200 mm 的鋼管制成。沿管的長度在管壁的一側開有切口，其寬度對應中心角為60°，集油管繞管軸轉(zhuǎn)動，由螺桿控制。平時切口向上并位于水面以上，當水面浮油達到一定厚度時（一般不大于0.25 m），轉(zhuǎn)動集油管，使切口浸入水面油層以下，浮油即自行進入管內(nèi)，并沿集油管流向池外。

3）對沉淀池進行優(yōu)化設計。為滿足污水處理要求，采用“冗余設計”的理念進行設計，增設一座平流沉淀池，該沉淀池的尺寸為4.2 m×9.2 m×4.0 m，處理能力為500 m3/h，通過這種互為備份的冗余設計，能夠避免以往污水處理系統(tǒng)動輒停止運行的局限。為規(guī)避以往污泥處理中容易出現(xiàn)堵塞的問題，研究人員通過對生產(chǎn)過程中二赤泥洗滌工序的研究后發(fā)現(xiàn)，該工序?qū)崴乃|(zhì)并無過高要求，因此，決定將平流沉淀池的底流污泥送到脫硅熱水槽，加熱后作為二赤泥洗滌用的熱水。

4）對過濾器進行優(yōu)化設計。本次采用高效過濾器取代既有的過濾器模塊[4]。在該過濾器中，采用雙層石英砂濾料進行設計，濾料粒徑范圍控制在0.5～1.0 mm，濾層厚度設置為60～80 cm 范圍內(nèi)，過濾速度則設定為10 m/h。同時，雙層濾料在性能參數(shù)上存在差異，上層石英砂濾料選用密度較小且粒徑較大的輕質(zhì)濾料，而下層石英砂濾料則選用密度較大和粒徑較小的重質(zhì)濾料。從理論角度分析，該型過濾器能夠有效提升去污能力，截留氧化鋁生產(chǎn)廢水中粒徑在5 μm 以上的顆粒，且過濾后的水能夠直接通過出水管返回氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)繼續(xù)使用。

5）對污泥濃縮系統(tǒng)進行優(yōu)化設計。結合實際需要，本次對重力濃縮池[5]進行設計，濃縮池選用方形池，有效水深為1～1.5 m，池底坡度為0.01，并坡向一端。池容積按濃縮10～16 h 核算。因本次采用定期排泥模式，因此，兩次排泥間按8 h 進行計算，有效水深則控制為4 m。同時，在設計過程中，排泥管設置于泵站進泥口和濃縮池的出泥口之間，排泥管最小管徑為150 mm，管內(nèi)污泥流速設置為0.5～1.5 m/s 范圍內(nèi)。設計完成的污泥濃縮系統(tǒng)效果圖如圖4 所示。

圖4 污泥濃縮系統(tǒng)效果圖

3 應用效果測試

在以上技術措施得到充分應用后，為檢驗本次“零排放技術”的實際應用效果，研究人員選擇已有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)與技術應用后的數(shù)據(jù)進行對比分析，分析結果如表1 所示。

表1 技術應用前后主要指標數(shù)據(jù)對比

由表1 可知，技術應用后，各項敏感指標均降低至控制指標值以下，證明本次設計的面向氧化鋁廠的廢水零排放技術取得初步成效。同時，由于處理后的廢水部分可回用，該廠每年可節(jié)約用水成本近150 萬元，其經(jīng)濟效益和社會效益均較為突出，表明本次氧化鋁生產(chǎn)廢水處理工藝改進對氧化鋁廠提高生產(chǎn)效率具有重要的現(xiàn)實意義。

4 結語

在本次研究中，基于某氧化鋁廠的廢水排放實際情況，初步分析了該廠在廢水排放方面存在的問題，從多個角度入手，采取針對性措施進行了廢水零排放技術的設計和應用。從實際應用效果來看，本次廢水零排放技術應用初步取得了成功，具有一定的現(xiàn)實應用價值。在今后的工作中，仍需不斷改進，嘗試應用信息化技術，進一步提升實際應用效果。