高殿文

（呂梁市生態(tài)環(huán)境局柳林分局，山西 呂梁 033300）

0 引言

氧化鋁生產(chǎn)需要消耗大量的水資源，且會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，對(duì)于環(huán)境的負(fù)面影響較為突出。為有效降低環(huán)境污染、降低氧化鋁生產(chǎn)成本，并提高氧化鋁廠的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，如何確保氧化鋁廠廢水盡量做到“零排放”，成為需要重點(diǎn)關(guān)注的一項(xiàng)內(nèi)容。目前，雖然很多氧化鋁廠對(duì)廢水零排放處理技術(shù)都積極展開(kāi)研究，但仍有很大的提升空間。

1 案例概況

某氧化鋁廠當(dāng)前產(chǎn)能為100 萬(wàn)t/a，主要采用拜耳—燒結(jié)混聯(lián)法生產(chǎn)工藝生產(chǎn)氧化鋁材料，并同時(shí)生產(chǎn)與之相關(guān)的一些其他高附加值產(chǎn)品。近年來(lái)，該廠對(duì)于氧化鋁生產(chǎn)廢水處理相對(duì)較為重視，設(shè)計(jì)了具有適應(yīng)性的廢水處理流程，如圖1 所示。

圖1 該氧化鋁廠既有的廢水處理流程圖

近年來(lái)，隨著該氧化鋁廠產(chǎn)能的進(jìn)一步提升，廢水主要指標(biāo)超出限值的情況頻發(fā)，表明當(dāng)前的工藝流程仍然存在諸多不足之處。因此，該廠技術(shù)部門決定對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)工藝流程進(jìn)行改進(jìn)。

2 零排放處理技術(shù)應(yīng)用策略

在確定對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)工藝流程進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)后，技術(shù)人員首先基于該廠的實(shí)際生產(chǎn)流程，分析氧化鋁生產(chǎn)廢水的來(lái)源，該廠氧化鋁生產(chǎn)廢水的來(lái)源較多，包括赤泥沉降分離洗滌過(guò)程中的設(shè)備溢流、蒸發(fā)壞水、設(shè)備冷卻水、循環(huán)水系統(tǒng)的反沖洗水以及各個(gè)生產(chǎn)車間的沖洗地坪用水等，如圖2 所示。

圖2 廢水來(lái)源

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合氧化鋁廠廢水普遍存在的溫度高、堿度高和懸浮物含量高等特點(diǎn)，對(duì)原有的氧化鋁廠生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)工藝流程進(jìn)行初步優(yōu)化[1-3]，得到優(yōu)化后的工藝流程圖，如圖3 所示。

圖3 優(yōu)化后的廢水處理流程圖

基于該工藝流程，技術(shù)人員進(jìn)一步從以下幾個(gè)方面入手，對(duì)相關(guān)工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1）對(duì)格柵進(jìn)行優(yōu)化。由于氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，且部分生產(chǎn)工藝設(shè)備的開(kāi)放性較為突出，因此，技術(shù)人員重點(diǎn)防止這些開(kāi)放性較高的設(shè)備中混入固體雜物?？紤]到現(xiàn)有系統(tǒng)格柵為間隔10 cm 左右的粗格柵，對(duì)于雜物的隔絕效果較為有限，因此，增加一道規(guī)格為2 cm 見(jiàn)方的網(wǎng)格狀細(xì)格柵，以實(shí)現(xiàn)對(duì)絕大多數(shù)雜物的隔絕。

2）增設(shè)隔油預(yù)沉池。其主要作用是避免廢水中摻入過(guò)多的油類化合物（這些油類化合物主要源自水泵液力耦合器、電機(jī)油冷器和攪拌裝置等的泄漏），以此提升出水水質(zhì)。結(jié)合實(shí)際需要，本次選用平流式隔油池，由池體，刮油刮泥機(jī)和集油管等幾部分組成。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，廢水從一端進(jìn)入，從另一端流出，由于池內(nèi)水平流速很小，相對(duì)密度小而粒徑較大的油品雜質(zhì)在浮力的作用下上浮，并且聚集在池的表面，通過(guò)設(shè)在池表面的集油管和刮油機(jī)收集浮油。而相對(duì)密度大的雜質(zhì)則沉于池底。同時(shí)集油管設(shè)于出水口一側(cè)的水面上。集油管由直徑為200 mm 的鋼管制成。沿管的長(zhǎng)度在管壁的一側(cè)開(kāi)有切口，其寬度對(duì)應(yīng)中心角為60°，集油管繞管軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由螺桿控制。平時(shí)切口向上并位于水面以上，當(dāng)水面浮油達(dá)到一定厚度時(shí)（一般不大于0.25 m），轉(zhuǎn)動(dòng)集油管，使切口浸入水面油層以下，浮油即自行進(jìn)入管內(nèi)，并沿集油管流向池外。

3）對(duì)沉淀池進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。為滿足污水處理要求，采用“冗余設(shè)計(jì)”的理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，增設(shè)一座平流沉淀池，該沉淀池的尺寸為4.2 m×9.2 m×4.0 m，處理能力為500 m3/h，通過(guò)這種互為備份的冗余設(shè)計(jì)，能夠避免以往污水處理系統(tǒng)動(dòng)輒停止運(yùn)行的局限。為規(guī)避以往污泥處理中容易出現(xiàn)堵塞的問(wèn)題，研究人員通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中二赤泥洗滌工序的研究后發(fā)現(xiàn)，該工序?qū)崴乃|(zhì)并無(wú)過(guò)高要求，因此，決定將平流沉淀池的底流污泥送到脫硅熱水槽，加熱后作為二赤泥洗滌用的熱水。

4）對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本次采用高效過(guò)濾器取代既有的過(guò)濾器模塊[4]。在該過(guò)濾器中，采用雙層石英砂濾料進(jìn)行設(shè)計(jì)，濾料粒徑范圍控制在0.5～1.0 mm，濾層厚度設(shè)置為60～80 cm 范圍內(nèi)，過(guò)濾速度則設(shè)定為10 m/h。同時(shí)，雙層濾料在性能參數(shù)上存在差異，上層石英砂濾料選用密度較小且粒徑較大的輕質(zhì)濾料，而下層石英砂濾料則選用密度較大和粒徑較小的重質(zhì)濾料。從理論角度分析，該型過(guò)濾器能夠有效提升去污能力，截留氧化鋁生產(chǎn)廢水中粒徑在5 μm 以上的顆粒，且過(guò)濾后的水能夠直接通過(guò)出水管返回氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)繼續(xù)使用。

5）對(duì)污泥濃縮系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)合實(shí)際需要，本次對(duì)重力濃縮池[5]進(jìn)行設(shè)計(jì)，濃縮池選用方形池，有效水深為1～1.5 m，池底坡度為0.01，并坡向一端。池容積按濃縮10～16 h 核算。因本次采用定期排泥模式，因此，兩次排泥間按8 h 進(jìn)行計(jì)算，有效水深則控制為4 m。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，排泥管設(shè)置于泵站進(jìn)泥口和濃縮池的出泥口之間，排泥管最小管徑為150 mm，管內(nèi)污泥流速設(shè)置為0.5～1.5 m/s 范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)完成的污泥濃縮系統(tǒng)效果圖如圖4 所示。

圖4 污泥濃縮系統(tǒng)效果圖

3 應(yīng)用效果測(cè)試

在以上技術(shù)措施得到充分應(yīng)用后，為檢驗(yàn)本次“零排放技術(shù)”的實(shí)際應(yīng)用效果，研究人員選擇已有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)與技術(shù)應(yīng)用后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，分析結(jié)果如表1 所示。

表1 技術(shù)應(yīng)用前后主要指標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)比

由表1 可知，技術(shù)應(yīng)用后，各項(xiàng)敏感指標(biāo)均降低至控制指標(biāo)值以下，證明本次設(shè)計(jì)的面向氧化鋁廠的廢水零排放技術(shù)取得初步成效。同時(shí)，由于處理后的廢水部分可回用，該廠每年可節(jié)約用水成本近150 萬(wàn)元，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益均較為突出，表明本次氧化鋁生產(chǎn)廢水處理工藝改進(jìn)對(duì)氧化鋁廠提高生產(chǎn)效率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

4 結(jié)語(yǔ)

在本次研究中，基于某氧化鋁廠的廢水排放實(shí)際情況，初步分析了該廠在廢水排放方面存在的問(wèn)題，從多個(gè)角度入手，采取針對(duì)性措施進(jìn)行了廢水零排放技術(shù)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。從實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，本次廢水零排放技術(shù)應(yīng)用初步取得了成功，具有一定的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。在今后的工作中，仍需不斷改進(jìn)，嘗試應(yīng)用信息化技術(shù)，進(jìn)一步提升實(shí)際應(yīng)用效果。