氧化鋁廢水“零排放”探討

1、氧化鋁廢水“零排放”探討摘要：經(jīng)過2年多的開發(fā)應(yīng)用，中鋁貴州公司氧化鋁廠在水資源綜合利用以及廢水“資源化”方面取得突破性的進(jìn)展，于2000年12月實現(xiàn)了氧化鋁廢水“零排放”，改善了麥架河及貓?zhí)恿饔蛏鷳B(tài)環(huán)境，對保護(hù)長江上游的生態(tài)環(huán)境，防止長江水系的污染惡化，具有極為重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。本文著重對氧化鋁廢水“零排放”的實施進(jìn)行了闡述。關(guān)鍵詞：氧化鋁零排放資源化再生水赤泥回水1前言貴州鋁廠氧化鋁廠始建于1958年，設(shè)計產(chǎn)能每年40萬噸，外排含堿廢水一直是困擾我廠的一個重大環(huán)境污染問題，其對周圍3鄉(xiāng)12村的農(nóng)田以及下游麥架河及貓?zhí)恿饔蚓斐刹煌潭鹊奈廴荆瑫r也造成了大量的堿流失和水資

2、源的浪費，為消除污染，實現(xiàn)國家“一控雙達(dá)標(biāo)”（即所有企業(yè)污染物的排放必須在2000年底實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放）的目標(biāo)，根據(jù)我廠實際情況，經(jīng)大量的調(diào)查、論證，大膽地提出了具有創(chuàng)新性的課題-氧化鋁廢水“零排放”技術(shù)開發(fā)與研究。2廢水的來源及特征氧化鋁廠外排廢水主要來源于生活污水（澡堂、廁所、宿舍、辦公室排水）、生產(chǎn)廢水（沖洗地坪、設(shè)備等）、設(shè)備冷卻水、雨排水、外單位排水（熱電廠軟水站排水及沖灰渣水、輕研所排水等）、工藝管道及設(shè)備的跑、冒、滴、漏等；具有總排水量大、不穩(wěn)定的特點（見表1）；其主要污染因子為懸浮物（200500mg/l）；堿（PH值達(dá)812）。表119901997年氧化鋁廢水及污染物排放統(tǒng)計年度

3、19901991199219931994199519961997廢水排放量/萬m3501.21433.65421.65445.69316.05335.58319.74247.39堿流失量/t145434117410632223061293127542440懸浮物排放量/t25062168210822281580189616408983技術(shù)改造方案實施本課題是一項綜合性的技術(shù)開發(fā)項目，其設(shè)計思路為：（1）治理污染源，對重點車間設(shè)備進(jìn)行防跑堿改造，以降低廢水含堿濃度；（2）對水質(zhì)要求高的設(shè)備冷卻水，采用自身循環(huán)，以減少廢水排放量；而對水質(zhì)要求不高的設(shè)備冷卻水、有條件的生產(chǎn)用水點等，全部使用再生水代

4、替工業(yè)新水；（3）充分利用赤泥回水、蒸發(fā)壞水代替工業(yè)新水，并保證赤泥回水量赤泥附液量；（4）根據(jù)生產(chǎn)實際情況以及貴州鋁廠工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)，采用經(jīng)濟實用的方法進(jìn)行廢水處理。3.1抓源治本，降低廢水含堿濃度在氧化鋁生產(chǎn)過程中，難免有高濃度的含堿廢水進(jìn)入排水系統(tǒng)，使廢水含堿度升高，影響再生水回用。因此，加強和完善管理及設(shè)備維護(hù)，對重點車間進(jìn)行防跑堿設(shè)施改造，是降低外排廢水含堿濃度的關(guān)鍵。首先在工藝上采用新工藝、新技術(shù)（如水泵采用先進(jìn)的機械密封替代傳統(tǒng)的填料密封，用密封性能較好的漿液閥、注塞閥替代傳統(tǒng)的閘閥、截止閥等）；其次對各生產(chǎn)車間大型槽罐（如沉降槽等）增設(shè)防跑堿圍子，將泄漏的高濃度含堿污水引入污水槽

5、后再返回工藝流程，有效的防止堿液外泄。具體治理方案見圖1。3.2完善改造部分設(shè)備冷卻水，減少廢水排放量對水質(zhì)要求較高的回轉(zhuǎn)窯托輪、排風(fēng)機、煤磨、格子磨、管磨、溶出磨等設(shè)備冷卻水，原設(shè)計均用工業(yè)新水冷卻后直接排放（排水量100200m3/h）。為減少廢水排放量，進(jìn)行相應(yīng)的改造。針對燒成車間煤磨、排風(fēng)機、燒成窯托輪以及熟料溶出磨、配料格子磨、管磨等設(shè)備相對集中的特點，將這些設(shè)備的冷卻水集中回收循環(huán)使用，形成獨立的窯磨循環(huán)水系統(tǒng)，有利于管道鋪設(shè)和經(jīng)濟運行。焙燒車間焙燒窯托輪、風(fēng)機冷卻水耗水量約4080m3/h，由于采用單一水源工業(yè)新水供水，一旦發(fā)生停水事故，焙燒窯就停運。根據(jù)生產(chǎn)實際情況,充分利用現(xiàn)

6、有空壓循環(huán)水系統(tǒng)的富余能力供水，將焙燒窯托輪、風(fēng)機冷卻水納入空壓循環(huán)水系統(tǒng)，不增加水泵開啟臺數(shù),而且改造時保留原有工業(yè)水供水流程，形成雙水源供水，不僅減少了廢水的排放量，而且提高了供水的可靠性，保證了焙燒窯可靠穩(wěn)定地運行。3.3污水處理系統(tǒng)完善改造氧化鋁廢水“零排放”技術(shù)開發(fā)與研究中，廢水的再生處理、循環(huán)利用，是實現(xiàn)廢水“零排放”的基礎(chǔ)。原污水處理系統(tǒng)將廢水處理后作為全廠循環(huán)水和燒成循環(huán)水的補水，沉淀池底流利用虹吸泥機吸出，但實際排放的廢水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于循環(huán)水的補水量，加之原設(shè)計中只有一個平流沉淀池，當(dāng)吸泥機出現(xiàn)故障或清理沉淀池時，整個污水處理系統(tǒng)就停止工作，大量廢水直接排入環(huán)境，改造前流程見圖2

7、。因此，有針對性的對污水處理系統(tǒng)進(jìn)行了完善改造。新建平流沉淀池核算：有效水深H=3m、池寬B=9.2m、池長L=40m，污水在沉淀池中的沉降時間2.2h（t=HA/Q，A為沉降面積），其長寬比L/B=4.354，能確保污水在池內(nèi)均勻分布。平流沉淀池水力條件復(fù)核：水流截面積=39.2=27.6m2；水池濕周x=9.2+32=15.2m；水力半徑R=/x=27.615.2=1.82m；水平流速v=Q/=50027.63600=5.0310-3m/s；弗勞德數(shù)Fr=v2/Rg=(5.0310-3)2/1.89.18=1.4110-6。由計算結(jié)果看出，改造后的沉淀池完全滿足普通平流池的設(shè)計參數(shù)要求。新

8、建平流沉淀池的底流污泥采用虹吸泥機連續(xù)排放，平均污泥流量80m3/h左右。改造后的兩個平流沉淀池，隨廢水量的變化既可互為備用又可同時運行，其最大處理能力為1000m3/h。原廢水總排放口是氧化鋁廠所有廢水的唯一匯水點，需考慮完善有效的防洪措施，同時也是污水處理系統(tǒng)理想的污水源取水點，為滿足廢水“零排放”和泄洪要求，在總排口與洗馬河的匯合口安裝兩個閘板對總排截流，又作雨季泄洪用；廢水全部引入污水泵房送平流沉淀池。由于生活污水中有大量的漂浮物，在污水泵房集水池前安裝1臺可升降式人工格柵和2臺鏈?zhǔn)綑C械格柵，避免了較大的漂浮物進(jìn)入污水源泵和平流沉淀池，如圖3。在污水處理系統(tǒng)的改造中，沉淀池污泥的處置是

9、系統(tǒng)能否正常穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。原設(shè)計對沉淀池污泥投加聚丙烯酸鈉，在濃縮槽中經(jīng)2h沉淀后，送至二赤泥貯槽與赤泥一起送赤泥堆場。但實際運行受二赤泥外排貯槽控制性較差和輸送量不穩(wěn)定等因素的影響，污泥濃縮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得不到保證。另外，受污泥輸送流程的影響，虹吸泥機時常間斷運行，造成虹吸泥機堵塞，使污水處理系統(tǒng)不能正常工作。為此，對平流沉淀池污泥處置作了如下改造，見圖4。氧化鋁生產(chǎn)過程中，排棄的赤泥，需用熱水(300m3/h)洗滌，原利用全廠循環(huán)水在脫硅熱水槽中加熱后洗滌赤泥，由于該流程對水質(zhì)的要求不高。故改用未濃縮的平流沉淀池底流送脫硅熱水槽代替部分全廠循環(huán)水加熱后用于赤泥洗滌。該方法徹底打破傳

10、統(tǒng)設(shè)計的束縛，充分利用本廠生產(chǎn)工藝特點，創(chuàng)造性的把污泥處置與生產(chǎn)工藝流程有機的結(jié)合起來。運行1年多來，用平流沉淀池的底流代替部分循環(huán)水參與洗滌赤泥，并隨赤泥一起沉降后送赤泥堆場，對赤泥的輸送系統(tǒng)不產(chǎn)生任何波動，同時還解決了虹吸泥機因間斷運行造成虹吸管易堵塞的難題.由于簡化了流程，節(jié)省了對污泥濃縮、絮凝沉降、干化等一系列的設(shè)備投資、管理和運行維護(hù)費用，達(dá)到了污泥處置經(jīng)濟運行的目的，為污水處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供了保證；同時在國內(nèi)同行業(yè)中開創(chuàng)了先河，摸索出一條經(jīng)濟處置氧化鋁廢水沉淀污泥的新途徑，具有極高的推廣運用價值。3.4開發(fā)利用再生水，提高循環(huán)利用率從我廠廢水的排放特點來看，要使氧化鋁廢水實現(xiàn)“零

11、排放”，必須消化大量生活污水和外單位排水，因此，大力開發(fā)再生水的使用極其關(guān)鍵。表2工業(yè)新水與再生水水質(zhì)對比項目沉淀池進(jìn)口沉淀池溢流清水池工業(yè)新水硬度（度）47.1818.657.7411.9PH值8.2998.7959.437.0NT（g/l）0.1130.1680.2380.07從表2看出，經(jīng)沉淀處理后的再生水，除含堿濃度略高外，硬度比工業(yè)新水還小，所以在某些對堿度要求不高的場所，完全可用再生水替代工業(yè)新水，這不僅可以節(jié)約工業(yè)新水用量，還能減緩管道和設(shè)備的結(jié)垢。經(jīng)大量反復(fù)試驗，主要從以下方面進(jìn)行改造。此技術(shù)開發(fā)項目于1999年9月實施并運行，氧化鋁廠中心化驗室對再生水用于洗滌氫氧化鋁后的產(chǎn)品

12、測定結(jié)果表明：用再生水洗滌氫氧化鋁成品后，氫氧化鋁含水率、附堿等各項指標(biāo)均達(dá)到了規(guī)程要求。同年出廠綜合氧化鋁，二級以上品級率為100%，一級品率為99.13%，一級品率比1998年提高2.81%；2000年出廠綜合氧化鋁，二級以上品級率繼續(xù)保持100%，其中一級品率為99.91%，較1999年提高0.78%，且?guī)较礈鞖溲趸X附堿全年有7個月合格率為100%，年平均合格率為99.83%，創(chuàng)歷史最好水平。可見用再生水洗滌氫氧化鋁對產(chǎn)品的質(zhì)量沒有任何影響。3.5充分利用赤泥回水，實現(xiàn)真正意義的“零排放”由于氧化鋁生產(chǎn)過程中排出的赤泥帶有一定數(shù)量的附著液，隨赤泥排至赤泥堆場的水量約為140m3/h,

13、只有將赤泥的附著液全部回收利用，才能達(dá)到真正意義的“零排放”。經(jīng)過增設(shè)赤泥回水中間加壓及大力開發(fā)赤泥回水利用等技術(shù)改造項目的實施,使赤泥回水用量逐年增加,現(xiàn)回用量已達(dá)180220m3/h,達(dá)到了完全回收赤泥附液的目的,不僅節(jié)約了大量新水,同時還可回收大量的堿和氧化鋁。4氧化鋁廢水“零排放”技術(shù)開發(fā)與研究項目運行效果污水處理效果：“氧化鋁廢水零排放技術(shù)開發(fā)與研究”項目的實施，使氧化鋁廠污水處理系統(tǒng)能穩(wěn)定、連續(xù)、持久運行，經(jīng)深度凈化后，出水水質(zhì)懸浮物含量20mg/l，達(dá)到貴州鋁廠工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)；廢水處理量及再生水回用量大幅增加，由1997年的140.04萬m3,增加到2001年的638.54萬m3。

14、節(jié)水減污效果明顯：2001年全年用工業(yè)新水量382.63萬m3,較1997年減少264.47萬m3，降低幅度為40.87%；1997年外排廢水量247.39萬m3，降為2000年底外排廢水實現(xiàn)“零排放”。降低繳納污水排污費：由1997年的69萬元，降為2001年的0.0578萬元，降幅達(dá)99.92%。降低環(huán)境污染賠償費：由1997年的32.10萬元，降為2001年的23.14萬元，降幅達(dá)27.91%。各項環(huán)境指標(biāo)大幅改善：污水排放量、單位產(chǎn)品耗水量等環(huán)保指標(biāo)分別創(chuàng)歷史最好水平（見表3）。2000年順利通過國家“一控雙達(dá)標(biāo)”的驗收。表3氧化鋁廠1997-2001年主要環(huán)保指標(biāo)完成情況指標(biāo)名稱單位

15、1997年1998年1999年2000年2001年新水用量萬m3647.1639.07480.67384.96382.63再生水用量萬m3140.04271.34429.67520638.54赤泥回水用量萬m3116.8122.61140156.68171.47污水排放量萬m3247.39183.3196.5431.221.3單位產(chǎn)品耗水量m3/T-AO17.2915.1810.328.017.5綜合效益分析：“氧化鋁廢水零排放技術(shù)開發(fā)與研究”項目的實施，實現(xiàn)了廢水的“資源化”和真正意義上的廢水“零排放”，消除了對周圍河流的水體污染與破壞，減少了堿的流失、節(jié)約了工業(yè)新水用量、降低了氧化鋁生產(chǎn)成

16、本，創(chuàng)造出良好的環(huán)境效益，同時也產(chǎn)生極高的社會與經(jīng)濟效益。環(huán)境效益：（1）減少向貓?zhí)恿饔蚺欧藕瑝A污水247萬m3/a、懸浮物897t/a、堿（折合Na2CO3）1463t/a；（2）消除了氧化鋁廠含堿廢水對河流生態(tài)環(huán)境、農(nóng)田和飲用水源的污染和影響，有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和恢復(fù)。（3）對保護(hù)長江上游水系和長江流域的生態(tài)環(huán)境具有重要價值和示范意義。社會效益：（1）有利于樹立企業(yè)良好形象，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造有利條件；（2）有利于密切廠地關(guān)系及污染地域社會的安定團(tuán)結(jié)；（3）有利于改善周圍環(huán)境，支持地方經(jīng)濟的發(fā)展；（4）為其他企業(yè)和同行提供了有益的經(jīng)驗和借鑒。經(jīng)濟效益：（1）減少繳納污水排污

17、費：69萬元/年；減少環(huán)境污染賠償費：10萬元/年；（2）回收廢水中的堿（折合Na2CO3）：1463t/年，節(jié)約費用：176萬元/年（Na2CO3按1200元/t計）；（3）節(jié)約新水量247萬t/a，節(jié)約費用：126萬元/年；（4）每噸廢水處理費用按0.30元計，則增加運行成本74萬元/年；年經(jīng)濟效益為：69+10+176+126-74=307萬元/年。（5）環(huán)保治理投資621萬元。項目投資回收期：T=K/H式中，T投資回收期；K投資額；H投資項目年收益T=621/307=2.02（年）。項目投資利潤率：投資利潤率=年利潤總額/項目總投資100%=307/621100%=49.44%。5結(jié)論

18、氧化鋁廢水“零排放”項目的實施具有以下特點：（1）對氧化鋁廢水實行綜合治理，分類處置，有創(chuàng)新地進(jìn)行“零排放”治理研究，做到了真正意義的廢水“零排放”，滿足了“零排放”平衡條件：總排口外排廢水量0；送赤泥大壩赤泥附液量赤泥附液回用量（赤泥回水量）。（2）把廢水治理與氧化鋁生產(chǎn)工藝有機地結(jié)合起來，做到了抓源治本、有的放矢、分類治理、綜合處置。并采用新工藝、新技術(shù)，大膽創(chuàng)新，經(jīng)濟合理，流程簡單實用。（3）根據(jù)再生水用戶對水質(zhì)的不同要求，選擇合理的污水處理工藝（沉淀過濾），實現(xiàn)了廢水的經(jīng)濟處理和經(jīng)濟運行。（4）對重要設(shè)備、關(guān)鍵工藝等用水點采用了雙水源供水，即再生水與工業(yè)新水互為備用，極大的提高了工藝設(shè)備