氧化鋁行業水污染控制措施探討
摘要:根據氧化鋁行業生產用水及排污特點，結合某氧化鋁生產企業生產廢水的處理實踐，推薦采用逆向洗滌赤泥和氫氧化鋁，節約用水量；綜合利用赤泥洗液和含堿廢水；對生產用水設置循環水系統和二次利用水系統；設置生產廢水處理站，氧化鋁系統和熱電廠的生產系統排水、循環水系統的排污水，以及化驗等廢水全部排入生產廢水處理站處理，廢水經處理后作為二次利用供水返回生產系統使用，通過綜合利用生產廢水，可以實現廠區廢水的零排放，節約資源的同時，提高清潔生產水平，避免對環境造成污染。
關鍵詞:氧化鋁,廢水,水污染防治,零排放
1 前言
由于國內鋁土礦資源的鋁硅比普遍偏低，因此在氧化鋁廠的生產過程中一般都需要使用大量的水，同時也產生了大量外排廢水。據有關資料統計，國內大型氧化鋁廠日外排廢水可達4～6萬m3。氧化鋁生產廢水主要來源于現場的含堿廢液、生產設備冷卻水、工廠自備熱電廠的生產污水及其他附屬單位的生產排水。本文結合河南某年產80萬噸的氧化鋁生產企業的實際生產及水污染控制情況，對該行業廢水治理措施進行分析說明，對氧化鋁行業中拜爾法生產過程中的水污染產生、循環利用、二次利用、處理措施、清潔生產措施等問題進行了探討。
2 生產工藝及廢水產生環節
拜爾法是目前處理鋁土礦生產氧化鋁流程最短、最經濟的方法，也是最主要的生產方法之一，特點是工藝簡單、流程短、能耗低、投資低、產品質量高，而且大氣污染物排放量小，是氧化鋁生產的最佳技術，屬于清潔生產工藝。
氧化鋁生產工藝用水主要為生料磨制、母液蒸發、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。氧化鋁生產過程中主要水污染物產生環節如下：1）氧化鋁系統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、氫氧化鋁過濾等工藝用水，水中主要含堿；2）煤氣站產生冷卻排水、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
在氧化鋁生產過程中有一定的含堿廢水產生，其主要來源是各工藝生產車間設備和管道的“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,若能回收后繼續使用,不僅能降低生產中的堿耗,而且可充分節約水資源及提高工廠效益。氧化鋁生產企業廢水治理措施主要包括以下幾個方面的內容：
（1）凈循環水系統
氧化鋁系統的溶出、熟料溶出、壓煮脫硅、分離洗滌、母液蒸發、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,設置凈循環水系統,冷卻水經冷卻塔冷卻后循環利用。該企業凈循環水系統水量見表1。
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（2）氧化鋁生產循環水系統
氧化鋁生產系統的生產設備冷卻、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、排鹽苛化等工序冷卻用水設置總循環水系統。由于循環水受工藝物料污染，含堿較高，對補充水的硬度自行進行了軟化。為改善循環水水質，保持循環水在一定的濃縮倍數下運行，對10%的循環水進行分流澄清處理，保證循環水懸浮物含量符合循環水的水質標準。生產循環水系統水量見表2。
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（3）選礦濁循環水系統
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系統，回收的溢流水進入回水池，返回流程循環使用的循環水量為 3.4萬m3/d。
（4）煤氣站循環水系統
煤氣洗滌水中含有酚、氰、硫化物等多種污染物，設立單獨的循環水系統。循環水系統包括沉淀池、循環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，洗滌水經除油、沉渣后再依次進入熱水池、冷卻塔、冷水池循環使用。該循環水系統虧水運行，不外排廢水。為改善循環水水質，該系統設有旁流20%循環水的處理設施，即污水先經沉淀池除去泥沙，再經除油后 80%送冷卻塔降溫后循環使用，另外20%水量用次氯酸鈉氧化作深度旁流處理，處理后仍返回循環水系統使用。
（5）設置生產廢水處理站
目前國內各氧化鋁廠均設有生產廢水集中處理的工業廢水處理站,一般采用混凝沉淀法進行處理。各生產系統的生產排水經匯集后進入廢水處理站，經加藥、沉淀去除廢水中的懸浮物、泥沙和油。
氧化鋁系統和熱電廠的生產系統排水、循環水系統的排污水，以及化驗等排水排入生產廢水處理站處理（各系統排水量見表3）。各系統生產排水經全廠排水管網匯入總管，然后排入工業廢水處理站，廢水經沉淀池、平流沉淀池去除懸浮物后作為二次利用供水返回生產系統使用，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SS去除率為97%～98%，COD去除率為60%，凈化后水中 SS<50mg/L。生產廢水處理站處理前后水質見表4。
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（6）二次利用水系統
氧化鋁系統設二次利用水系統，溶出、種母精濾及脫硅、精液降溫種子分解、母液蒸發、氫氧化鋁過濾等工序的生產排水；各循環水系統排污水；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，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用水使用。生產廢水處理站的凈化水中SS<50mg/L，可滿足氧化鋁工藝系統和熱電廠中某些工序對懸浮物的要求，凈化后的水可用于原燃料卸車及堆場噴淋用水；原礦漿磨制、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用水。凈化水中含堿，水質自行軟化，無需添加水質穩定劑可直接返回工藝系統使用。
熱電廠設二次利用水系統，將熱電廠的風機、水泵、夏季空調等設備冷卻水直接排入熱電廠循環水系統，作為補充水；熱電廠的循環水系統的排污水、鍋爐定期和不定期的排污水、化學水處理系統反沖洗酸或堿廢水作為灰渣輸送用水。冷卻水系統直排水部分作為廠區綠化、道路噴灑等用水。該廠的生產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。
（8）赤泥逆向洗滌，減少用水量
赤泥是氧化鋁生產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，離子交換器排出的廢水、廢堿均排入池內，當池內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排水管網。如pH值不合格時則開啟酸堿槽底部閥門，向中和池內加入濃酸、濃堿，繼續攪拌直至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廢水處理設施二次處理后作為氧化鋁生產補充水。
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（11）酚油廢水焚燒處理
煤氣站循環水系統收集的酚油廢水中含有大量的酚類等有機污染物，其產生量為28.8m3/d，可送入煤氣廠配套的酚油廢水焚燒爐焚燒。
4 清潔生產水平
工程設置完善的循環水系統和污水回收、串級使用系統，同時合理提高循環水濃縮倍率，減少循環水排污量；循環水系統的排污水及工業排水全部綜合利用，重復利用水率達95.8%。既防止了有害廢水的排放，又節約了新水，實現了生產廢水零排放。
經采取上述措施后， 該廠氧化鋁新水耗量為11.94t／t-Al2O3，用水指標處于國內先進水平。只有控制了氧化鋁生產的新水用量，才能減少生產流程中污水量，從而減少進入工業廢水處理站的水量，使得工業用水做到了良性循環，為實現生產廢水零排放提供有利的保障。
5 結論
氧化鋁工業廢水以堿污染為主，對生產廢水設置循環水系統，各種小型、分散設備間接冷卻排水均作為凈循環水系統的補充水，循環水系統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，實現了氧化鋁工業生產廢水的零排放。因此，采用上述廢水處理方法及清潔生產方案，可以使氧化鋁工業生產的工業用水和排水實現封閉循環，實現廢水零排放，避免堿的流失和污染，基本解決了氧化鋁行業的水環境污染問題，其治理技術和管理經驗值得借鑒和推廣。
參考文獻：
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