對酸法制取氧化鋁和堿法制取氧化鋁生產廢水處理工藝的研究

張 靜

（貴陽鋁鎂設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081）

我國是一個鋁土礦資源短缺的國家，近些年，以高鋁粉煤灰為原料，采用酸法來制取冶金級氧化鋁成為一種新的方式。這種工藝產生的生產廢水呈弱酸性，溶解性固體含量較高，懸浮物含量高；而傳統的堿法制取氧化鋁生產廢水呈中性或弱堿性。兩種工藝的生產廢水呈現出不同的水質特點，但是無論哪種制取氧化鋁工藝，將生產廢水處理后回用，提高生產水重復利用率，減少新水消耗，這是最終要達到的目的。

1 生產廢水來源及水質特點

1.1 酸法制取氧化鋁生產廢水來源及水質特點

酸法制取氧化鋁產生的生產廢水主要來自二次汽冷凝水、堿洗塔排水、軟化水排水、循環水排污水及其它車間的雜排水等。

生產廢水水質特點如下：溶解性固形物約為3000-5000mg/L，PH約為2-6，其中氯離子含量較高，約為3.0-4.2g/L；懸浮物約為1200-1800mg/L；還含有Na＋、Ca2+、Mg2+、SO42-、HCO3-、K+、Fe3+等離子。

1.2 堿法制取氧化鋁生產廢水來源及水質特點

堿法制取氧化鋁產生的生產廢水主要來自各車間沖洗地坪水、循環水排污水和各車間零星的生產排水。

生產廢水水質特點如下：懸浮物約為300 mg/L（暴雨時約3000mg/L），PH值約為8-11，化學需氧量CODcr約為50-100 mg/L，石油類約為5 mg/L。

2 處理工藝

2.1 設計原則

廢水處理設施應選用成熟可靠的工藝，具有較大的適應性、應急性；應做到占地少，投資少，運行費用低，管理方便，建設周期短，自動化程度高；充分考慮水處理系統配套的減振、降噪措施，以降低噪音對環境的影響；設施運行上充分考慮可操作性，以適應不同層次的操作水平。

2.2 設計出水水質

經處理后的再生水一般用于循環水補水，故再生水水質應滿足《城鎮污水再生利用工程設計規范》GB50335-2016和《工業循環冷卻水處理設計規范》（GB/T50050-2017）中要求的間冷開式循環水系統再生水補水水質標準。詳見表1。

表1 間冷開式循環水系統再生水補水水質標準

2.3 處理工藝方案

2.3.1 酸法制取氧化鋁生產廢水處理

（1）工藝方案

以某工程為例，生產廢水中鹽分含量較高，采用通常物理化學處理工藝不能滿足回用要求，為處理后達到間冷開式循環水系統再生水補水水質標準，因此水處理工藝選擇時需要考慮廢水中鹽分的去除。

根據工程的特點，采用膜分離技術處理工藝。反滲透膜技術是以滲透壓差作為推動力的一類膜分離過程。RO技術的最大優點是節能，其能耗僅為電滲析的1/2，蒸餾技術的1/40，能夠達到深度除鹽目的。

生產廢水呈酸性，故設計廢水經相應的預處理后，采用過濾+超濾+一級反滲透處理工藝對廢水進行回收處理，回收率約為80%左右，脫鹽率≥95%。處理后的水由于含鹽量較小，可回用作為循環水補水。

a.PH調節

預處理工藝主要是為了調整廢水的PH,去除廢水的懸浮物，保證后續膜分離系統的正常運行。調節池出水為酸性（PH=2），用泵提升至兩級中和反應池內。中和反應池將PH調節至中性，中和池出水進入生產廢水調節池。

b.生產廢水處理

生產廢水調節池需要接納的廢水有中和反應池中和后的水，循環水排污水、過濾器反沖洗水、超濾沖洗水和板框壓濾機壓濾液。這幾股廢水在生產廢水調節池中充分調節后通過提升泵提升至一體化預沉淀器。可以去除廢水中90%以上的SS。一體化預沉淀器出水進入中間水池。

c.生產廢水深度處理

中間水池出水由過濾器提升泵提升至串聯的多介質過濾器和活性炭過濾器處理，過濾器出水進入過濾器產水箱。

過濾器產水箱的水經過超濾提升泵提升至超濾系統處理，出水流入超濾產水箱，再通過反滲透高壓泵提升通過反滲透膜（RO）。

超濾膜分離技術是以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的雜質。設計超濾回收率≥90%，產水水質SDI≤3，滿足后續RO系統的進水水質要求。超濾濃水回至生產廢水調節池再處理。

RO除鹽水系統采用一級反滲透裝置進一步去除水中各種溶解固形物即鹽分。反滲透按一級2段設置，設置比例為2：1式。本方案設計循環水RO機組采用GE抗污染膜元件和GE專用海水淡化膜，反滲透產水率為80%，脫鹽率≥95%，產品水滿足回用水水質要求，清水流入回用水池，通過變頻供水設備供廠區回用。系統濃水外運，送至灰渣堆場。

d.污泥處理系統

本系統產生的污泥主要為無機污泥，主要來自預處理系統的混凝沉淀池，經重力濃縮均質后采用機械脫水工藝干化。脫水后污泥外運處置，濾液回至生產廢水調節池再處理。

（2）工藝流程

根據原水性質特點，處理工藝流程見圖1：

圖1 工藝流程

2.3.2 堿法制取氧化鋁生產廢水處理工藝

（1）工藝方案

以某工程為例，生產廢水呈中性或弱堿性，含有較高懸浮物，廢水中的堿對循環水系統可起到軟化作用，處理工藝主要著重去除廢水中的懸浮物。

鋼筋混凝土水處理構筑物的缺點是占地面積大、結構復雜、施工周期長等。在工礦企業等用地緊張的單位，其局限性比較大。

一體化凈化器各運行部采取豎向排列，最顯著的特點是占地面積小，采用合理的布置，更對澄清、污泥濃縮單元功能取得了很好的效果。該設備在進水濁度＜5000mg/L時，正常時出水濁度能保證＜5mg/L，完全滿足回用要求。

a.調節水池

在進入水處理設施之前設置調節水池，可以對生產廢水的水量和水

質進行調節，減小流量波動，減少化學藥劑的用量，對后續設備的正常運行創造條件。

b.生產廢水處理

水處理設備由絮凝反應區、整流區、分離區、斜管沉淀區、過濾區及自動沖洗,自動排泥及輔助沖洗系統組合而成。

在絮凝反應區，混合水在反應室內旋流上升，不受水流剪力的破壞從而達到反應目的。污水旋轉進入懸浮層，水流一方面帶動懸浮的絮體旋轉上升，增強了微粒間碰撞的機會，使顆粒增大而利于沉淀；另一方面旋轉的水流在壓差和慣性的作用下，污水和污泥進一步分離，污泥通過污泥管進入污泥濃縮區，清水上升，實現了固液分離。出水通過懸浮泥層的過濾，才能升流到罐體上部的斜管沉淀區。濾層為泡沫濾珠，澄清后的水經過顆粒層過濾后，出水濁度可達5 mg/L以下。出水滿足回用水水質要求，流入回用水池，通過供水設備供廠區回用。

濾料反洗是在一體化凈水器頂部設置反洗水箱，節省反洗水動力，而且反洗水量省，效果好。

污泥在污泥濃縮區設有排泥雙環管及電控快開排泥角閥，排泥效果好，不易堵塞，污泥含水率一般低于95%。排泥方式可分為自動或手動。

c．污泥處理系統

本系統產生的污泥經收集后進入污泥池，由污泥泵送至赤泥沉降工段，最終送入赤泥堆場。

（2）工藝流程

根據原水性質特點，處理工藝流程見圖2：

圖2 工藝流程

4 結語

通過以上論述，詳細了解了酸法制取氧化鋁工藝和堿法制取氧化鋁工藝產生的生產廢水的水質和處理工藝；氧化鋁生產工藝仍在不斷的改進和進步，生產廢水的處理工藝也要根據氧化鋁工藝的變化做相應的調整和改進優化，以最大程度地提高生產水重復利用率、降低產品的新水單耗、節約新水用量和降低投資。