氧化铝生产废水回用技术

氧化铝生产废水回用技术 提要 氧化铝生产过程中产生大量的碱性含油废水，通过综合治理，分质处理，不但满足了不同用户对水质的不同需求，而且解决了氧化铝生产过程中的一些技术问题，达到了综合治理、合理回用的目的取得了一定的经济效益 。 关键词 氧化铝 生产废水 处理 回用 分质供水 我国氧化铝的生产一般采用拜耳法烧结法，或其流程的不同组合氧化铝生产工艺复杂、 流程长、设备多生产过程中产生大量的碱性含油废水。这些废水主要来自各设备的冷却水；物料的冷却洗涤水； 设备和管道的“跑、冒、滴、漏” 以及冲洗、清洗用水；液量不平衡而造成的事故性排料、油水混合物等，设备在维修过程中，一些机械油（包括润滑油、洗涤油、防锈油）也被排入下水管道，致使废水中含有大量的碱及油，悬浮物含量也极高，同时，发电站的软水装置及蒸发器等设备酸洗时，均产生大量的酸性废水，这部分水的直接排出造成生产废水瞬间呈酸性，PH值有时在2左右，另有铝型材、化工厂生产过程中瞬间排出高碱度废水，废水PH值瞬间高达13.4，我公司1993~1996年生产废水水质水量统计结果见表1，从中不难看出，废水的成分较为复杂，PH值及SS变化区间大。 表1 1993~1996年生产废水情况 年份 项目 1993 1994 1995 1996

流量 （m3/d） 22300—64700 17850—58950 15650—57500 8350—54500 （30080） （39648） （36232） （31261） PH值 7.36—12.84 （11.35） 4.63—12.48 （9.31） 3.76—12.26 （9.42） 5.9—12.7 （9.8） 碱度 （mg/L） 75.0—5600 （422.17） 0—7285 （228.4） 0—1500 （192） 0—2700 （244） SS （mg/L） 288—2900 （922.5） 51—2227 （624.1） 62—1523 （470） 49—2836 （841） COD （mg/L） 22.5—228 （72.7） 32.0—95.0 （61.5） 46.8—510.5 （122.6） 66—215.2 （110.3） 油 （mg/L） 0.8—30.9 （8.82） 0—68.5 （12.08） 0—81 （12） 0—70.2 （16.1） 注：括号内为均值。 我公司生产氧化铝采用碱湿法，生产过程中需要投加大量的碱，1995年统计每吨Al2O3平均碱耗为100kg，若废水中的碱能回收利用，不仅能降低生产中的碱耗，增加效益，而且还可充分利用资源，变废为宝，减少对环境的污染，可为一举双得，为达到此目的，我们对厂区下水系统进行了改造，将废水进行必要的处理后综合利用，现已基本达到了此目的，取得了一定的经济效益。 1、 生产废水处理工艺 1994年，我公司开始对工业废水进行综合治理，依据用户对水质的不同需求，分别采用了不同的处理工艺，1996年底废水处理站建成投产，设计处理能力为33000m3/d，设计出水SS≤50mg/L,PH值<9，油去除率为98%。 1.1 工艺流程 工业废水综合治理工艺流程见图1。 1.2 主要构筑物技术参数 预沉池：设计1用1备，单池容积为30m×10 m×4 m，废水水平流速为0.015m/s，停留时间为33.3min。 隔油沉砂池：设计1组5格，单池容积为20m×3.2 m×3 m，废水水平流速为0.013 m/s，停留时间为25.8min。 气浮池：原设计1组4格，由于占地限制，后改为1组3格，单池容积为20m×4.5 m×3 m，废水水平流速为0.0132 m/s，停留时间为25.2min。 平流沉淀池：利用原有构筑物， 1用1备，单池容积为50m×13.6 m×3.5 m，废水水平流速为0.007 m/s，停留时间为2h。 1.3 废水回用工艺流程（见图2） 1.4 主要特点 1.4.1 采用多级处理分质供水的方式 根据不同用户对水质的不同需求，采取不同的处理方式，对油和悬浮物均进行了相应的处理，而对于碱度则采用了不同的处理方法，由于氧化铝循环用水，赤泥稀释输送及热力锅炉冲渣、除尘，均需要碱性水，所以只需去除废水中的SS和油即可，而对于生产补水和外排水，除需将废水中的SS和油去除外，还应调整水的PH值，使其达到相应生产用水标准和外排水排放标准。这样，不但减轻了处理负荷，而且节约了大量成本。 1.4.2 利用工业废水的碱度解决热力锅炉除灰、除硫、防渗等问题。 我公司现有4台75t蒸汽锅炉和4台130t蒸汽锅炉，每年需用大量的冲渣除灰水，而灰渣坝回水难以满足生产用水，必须补充大量新水，现采用处理后的碱性工业废水，不但解决了废水回用减少外排的问题，而且提高了锅炉SO2和粉尘的去除率，改善了大气环境质量，由于锅炉烟气中含有大量的SO2等有害气体和有毒粉尘，它们是环境的大敌，其中SO2的危害尤为突出，而SO2能在碱性条件下发生氧化反应，生成溶于水的硫酸盐，易于除去；锅炉烟气中的大量粉尘带有负电荷，在碱性条件下也易于除去；锅炉冲渣除灰水被送到灰渣坝，其剩余碱度与灰渣水中的Ca2+，Mg2+等反应生成CaCO3,Mg(OH)2沉淀，沉淀于灰渣坝周围，增强了其抗渗性能，防止管涌产生，起到稳定坝体的作用。 1.4.3 作为氧化铝一环水泵站的补充水源 一环水泵站是氧化铝生成的关键水源，每天需要补充大量的水来满足生成需求，用处理后的生成废水作为补充水源，不但减少了生成废水的外排量，而且提高了环水的碱度，有效地降低了氧化铝生成的碱耗。同时，也大幅度地降低了环水温度，提高了种分槽的分解率和蒸发器水冷器的真空度，增加了氧化铝产量，可为一举多得。另外，温度较高的蒸发回水用于溶出系统的流程补水，这部分水具有高温高碱度的特点，既可降低溶出系统的碱耗又可节约其蒸汽用量。处理后的工业废水作为一环水泵房的补充水源，解决了环水的水量平衡问题，为氧化铝生产的稳定运行创造了条件。 2 运行效果 该工艺自1996年底投运以来，经过3年多的运行管理，积累了不少经验，并不断地对工艺进行改进和完善，已基本达到预期的目的，取得了可观的经济效益。 （1）提高了热力锅炉的SO2和粉尘去除率。自从热力锅炉改用氧化铝生产废水除灰以来，我公司周围的大气环境质量有了明显的改善和提高，SO2的去除率提高了近20个百分点，烟尘去除率也稳中有升，达到了90%，近几年烟尘和SO2去除率的实测结果见表2. 表2 热力锅炉烟尘和SO2去除率统计 年份 项目 1994 1995 1996 1997 1998 1999

烟尘去除率（%） 86.64 89.4 89.0 89.9 89.3 90.2 SO2去除率（%） 31.99 54.65 57.53 73.50 78.10 76.90 （2）处理后出水水质不断提高，我公司氧化铝生产废水处理工艺和回用技术自投用以来，经过对工艺的不断改进和完善，使生产运行更加科学合理，运行指标得到优化，出水水质提高，外排水量不断减少，取得了良好的社会和经济效益，其出水水质和外排水量情况见表3。 表3 污水处理站出水水质情况 年份 项目 1997 1998 1999 2000

SS（mg/L） 46.1 35.7 24.9 18.1 PH值 8.6 7.8 8.0 7.5 油（mg/L） 9.7 7.2 3.0 5.0 外排量（m3/d） 24370 18065 2652 1758

（3）稳定了氧化铝的生产，确保了蒸发器真空度的实现，有效地提高了种分槽的分解率，氧化铝生产过程中，种分槽的分解率和蒸发效率的高低直接影响着氧化铝的产量，也关系到了企业的经济效益。分解率受多种因素影响，控制母液温度也是一种重要途径，而环水温度直接影响着蒸发效果。氧化铝生产废水经过处理后，其水温一般不超过300C，作为降温用水极为有效，自从采用该工艺以来，氧化铝生产稳定，蒸发效率高，分解率也有了很大提高（见表4），氧化铝产量逐年提高，取得了较好的经济效益。 表4 氧化铝种分槽分解率统计 年份 项目 1997 1998 1999 2000

分解率（%） 46.66 47.81 48.99 51.40 3 结论及经济效益 （1）氧化铝生产废水采用分质处理，节约了大量处理费用，根据等量中和原理计算，年可节约加酸费用78万元，节约补碱费用90万元。 （2）该回用技术应用以来，废水的外排量明显降低，由应用前1995年的日均31951 m3/d下降到2000年的日均1758 m3/d，排污费也由1995年的289.16万元降至1999年的87.76万元，减少了200万元。工厂和周围生活区的大气环境质量有了明显的提高。 （3）有效地降低了氧化铝一环水泵站的水温，减少了碱度流失，节约了生产成本，提高了蒸发效率和种分槽分解率，使氧化铝产量逐年提高。 （4）采用此工艺处理我国铝工业碱性含油废水是可行的。 4 有待解决的问题 我们对工艺运行过程中暴露出的一些问题进行了改进和完善，取得了一定的成效，但仍有一些亟待解决的问题： （1）底泥处理的问题，氧化铝生产废水中含有大量的泥沙及悬浮物，在水处理过程中大量沉积于预沉池、隔油池及气浮池内，平均每10~15d预沉池即淤满，气浮池也因积泥太多而影响气浮效果。现污泥干化处理系统因污泥中含有大量重油而无法投运，故只能采用机动车将泥浆外运填沟，增加了运输费用（年运费多大28万元）。 （2）管道、设备结垢问题。生产废水在输送过程中，受到水利条件变化因素的综合影响，容器内壁上形成大量水垢，给废水的输送带来极大困难。另外，由于废水容易结垢，也使各用户产生不满，不愿利用此水或减少用量，造成管道内的水流流速降低，加剧了管道设备的结垢。