王冬梅

(貴陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

1 概述

隨著國家對(duì)水資源利用及污染防治提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。鋁用炭素陽極企業(yè)（以下簡稱炭素企業(yè)）作為用水大戶，經(jīng)過多年的技術(shù)研發(fā)，總結(jié)提煉了“結(jié)合工藝特點(diǎn)，節(jié)水治水并舉，廢水按需處理，回水按質(zhì)利用”的技術(shù)路線，將廢水處理回用與炭素制品等生產(chǎn)工藝緊密聯(lián)系起來，科學(xué)地利用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備集成創(chuàng)新，以滿足再生水回用水質(zhì)要求為前提，創(chuàng)新研究開發(fā)了具有炭素企業(yè)特點(diǎn)的廢水處理與回用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢水零排放[1]。

2 廢水來源及水質(zhì)

炭素廢水主要包含生活污水和工業(yè)廢水。生活污水主要是各車間、辦公樓、倒班宿舍、化驗(yàn)室、食堂浴室內(nèi)排出的生活污水，此類污水BOD5、CODCr和氨氮含量較高，與常規(guī)城市生活污水水質(zhì)相同。工業(yè)廢水主要來源于炭素生產(chǎn)過程中的設(shè)備循環(huán)冷卻水排污、煙氣凈化廢水、產(chǎn)品冷卻水、作業(yè)場所的沖洗用水等。工業(yè)廢水污染物受工業(yè)生產(chǎn)原料影響以氟化物、石油類、色度和懸浮物為主，其次為COD、溶解固體。其中懸浮物除常規(guī)泥砂、膠體物質(zhì)外，還含有部分細(xì)小的粉塵；油污主要含重質(zhì)焦油、輕質(zhì)浮油和少量乳化油[2]。氟化物主要來源是由地面降塵和物料運(yùn)輸散落隨地面徑流進(jìn)入廢水系統(tǒng)；色度及油污來自炭素生產(chǎn)原料粉塵和設(shè)備冷卻水排污；懸浮污物及溶解固體來自鍋爐排污、循環(huán)水軟化器和過濾器排水等；作業(yè)場所的沖洗也會(huì)帶入泥砂、油污等污物。

炭素工業(yè)廢水典型水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 炭素工業(yè)廢水典型水質(zhì)指標(biāo)

5氟化物 mg/L 10～40 6氯化物 mg/L 150～350 7石油類 mg/L 10～30

3 廢水處理回用技術(shù)

生活污水需處理的污染物為BOD5、CODCr和氨氮等。工業(yè)廢水需處理的污染物為懸浮物、氟化物、石油類、CODCr等。

典型炭素廢水處理回用工藝流程見圖1。

圖1 典型炭素廢水處理及回用工藝流程圖

生活污水經(jīng)管網(wǎng)收集后排入生活污水調(diào)節(jié)池，由泵提升進(jìn)入生活污水成套處理設(shè)備處理完后進(jìn)入生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)。處理后的生活污水與工業(yè)廢水在工業(yè)廢水調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì)、水量調(diào)節(jié)和預(yù)沉后，由泵提升進(jìn)入一體化生產(chǎn)廢水成套處理設(shè)備。處理后的水進(jìn)入回用水池經(jīng)回用水泵加壓后供給用戶使用。處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行濃縮、脫水后，產(chǎn)生的干污泥外運(yùn)進(jìn)行無害化處理。處理系統(tǒng)產(chǎn)生的濃鹽水進(jìn)入濃鹽水池，采用罐車外運(yùn)進(jìn)行無害化處理。生活污水處理采用常規(guī)的生化處理工藝AO2法進(jìn)行處理。工業(yè)廢水處理采用氣浮、混凝沉淀、過濾、吸附和反滲透的處理工藝進(jìn)行處理。廢水在調(diào)節(jié)池水質(zhì)、水量調(diào)節(jié)和預(yù)沉后，由泵提升進(jìn)入反應(yīng)槽，加藥設(shè)備同時(shí)加藥，在反應(yīng)槽內(nèi)完成氣浮、混凝沉淀，除去廢水中的輕質(zhì)油、乳化油、炭素粉塵和懸浮物。刮渣機(jī)定期刮出的浮渣和反應(yīng)槽排除的污泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)，清水進(jìn)入集水箱通過過濾泵加壓，先進(jìn)入過濾塔過濾處理后，再進(jìn)入到吸附塔中進(jìn)行吸附深化處理，以去除色度和降低COD成分，并輔助處理氟化物。處理后的水進(jìn)入預(yù)處理水箱經(jīng)過泵加壓后，進(jìn)入纖維球過濾器和精密過濾器，在經(jīng)過高壓泵進(jìn)入反滲透系統(tǒng)去除鹽份之后出水進(jìn)入回用水池回用。加藥系統(tǒng)為常規(guī)組合，其藥劑優(yōu)先選擇硫酸鋁或聚合氯化鋁。該處理工藝將氣浮、混凝沉淀、過濾、吸附和反滲透等處理單體技術(shù)及設(shè)備系統(tǒng)集成為成套設(shè)備，采用自動(dòng)化控制。自動(dòng)控制過程以調(diào)節(jié)池水位控制廢水提升泵；以流量計(jì)確定處理設(shè)備運(yùn)行臺(tái)數(shù)和加藥量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加藥；以過濾塔和吸附塔運(yùn)行阻力控制自動(dòng)反洗。該成套處理工藝和設(shè)備具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、組合性強(qiáng)、操作簡單、管理方便等特點(diǎn)，通過實(shí)際生產(chǎn)的探索和完善已定型，在炭素制品行業(yè)得到了良好的運(yùn)用和推廣。炭素廢水零排放項(xiàng)目實(shí)施后，通過治水、回水等技術(shù)措施，對(duì)生活污水和工業(yè)廢水進(jìn)行處理后作為生產(chǎn)用水進(jìn)行回用。處理后的廢水回用于全廠循環(huán)水補(bǔ)充水、煙氣凈化噴淋塔用水和澆灑道路用水等，正常生產(chǎn)情況下無外排水，實(shí)現(xiàn)了廢水零排放。常規(guī)的用水平衡見圖2。

圖2 常規(guī)炭素廠的用水平衡圖

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

鋁用炭素制品行業(yè)從2001年開始實(shí)施節(jié)水減排、廢水零排放技術(shù)以后，截至2018年底，炭素行業(yè)已全面實(shí)現(xiàn)廢水零排放，節(jié)水減排效果顯著，并且也取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。通過節(jié)水減排、廢水零排放技術(shù)的實(shí)施，炭素新水消耗指標(biāo)從2001年的19.01m3/t下降到2008年的8.16m3/t，降幅達(dá)57%，廢水處理率從2001年的71%提高到2008年的100%，回用率從2001年的26%提高到2008年的100%。與2001年相比，2018年節(jié)約新水量3248萬噸，減少廢水排放量2115萬噸，共計(jì)節(jié)約成本2764.55萬元，每噸炭素降低生產(chǎn)成本10.13元。降低了廢水中的污染物對(duì)地表水體的環(huán)境污染，其中SS減排量為8460噸；油減排量為634.5噸；F減排量為846噸；CODcr減排量為6345噸。

5 結(jié)論

炭素廢水的污染問題，是困擾我國眾多同類企業(yè)的一大難題。經(jīng)過多年的技術(shù)研發(fā)，將廢水處理回用與炭素制品生產(chǎn)工藝緊密聯(lián)系起來，以滿足再生水回用水質(zhì)要求為前提，采用高效、安全、先進(jìn)的廢水處理技術(shù)對(duì)炭素企業(yè)廢水進(jìn)行有效處理及回用，使工業(yè)廢水資源化，實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水零排放，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的同步增長，取得良好的效果。為創(chuàng)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在炭素行業(yè)有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值，對(duì)其他行業(yè)具有良好的示范意義。