摘要：近年来，我国氧化铝行业产能增长较快，各地都围绕着新建氧化铝项目。与此同时，氧化铝生产需要大量的水资源，而中国是一个水资源非常稀缺的国家。因此，如何减少废水的排放，提高废水的回收率已成为降低污染、降低成本、提高氧化铝行业竞争力的重要手段。
关键词：氧化铝；生产废水；零排放；废水回用；
工艺系统中使用的大部分水都含有碱，氧化铝工艺对碱的要求相对较低，降低生产排水的浊度即可重复使用。因此，采用常规的处理方法，如添加沉淀法、过滤法进行回收，系统产生的污泥在干燥场进行处理。同时可以节约用水，满足清洁生产的要求，减少城市污水处理的负荷。
一、氧化铝生产废水的主要来源与特点
依据氧化铝生产工艺的不同,氧化铝生产废水的来源也略有不同,主要是赤泥沉降分离洗涤过程中的设备溢流、蒸发坏水、设备冷却水、循环水系统的反冲洗水以及各车间的冲洗地坪用水等。氧化铝生产废水具有如下特点:高温、高碱、高悬浮物。根据实际运行测得的数值,氧化铝生产废水的水温夏季可达42℃～45℃,冬季略低;氧化铝生产废水的pH值通常为9～11,最高可达12,具有强碱性;氧化铝生产废水中悬浮物含量通常为400mg/l～600mg/l,最高可达1500mg/l。因氧化铝生产废水具有以上几个特点,导致处理起来难度较大。并且氧化铝生产过程中各时段用水量变化较大,时变化系数可达2.5以上。
二、深度处理工艺流程的确定
1.混凝、沉淀、过滤设施。本工程的混凝、沉淀、过滤设施选用混凝、沉淀、过滤一体化设备。设计回用水量为34000m3／d时，选用YZJ一500B型一体化净水器3台。ZJ-500B型一体化水处理成套设备是将先进的SF管道混合器、旋流反应、悬浮澄清、斜管沉淀、重质滤料有机地结合起来的一类新型水处理设备。SF管式混合器：采用射流与反射锥原理，并与反应室进水系统相结合，使原水与药剂在混合器及其后续设施中产生多级强烈而高质量的微旋涡，达到高速水解、混合并有机地过渡到反应工序的效果。旋流反应：利用水力旋流原理使混合水在喇叭型反应室内旋流上升，流速逐渐变小，使絮凝体不断长大，又不受水流剪切的破坏而达到反映目的。悬浮澄清：由于设在反应室中央的输泥中心筒的阻隔，让反应室不断地接受从澄清室沉降下来的絮凝体参加悬浮层的再反应，形成高浓度的旋流悬浮层，此层不但促进原水絮凝体的生长，而且起着吸附、过滤等作用，可以去除适量的有机物和无机物，从而提高了净水效果。斜管沉淀：是本设备中的第二次沉淀设施，以斜管的高效沉淀使澄清水的浊度下降到可过滤的程度。
过滤：用重质滤料的无清水箱无阀滤池，实现了坚固耐用，安全可靠的水力自控反冲洗，操作更为简单，不用冲洗泵、冲洗水箱和冲洗管道，节省了建设投资。
排泥：设备在底部排泥，排泥效果好。
设备进水压力：>o．15MPa
设备外形尺寸：咖1 1．00mxH 12．50m
生化处理后的污水经加压泵送入一体化净水设备进行混凝、沉淀、过滤处理。处理后的合格水进清水池，污泥进入污泥池和生化池剩余污泥一起经潜污泵提升后，经离心式污泥脱水机脱水后外运。
设备进水压力：>0.15MPa
设备外形尺寸：Ø11.00mxH 12.50m
生化处理后的污水经加压泵送入一体化净水设备进行混凝、沉淀、过滤处理。处理后的合格水进清水池，污泥进入污泥池和生化池剩余污泥一起经潜污泵提升后，经离心式污泥脱水机脱水后外运。
2.药剂间。为了提高一体化净水设备的处理效果，生化处理后的污水在进入一体化净水设备之间，需要投加混凝剂和助凝剂。药剂间内设JB．Ø1500型PAC投药箱1台(配搅拌机l台)，CM0500型PAC加药计量泵1台：设JB．Ø1500型PAM投药箱1台(配搅拌机l台)，CM0500型PAM加药计量泵1台。药剂间平面尺寸9．0mx6．0m。
三、氧化铝厂废水处理系统的工艺流程
1.氧化铝厂废水处理系统的工艺流程（如图1）。
格栅。氧化铝生产系统工艺复杂、流程长,部分生产水系统属于敞开系统,常有树枝、石块等杂物进入,因此在生产回水系统设置格栅是十分必要的,但现有系统通常采用间隔为10cm左右的粗格栅,不能完全隔断生产废水系统中杂物,因此建议增加一道2cm×2cm网格状细格栅,粗细两道格栅共同作用,可确保水中杂质不进入下一构筑物。
2.隔油预沉池。氧化铝生产需要很多机械设备,如大型水泵的液力耦合器、电机的油冷器、搅拌装置以及焙烧系统等。上述设备都存在漏油的可能,因此废水中常含有油类,如果不提前去除,废水会进入系统,影响出水水质,并对氧化铝的品质产生影响。而且氧化铝生产过程中各时段用水量变化较大,时变化系数可达2.5以上。废水流量小时,废水提升泵不能维持稳定运行,有时需要停泵,废水流量大时,为保证出水水质,在沉淀池前端增加预沉池可以增加停留时间,提高沉淀效果。
3.沉淀池。氧化铝生产废水进入沉淀池后,进行初步沉淀,水中的悬浮颗粒依靠重力分离出来,以去除较大的颗粒以及部分悬浮物。沉淀池通常为矩形,上部为沉淀区,下部为污泥区,池前部有进水区,池后部有出水区。经预沉后的废水进入沉淀池后,沿进水区整个截面平均分配,进入进水区,然后均匀的流向出水区。水中的颗粒沉于池底,沉积的污泥连续或定期排出池外。排泥方式通常有斗型底排泥或机械排泥,若采用斗型底排泥则需要设置存泥区,目前沉淀池基本上均采用机械排泥装置,故不需设置存泥区,但池底应设置一定坡度。
4.高效过滤器。经过沉淀分离后的上清液进入过滤装置,在常规的水处理过程中,过滤一般是以石英砂作为滤料来截留水中悬浮杂质。滤料粒径通常在0.5mm～1.0mm之间,滤层厚度通常为60cm～80cm,过滤速度通常为8m/h～10m/h。当生产废水浊度较高时,也可采用双层滤料过滤的形式,上层采用密度较小,粒径较大的轻质滤料,下层采用密度较大,粒径较小的重质滤料。实践表明,双层滤料能够有效的提高去污能力,当生产废水经过滤层后,粒径在5um以上的颗粒基本上被截留,经过过滤后的水即可通过出水管返回氧化铝生产系统继续使用。
5.污泥浓缩系统。生产废水经过沉淀处理后,分离产生大量的污泥,这些污泥通常具有很高的碱性,并且易于分解,对环境是潜在的污染。由于污泥中通常含有大量的水分,因此在处理前需要先进行浓缩,降低含水率。污泥脱水通常有自然干化及机械脱水、烘干等方法,经过脱水后的污泥经过压缩后即可进行填埋。
四、改进后效果
氧化铝生产废水改进措施实施后产生的作用:（1）提高了种子分解和蒸发的效率。种分槽的分解和蒸发效率高低直接影响氧化铝的产量和质量。氧化铝生产废水经过处理后一般水温不超过32℃,因此使用经过处理后的生产废水作为种分母液冷却用水非常合适。（2）处理后的出水水质不断提高。通过对原有工艺的改进与完善,出水水质可以得到明显提高,并且外排水量持续减少,生产指标得到优化。（3）部分生产废水电厂锅炉的除灰渣系统的冲灰用水,因锅炉灰渣中含有大量的含硫化合物,通过与氧化铝生产废水的中和,既可以降低水的pH值又可以降低灰渣中硫的含量,对提高环境质量,减少环境污染有明显的作用。
五、废水回用
生产废水经过沉淀、过滤处理后通常悬浮物含量SS≤10mg/l,硬度≤25mg/l,水温范围在28℃～35℃之间。这种水通常可直接进行回用,一般有如下的用途:①作为氧化铝循环水的补充水;②作为赤泥沉降分离洗涤用水;③作为赤泥外排的稀释用水。以上3种回用方式既可以减少外排水量,又可以回收废水中的碱分,是清洁的生产方式。同时也可以考虑作为电厂锅炉的除灰渣系统用水,灰渣是多孔型材料,在使用过程中也可继续降低水中的悬浮物含量,冲洗后经过长时间的自然沉淀悬浮物很低,可继续投入使用。
总之，对于大型氧化铝厂，由于生产新水用量很大，采用生活、生产污水回用技术既可以大大降低新水用量又可以减少污水排放量，实现经济的可持续发展。生活污水采用二氧化氯消毒，既节约了生产运行成本，又减少了液氯对周围环境的污染和对人体的危害。
参考文献：
[1].王凤.氧化铝厂生产废水回用技术.2017.
[2]冯伟.浅谈氧化铝厂污水处理与回用工程简述.2017.
论文作者:刘占强
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第05期
论文发表时间:2019/7/31
标签：氧化铝论文; 废水论文; 污泥论文; 系统论文; 设备论文; 悬浮物论文; 用水论文; 《科学与技术》2019年第05期论文;