氧化铝行业水污染控制措施探讨
摘要:根据氧化铝行业生产用水及排污特点，结合某氧化铝生产企业生产废水的处理实践，推荐采用逆向洗涤赤泥和氢氧化铝，节约用水量；综合利用赤泥洗液和含碱废水；对生产用水设置循环水系统和二次利用水系统；设置生产废水处理站，氧化铝系统和热电厂的生产系统排水、循环水系统的排污水，以及化验等废水全部排入生产废水处理站处理，废水经处理后作为二次利用供水返回生产系统使用，通过综合利用生产废水，可以实现厂区废水的零排放，节约资源的同时，提高清洁生产水平，避免对环境造成污染。
关键词:氧化铝,废水,水污染防治,零排放
1 前言
由于国内铝土矿资源的铝硅比普遍偏低，因此在氧化铝厂的生产过程中一般都需要使用大量的水，同时也产生了大量外排废水。据有关资料统计，国内大型氧化铝厂日外排废水可达4～6万m3。氧化铝生产废水主要来源于现场的含碱废液、生产设备冷却水、工厂自备热电厂的生产污水及其他附属单位的生产排水。本文结合河南某年产80万吨的氧化铝生产企业的实际生产及水污染控制情况，对该行业废水治理措施进行分析说明，对氧化铝行业中拜尔法生产过程中的水污染产生、循环利用、二次利用、处理措施、清洁生产措施等问题进行了探讨。
2 生产工艺及废水产生环节
拜尔法是目前处理铝土矿生产氧化铝流程最短、最经济的方法，也是最主要的生产方法之一，特点是工艺简单、流程短、能耗低、投资低、产品质量高，而且大气污染物排放量小，是氧化铝生产的最佳技术，属于清洁生产工艺。
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。拜耳法生产氧化铝，主要工艺是由溶出、分解与焙烧三个阶段组成。氧化铝生产过程中主要水污染物产生环节如下：1）氧化铝系统主要用水单位为石灰制备、原矿浆磨制、溶出、预脱硅、赤泥分离洗涤、母液蒸发、氢氧化铝过滤等工艺用水，水中主要含碱；2）煤气站产生冷却排水、酚油废水；3）自备热电站的凝汽机、空冷机、油冷机等冷却水，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；4）焙烧炉、空压机、真空泵等设备间接冷却水；5）选精矿浓密机溢流水含有矿浆、碱等污染物；6）各车间均有生活污水排出，污水中主要污染物为COD和悬浮物。
3 水污染防治措施
在氧化铝生产过程中有一定的含碱废水产生，其主要来源是各工艺生产车间设备和管道的“跑冒滴漏”及设备检修、清理的洗涤水、轴封、冷却水等。这部分水一般含碱,若能回收后继续使用,不仅能降低生产中的碱耗,而且可充分节约水资源及提高工厂效益。氧化铝生产企业废水治理措施主要包括以下几个方面的内容：
（1）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。该企业净循环水系统水量见表1。
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（2）氧化铝生产循环水系统
氧化铝生产系统的生产设备冷却、溶出、控制过滤、赤泥沉降洗涤、过滤及输送、精液降温种子分解、氢氧化铝过滤、母液蒸发、排盐苛化等工序冷却用水设置总循环水系统。由于循环水受工艺物料污染，含碱较高，对补充水的硬度自行进行了软化。为改善循环水水质，保持循环水在一定的浓缩倍数下运行，对10%的循环水进行分流澄清处理，保证循环水悬浮物含量符合循环水的水质标准。生产循环水系统水量见表2。
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（3）选矿浊循环水系统
选矿车间铝土矿选矿浮选工艺用水中主要含悬浮物及选矿药剂，设置选矿浓密机溢流水循环系统，回收的溢流水进入回水池，返回流程循环使用的循环水量为 3.4万m3/d。
（4）煤气站循环水系统
煤气洗涤水中含有酚、氰、硫化物等多种污染物，设立单独的循环水系统。循环水系统包括沉淀池、循环水泵房和水冷却装置。双竖管冷却器及煤气洗涤塔的洗涤水进入隔油沉淀池，在沉淀池中定期投入硫酸铝等絮凝剂，洗涤水经除油、沉渣后再依次进入热水池、冷却塔、冷水池循环使用。该循环水系统亏水运行，不外排废水。为改善循环水水质，该系统设有旁流20%循环水的处理设施，即污水先经沉淀池除去泥沙，再经除油后 80%送冷却塔降温后循环使用，另外20%水量用次氯酸钠氧化作深度旁流处理，处理后仍返回循环水系统使用。
（5）设置生产废水处理站
目前国内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。
氧化铝系统和热电厂的生产系统排水、循环水系统的排污水，以及化验等排水排入生产废水处理站处理（各系统排水量见表3）。各系统生产排水经全厂排水管网汇入总管，然后排入工业废水处理站，废水经沉淀池、平流沉淀池去除悬浮物后作为二次利用供水返回生产系统使用，沉淀池下部的污泥输送至赤泥堆场堆存。废水处理站处理系统SS去除率为97%～98%，COD去除率为60%，净化后水中 SS<50mg/L。生产废水处理站处理前后水质见表4。
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（6）二次利用水系统
氧化铝系统设二次利用水系统，溶出、种母精滤及脱硅、精液降温种子分解、母液蒸发、氢氧化铝过滤等工序的生产排水；各循环水系统排污水；原料堆场排水、化验室及分析站排水等排入二次利用水系统，作为原料堆场喷洒、原料磨制、赤泥沉降分离洗涤和赤泥过滤及输送、精液降温种子分解等工序的生产用水使用。生产废水处理站的净化水中SS<50mg/L，可满足氧化铝工艺系统和热电厂中某些工序对悬浮物的要求，净化后的水可用于原燃料卸车及堆场喷淋用水；原矿浆磨制、赤泥沉降分离洗涤和过滤输送；精液降温种子分解等氧化铝工艺系统用水。净化水中含碱，水质自行软化，无需添加水质稳定剂可直接返回工艺系统使用。
热电厂设二次利用水系统，将热电厂的风机、水泵、夏季空调等设备冷却水直接排入热电厂循环水系统，作为补充水；热电厂的循环水系统的排污水、锅炉定期和不定期的排污水、化学水处理系统反冲洗酸或碱废水作为灰渣输送用水。冷却水系统直排水部分作为厂区绿化、道路喷洒等用水。该厂的生产废水全部得到综合利用，不外排。
该厂二次利用水使用情况见表5。
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（7）碱液、碱水的综合利用
对产生含碱水的车间的跑、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原矿浆磨制工序回收利用。对于氧化铝工艺过程产生的含碱水、母液、硅渣及其附液、赤泥洗液和赤泥堆场返回的附液也送原料磨制工序综合利用。
（8）赤泥逆向洗涤，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物，其中的含碱液为可回收碱液。可减少用水量，采取逆向洗涤赤泥，洗涤后的溶液作为工艺回水用于配料。这样可控制用水量，避免工艺回水饱和造成含碱废水排放。
（9）化学水处理系统废水酸碱中和处理
热电厂化学水处理的废水排入一个有效容积为 4×420（m3）的中和池，同时配备有压缩空气搅拌系统，离子交换器排出的废水、废碱均排入池内，当池内液位达到一定高度时，采用压缩空气搅拌，同时启动废液泵进行循环搅拌。在中和池的出口处设有pH表，当 pH值达到6～9时，停止搅拌。通过废液泵直接排入生产排水管网。如pH值不合格时则开启酸碱槽底部阀门，向中和池内加入浓酸、浓碱，继续搅拌直至pH值合格后方可排出。
（10）生活污水处理站
生活污水采用一元化污水处理设备处理，其处理能力达到240m3/d。该设备由竖流式斜管沉淀池，一、二级接触氧化、二沉池、消毒池、快滤池组合为一整体，污泥排入赤泥堆场，处理前后的水质情况见表6。污水处理站BOD净化效率大于80%，治理后的出水BOD浓度小于30mg/L。处理后的生活废水送生产废水处理设施二次处理后作为氧化铝生产补充水。
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（11）酚油废水焚烧处理
煤气站循环水系统收集的酚油废水中含有大量的酚类等有机污染物，其产生量为28.8m3/d，可送入煤气厂配套的酚油废水焚烧炉焚烧。
4 清洁生产水平
工程设置完善的循环水系统和污水回收、串级使用系统，同时合理提高循环水浓缩倍率，减少循环水排污量；循环水系统的排污水及工业排水全部综合利用，重复利用水率达95.8%。既防止了有害废水的排放，又节约了新水，实现了生产废水零排放。
经采取上述措施后， 该厂氧化铝新水耗量为11.94t／t-Al2O3，用水指标处于国内先进水平。只有控制了氧化铝生产的新水用量，才能减少生产流程中污水量，从而减少进入工业废水处理站的水量，使得工业用水做到了良性循环，为实现生产废水零排放提供有利的保障。
5 结论
氧化铝工业废水以碱污染为主，对生产废水设置循环水系统，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，处理后的水用于拜尔法种子分解中间降温和热电厂锅炉冲渣、除尘，实现了氧化铝工业生产废水的零排放。因此，采用上述废水处理方法及清洁生产方案，可以使氧化铝工业生产的工业用水和排水实现封闭循环，实现废水零排放，避免碱的流失和污染，基本解决了氧化铝行业的水环境污染问题，其治理技术和管理经验值得借鉴和推广。
参考文献：
[1] 刘可鑫, 保积庆, 肖连生. 电渗析法处理氧化铝厂工业废水[J]. 安全与环境学报. 2002（4）.
[2] 刘尔强. 浅谈氧化铝工业废水污染防治对策[J]. 轻金属, 2002（2）.
[3] 甘国耀. 氧化铝生产废水的综合利用[J]. 轻金属,1998（7）.
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