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摘要：氧化铝工业对水环境的污染以碱污染为主。脱硅工艺的加热应优先采用间接加热方式，热电厂软化水处理引入反渗透脱盐工艺，提高工艺技术水平。对赤泥、氧化铝的洗涤采用逆流洗涤，严格控制进入工艺系统的水量，赤泥附液在赤泥堆场澄清后作为生料配制用水，工艺过程的含碱溶液在工艺中循不利用，不仅减少废水排放，而且降低碱耗。采取“清污分流、一水多用”的技术措施，对生产用水设置循环水系统，各种小型、分散设备间接冷却排水均作为净循环水系统的补充水，循环水系统的排污水排入污水处理厂处理，处理后的水在工艺系统循环利用。
关键词：氧化铝；工业废水；污染防治；对策
1氧化铝厂用、排水状况分析
氧化铝生产工艺用水主要为生料磨制、母液蒸发、脱硅、氧化铝洗涤、赤泥洗涤，以及石灰炉CO2洗涤等工序。进入工艺流程的水主要是蒸汽冷凝水、洗涤系统的洗涤水。高压溶出采用高压蒸汽直接加热的技术，将矿浆加热到溶出温度所消耗的高压新蒸汽进入料浆；脱硅工序采用蒸汽直接加热，蒸汽冷凝水进入脱硅矿浆液。由于冷却循环水在蒸发水冷器中与循环母液中的含碱水蒸汽直接接触，循环水也含碱。为了减少氧化铝和氧化钠的损失，对分离赤泥多次反向洗涤，洗涤工序加入相应的洗涤热水，洗涤热水进入流程；分解过滤后的氢氧化铝需洗涤，该部分水进入流程，在生料磨制工序中，生产工序返回的硅渣浆、炭分母液，赤泥洗液、赤泥堆场返回的赤泥附液，均进入到生料浆。此外，外送物料如母液、种子浆液的停泵放料及流程故障所造成的跑、冒、滴、漏，水中的碱度是很高的，最高达120g/L，这些设备检修清理等产生的生产污水也进入流程。氧化铝厂冷却水主要为熟料烧成、蒸发、赤泥洗涤、氧化铝洗涤、脱硅、焙烧炉等工序的设备间接冷却水。氧化铝生产需要大量的蒸汽，热电厂属于氧化铝厂的配套工程。热电厂废水污染源为灰渣系统的冲灰渣水；主要污染物是pH、SS，化学水处理间树脂再生（酸洗和碱洗）时产生的酸碱废水；还有各种设备冷却水。
2污染防治对策途径分析
2.1采用间接加热脱硅工艺（不仅仅是脱硅一个工序）
脱硅工序是氧化铝生产中烧结法和混联法的重要工序，其目的是获得合格的精液，脱除粗液中的二氧化硅。脱硅工艺的加热方式有全部间接加热、部分间接加热和直接加热等三种方式。多年来，我国五大氧化铝厂一直采用直接脱硅工艺，该法将过热蒸汽直接加到脱硅原液中加热到一定温度，保温一定的时间进行保温脱硅；脱硅后的浆液经一级自蒸发后进入缓冲槽，在缓冲槽内自蒸发降温后去硅渣分离工序；自蒸发器产生的泛汽去原液槽加热脱硅原液，缓冲槽产生的泛汽用于加热赤泥洗水、蒸汽冷凝水进入流程。蒸汽对料浆的冲淡，增加蒸发工序的蒸发量，增加汽耗，可能引起蒸发冷凝水因回收不畅而排入排水管网，造成系统水的增加。近年来，我国氧化铝厂相继进行了技术改造，将现有直接加热脱硅改造为全部间接加热脱硅，全部间接加热脱硅技术不仅避免外部水进入流程，冲淡溶液、降低热耗，而且减轻脱硅后续工序的物料流量，降低了生产能耗。表1为山西铝厂全部间接加热脱硅和直接加热脱硅的生产指标情况，从表1可见，采用全部间接加热脱硅将节约汽耗523.31kg/t-Al2O3，降低热耗1600.22MJ/t-Al2O3，进入流程水量减少了901.54kg/t-Al2O3。
表1 全部间接加热脱硅和直接加热脱硅的生产指标比较一览表
2.2热电厂软化水处理工艺
目前，电厂软化水处理工艺采用离子交换法，其原理是利用树脂上的可交换离子与水溶液中其他同性离子进行交换，得到软化水。树脂再生通过酸、碱反冲洗来实现，因此需消耗大量的酸碱，造成酸碱废水排放。反渗透法是利用膜的选择透过性，在高压作用下载留水中的盐分而使水分子克服渗透压透过膜达到膜的另一侧，实现含盐水的脱盐净化。郑州铝厂采用反渗透-离子交换法联合脱盐工艺改造现有软化水工艺，反渗透法作为预脱盐作用，离子交换作进一步提纯，酸、碱用量较现有离子交换工艺减少95%，减少废水排放量在1000m3/d以上。反渗透脱盐工艺是减少废水排放量，减少酸碱水污染的有效措施。
2.3设立净循环水系统
氧化铝系统的溶出、熟料溶出、压煮脱硅、分离洗涤、母液蒸发、烧成窑、焙烧炉、空压机、真空泵等冷却水，电厂凝汽机、空冷机、油冷机等冷却水，这些均为设备间接冷却水，除温升变化外，基本不含有害物质，设置净循环水系统，冷却水经冷却塔冷却后循环利用。各种水量较小、而且又分散的设备（如泵、风机等）冷却水可排入二次利用水系统，作为净循环水系统的补充水。
2.4碱液、碱水的综合利用
对含碱车间的跑、冒、滴、漏的工艺物料以及地坪、设备冲洗水，均由专门设置的污水泵站送生料磨回收利用。对于氧化铝工艺过程产生含碱水、母液、硅渣及其附液、赤泥洗液和赤泥堆场返回的附液可作为生料磨或熟料溶出等的配料综合利用。
2.5逆向洗涤，减少用水量
赤泥是氧化铝生产过程中提取氧化铝后的固体废弃物，其中含碱液为回收碱液，同时减少用水量，采取逆向洗涤，洗涤后的溶液作为工艺回水用于配料。这样可控制进入工艺水量，避免工艺回水过饱和，造成含碱废水排放。氢氧化铝洗涤是为了降低氢氧化铝中的附碱，也采用逆向洗涤流程。
2.6除灰渣水循环系统
热电厂采用水力除灰系统，除灰渣水设循环水系统，冲灰水在灰场澄清后，由设在灰场在回水泵站返回循环使用。冲灰补充水应全部采用二次利用水，不用新水，电厂循环水系统的排污水、水处理系统等所有生产排水均可综合利用。
2.7设工业废水处理站及回收措施
我国各氧化铝厂均设有生产废水集中处理的工业废水处理站，一般采用混凝沉淀法进行处理。各生产系统的生产排水经汇集后进入废水处理站，经加药、沉淀去除废水中的悬浮物、泥沙和油。表2为国内氧化铝厂工业废水处理站的情况。处理后的水一般返回生产系统使用。表3为山东铝业公司氧化铝厂二次利用水的使用情况，工业废水处理站处理后的净化水返回赤泥洗涤、熟料烧成冷却机、CO2洗涤等生产系统使用。目前回用水量19353m3/d，加上工业废水处理站消耗600m3/d，净化后的水全部综合利用不排放。
表3 二次利用水分项汇总表
2.8合理用水效果分析
山东铝业公司是我国有色工业水资源综合利用最好的企业，多年来一直坚持节约用水、一水多用的原则，严格控制工艺进水，杜绝“跑、冒、滴、漏”现象，属于“无泄露工厂”的标准化企业。氧化铝系统的生产用水和排水已经实现了封闭循环，生产排水基本做到了零排放。表4为山东铝业公司氧化铝系统新水量、排水量多年变化情况，表中可见，随着氧化铝产量的增加，新水用量却逐年下降，排水量也逐年减少，到1998年实现了生产排水零排放。
表4 氧化铝系统年新水量、排水量变化一览表
3结语
因此，采用综合治理，氧化铝生产的工业用水和排水可达到封闭循环，实现废水零排放，根治碱的流失和污染，是氧化铝工业废水污染防治的最佳途径
参考文献：
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[3]许明合，梁峰，沈惠霞，陈昊.氧化铝生产废水的综合治理与利用[J].河南化工，2012，27（08）：14-16.
论文作者:王松
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/15
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