對(duì)酸法制取氧化鋁和堿法制取氧化鋁生產(chǎn)廢水處理工藝的研究

張 靜

（貴陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550081）

我國是一個(gè)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(jí)氧化鋁成為一種新的方式。這種工藝產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水呈弱酸性，溶解性固體含量較高，懸浮物含量高；而傳統(tǒng)的堿法制取氧化鋁生產(chǎn)廢水呈中性或弱堿性。兩種工藝的生產(chǎn)廢水呈現(xiàn)出不同的水質(zhì)特點(diǎn)，但是無論哪種制取氧化鋁工藝，將生產(chǎn)廢水處理后回用，提高生產(chǎn)水重復(fù)利用率，減少新水消耗，這是最終要達(dá)到的目的。

1 生產(chǎn)廢水來源及水質(zhì)特點(diǎn)

1.1 酸法制取氧化鋁生產(chǎn)廢水來源及水質(zhì)特點(diǎn)

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

生產(chǎn)廢水水質(zhì)特點(diǎn)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(chǎn)廢水來源及水質(zhì)特點(diǎn)

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

生產(chǎn)廢水水質(zhì)特點(diǎn)如下：懸浮物約為300 mg/L（暴雨時(shí)約3000mg/L），PH值約為8-11，化學(xué)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(shè)計(jì)原則

廢水處理設(shè)施應(yīng)選用成熟可靠的工藝，具有較大的適應(yīng)性、應(yīng)急性；應(yīng)做到占地少，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，管理方便，建設(shè)周期短，自動(dòng)化程度高；充分考慮水處理系統(tǒng)配套的減振、降噪措施，以降低噪音對(duì)環(huán)境的影響；設(shè)施運(yùn)行上充分考慮可操作性，以適應(yīng)不同層次的操作水平。

2.2 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

經(jīng)處理后的再生水一般用于循環(huán)水補(bǔ)水，故再生水水質(zhì)應(yīng)滿足《城鎮(zhèn)污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50335-2016和《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50050-2017）中要求的間冷開式循環(huán)水系統(tǒng)再生水補(bǔ)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。詳見表1。

表1 間冷開式循環(huán)水系統(tǒng)再生水補(bǔ)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

2.3 處理工藝方案

2.3.1 酸法制取氧化鋁生產(chǎn)廢水處理

（1）工藝方案

以某工程為例，生產(chǎn)廢水中鹽分含量較高，采用通常物理化學(xué)處理工藝不能滿足回用要求，為處理后達(dá)到間冷開式循環(huán)水系統(tǒng)再生水補(bǔ)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此水處理工藝選擇時(shí)需要考慮廢水中鹽分的去除。

根據(jù)工程的特點(diǎn)，采用膜分離技術(shù)處理工藝。反滲透膜技術(shù)是以滲透壓差作為推動(dòng)力的一類膜分離過程。RO技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能，其能耗僅為電滲析的1/2，蒸餾技術(shù)的1/40，能夠達(dá)到深度除鹽目的。

生產(chǎn)廢水呈酸性，故設(shè)計(jì)廢水經(jīng)相應(yīng)的預(yù)處理后，采用過濾+超濾+一級(jí)反滲透處理工藝對(duì)廢水進(jìn)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(huán)水補(bǔ)水。

a.PH調(diào)節(jié)

預(yù)處理工藝主要是為了調(diào)整廢水的PH,去除廢水的懸浮物，保證后續(xù)膜分離系統(tǒng)的正常運(yùn)行。調(diào)節(jié)池出水為酸性（PH=2），用泵提升至兩級(jí)中和反應(yīng)池內(nèi)。中和反應(yīng)池將PH調(diào)節(jié)至中性，中和池出水進(jìn)入生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)池。

b.生產(chǎn)廢水處理

生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)池需要接納的廢水有中和反應(yīng)池中和后的水，循環(huán)水排污水、過濾器反沖洗水、超濾沖洗水和板框壓濾機(jī)壓濾液。這幾股廢水在生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)池中充分調(diào)節(jié)后通過提升泵提升至一體化預(yù)沉淀器。可以去除廢水中90%以上的SS。一體化預(yù)沉淀器出水進(jìn)入中間水池。

c.生產(chǎn)廢水深度處理

中間水池出水由過濾器提升泵提升至串聯(lián)的多介質(zhì)過濾器和活性炭過濾器處理，過濾器出水進(jìn)入過濾器產(chǎn)水箱。

過濾器產(chǎn)水箱的水經(jīng)過超濾提升泵提升至超濾系統(tǒng)處理，出水流入超濾產(chǎn)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(shù)是以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的雜質(zhì)。設(shè)計(jì)超濾回收率≥90%，產(chǎn)水水質(zhì)SDI≤3，滿足后續(xù)RO系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)要求。超濾濃水回至生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)池再處理。

RO除鹽水系統(tǒng)采用一級(jí)反滲透裝置進(jìn)一步去除水中各種溶解固形物即鹽分。反滲透按一級(jí)2段設(shè)置，設(shè)置比例為2：1式。本方案設(shè)計(jì)循環(huán)水RO機(jī)組采用GE抗污染膜元件和GE專用海水淡化膜，反滲透產(chǎn)水率為80%，脫鹽率≥95%，產(chǎn)品水滿足回用水水質(zhì)要求，清水流入回用水池，通過變頻供水設(shè)備供廠區(qū)回用。系統(tǒng)濃水外運(yùn)，送至灰渣堆場。

d.污泥處理系統(tǒng)

本系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥主要為無機(jī)污泥，主要來自預(yù)處理系統(tǒng)的混凝沉淀池，經(jīng)重力濃縮均質(zhì)后采用機(jī)械脫水工藝干化。脫水后污泥外運(yùn)處置，濾液回至生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)池再處理。

（2）工藝流程

根據(jù)原水性質(zhì)特點(diǎn)，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(chǎn)廢水處理工藝

（1）工藝方案

以某工程為例，生產(chǎn)廢水呈中性或弱堿性，含有較高懸浮物，廢水中的堿對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)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(gòu)筑物的缺點(diǎn)是占地面積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工周期長等。在工礦企業(yè)等用地緊張的單位，其局限性比較大。

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

a.調(diào)節(jié)水池

在進(jìn)入水處理設(shè)施之前設(shè)置調(diào)節(jié)水池，可以對(duì)生產(chǎn)廢水的水量和水

質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，減小流量波動(dòng)，減少化學(xué)藥劑的用量，對(duì)后續(xù)設(shè)備的正常運(yùn)行創(chuàng)造條件。

b.生產(chǎn)廢水處理

水處理設(shè)備由絮凝反應(yīng)區(qū)、整流區(qū)、分離區(qū)、斜管沉淀區(qū)、過濾區(qū)及自動(dòng)沖洗,自動(dòng)排泥及輔助沖洗系統(tǒng)組合而成。

在絮凝反應(yīng)區(qū)，混合水在反應(yīng)室內(nèi)旋流上升，不受水流剪力的破壞從而達(dá)到反應(yīng)目的。污水旋轉(zhuǎn)進(jìn)入懸浮層，水流一方面帶動(dòng)懸浮的絮體旋轉(zhuǎn)上升，增強(qiáng)了微粒間碰撞的機(jī)會(huì)，使顆粒增大而利于沉淀；另一方面旋轉(zhuǎn)的水流在壓差和慣性的作用下，污水和污泥進(jìn)一步分離，污泥通過污泥管進(jìn)入污泥濃縮區(qū)，清水上升，實(shí)現(xiàn)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(qū)。濾層為泡沫濾珠，澄清后的水經(jīng)過顆粒層過濾后，出水濁度可達(dá)5 mg/L以下。出水滿足回用水水質(zhì)要求，流入回用水池，通過供水設(shè)備供廠區(qū)回用。

濾料反洗是在一體化凈水器頂部設(shè)置反洗水箱，節(jié)省反洗水動(dòng)力，而且反洗水量省，效果好。

污泥在污泥濃縮區(qū)設(shè)有排泥雙環(huán)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(dòng)或手動(dòng)。

c．污泥處理系統(tǒng)

本系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥經(jīng)收集后進(jìn)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(jù)原水性質(zhì)特點(diǎn)，處理工藝流程見圖2：

圖2 工藝流程

4 結(jié)語

通過以上論述，詳細(xì)了解了酸法制取氧化鋁工藝和堿法制取氧化鋁工藝產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水的水質(zhì)和處理工藝；氧化鋁生產(chǎn)工藝仍在不斷的改進(jìn)和進(jìn)步，生產(chǎn)廢水的處理工藝也要根據(jù)氧化鋁工藝的變化做相應(yīng)的調(diào)整和改進(jìn)優(yōu)化，以最大程度地提高生產(chǎn)水重復(fù)利用率、降低產(chǎn)品的新水單耗、節(jié)約新水用量和降低投資。