鹽酸生產(chǎn)氧化鋁廢水治理技術(shù)
中國污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間：2021-12-10 9:01:10
污水處理技術(shù) | 匯聚全球環(huán)保力量，降低企業(yè)治污成本
鹽酸生產(chǎn)氧化鋁工藝經(jīng)過(guò)溶出、洗滌、過(guò)濾、除雜、結晶等工序，使溶液中的鋁幾乎全部以很純的AlCl3·6H2O析出。經(jīng)洗滌后的AlCl3·6H2O在1373～1473K溫度下煅燒可得到純度比拜耳法還高的氧化鋁成品和可再生鹽酸的含HCl氣體。在此法中，鹽酸無(wú)須再生便可循環(huán)使用。當用鹽酸法來(lái)處理煤矸石一類(lèi)的高硅含鋁原料制取氧化鋁時(shí)，其耗能僅為拜耳法的兩倍，Al2O3回收率可達90%。產(chǎn)出的AlCl3·6H2O也可直接用來(lái)制造高效能的凈水劑———無(wú)機高分子絮凝劑堿式氯化鋁。該工藝具有流程短、成本低、技術(shù)條件寬泛、鹽酸可循環(huán)利用、環(huán)保等特點(diǎn)。各工序產(chǎn)生的廢水大部分可以回收利用，剩余生產(chǎn)廢水利用物理、化學(xué)的水處理方法及膜分離法處理，處理技術(shù)比較簡(jiǎn)單、成熟，高鹽水對環(huán)境污染程度低。
1、鹽酸生產(chǎn)氧化鋁工藝技術(shù)中廢水的來(lái)源及特征
1.1 廢水產(chǎn)排情況(見(jiàn)表1)
1.2 鹽酸生產(chǎn)氧化鋁工藝水體污染物分類(lèi)
通過(guò)表1分析，按照工藝流程各工序產(chǎn)生的工業(yè)廢水主要歸納為兩大類(lèi)：
簡(jiǎn)單廢水：包括(1)二次汽冷凝水。(2)堿吸塔排水。(3)循環(huán)水站過(guò)濾器反沖洗廢水、排污廢水。(4)化驗排污廢水。(5)軟化高鹽水。
復雜廢水：包括(6)樹(shù)脂洗脫水。(7)蒸后母液。其余廢水量少，有的系統直接利用。
2、鹽酸生產(chǎn)氧化鋁工藝技術(shù)中廢水的治理原則及方法
2.1 治理原則
(1)嚴格遵循《中華人民共和國環(huán)境保護法》和國家、地方現行有關(guān)環(huán)境保護法律、法規，認真貫徹執行國家有關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策和地方區域規劃。
(2)認真貫徹執行“清潔生產(chǎn)”、“循環(huán)經(jīng)濟”、“污染源達標排放”、“污染物排放總量控制”等環(huán)境保護政策和法規。
(3)能利用盡量回收利用，近“零排放”的治理原則。
2.2 水污染物治理方法
鹽酸生產(chǎn)氧化鋁工藝生產(chǎn)用水遵循循環(huán)利用和梯級利用的原則，對生產(chǎn)環(huán)節產(chǎn)生的水盡量進(jìn)行再利用。如，設備冷卻用間接循環(huán)冷卻水，水未接觸物料，未受到污染，經(jīng)過(guò)循環(huán)水站冷卻、旁濾等處理后循環(huán)使用。一次冷凝水和HCl廢氣洗滌水均返回生產(chǎn)系統作為補充水利用，氧化鋁中試線(xiàn)的白泥洗滌水返回上級洗滌及配料，白泥利用的二次壓濾液返回一次洗滌制漿、脫水壓濾液返回二次洗滌制漿。對不能利用的廢水進(jìn)行收集后統一處理，廢水主要來(lái)自循環(huán)水站排污水、氧化鋁、白泥利用生產(chǎn)、部分公輔設施產(chǎn)生的廢水。該工藝排放的水污染源、污染物及控制措施如下：
2.2.1 氧化鋁生產(chǎn)線(xiàn)
(1)蒸發(fā)濃縮產(chǎn)生的二次冷凝水(設計110t/d)：溫度較高(40℃～65℃)，溶解性固形物含量較少，含少量HCl。部分送酸吸收工段作吸收液，其余送中水回用系統進(jìn)行處理。
(2)氧化鋁焙燒煙氣酸吸收的堿洗水(設計10t/d)，含NaOH、NaCl和少量SS，經(jīng)沉淀后循環(huán)利用，定期進(jìn)行更換，更換下來(lái)的堿洗廢液送中水回用系統進(jìn)行處理。
(3)循環(huán)水廢水(設計300t/d)：中試廠(chǎng)循環(huán)水系統產(chǎn)生的懸浮物較高的外排廢水，pH值7左右。
(4)軟化高鹽水(設計50t/d)：制備軟化水產(chǎn)生的高鹽水，含有較多溶解固形物。
(5)化驗、檢修等過(guò)程中產(chǎn)生的少量零星廢水，含HCl、Fe3+、Al3+和SS，送中水回用系統進(jìn)行處理。
2.2.2 白泥利用生產(chǎn)線(xiàn)
(1)白泥一次壓濾濾液含NaCl、NaOH，采用超濾+反滲透進(jìn)行處理，處理后的水達到生產(chǎn)回用標準后返回工藝系統，濃鹽水送露天煤礦排土場(chǎng)灑水抑塵。
2.2.3 其他
沖洗地坪水，含SS，送中水回用系統進(jìn)行處理。
化驗室產(chǎn)生零星廢水，送中水回用系統進(jìn)行處理。
2.2.4 生活廢水
含SS、COD、BOD、氨氮、油脂等，收集后送提升泵站潛污泵提升后送準能矸石電廠(chǎng)生活污水處理站進(jìn)行處理。
循環(huán)水站旁濾產(chǎn)生的含SS廢水送中水回用系統進(jìn)行處理，軟化水設備產(chǎn)生的再生廢水送中水回用系統進(jìn)行處理。
設計中水回用處理系統，采用超濾+反滲透處理+濃水反滲透處理工藝，處理量為470t/d，處理后的水達到生產(chǎn)回用標準后返回工藝系統，濃鹽水送露天煤礦排土場(chǎng)灑水抑塵。
中水回用處理工藝流程介紹(見(jiàn)圖1)。
中水回用處理系統包括中和、混凝、沉淀、過(guò)濾、超濾、低壓反滲透、濃水反滲透等主設備及水泵、加藥裝置等附屬設施。采用超濾+反滲透處理+濃水反滲透處理工藝。工藝流程為：堿吸收塔水、二次汽冷凝水等先進(jìn)入冷凝水池，通過(guò)泵打入中和反應池，加堿中和以后，pH值大約在7的中性廢水進(jìn)入循環(huán)水池。循環(huán)廢水和軟化高鹽水直接進(jìn)入循環(huán)水池。循環(huán)水池的水通過(guò)泵打入一體化沉淀器，沉淀后的水通過(guò)兩級過(guò)濾以后，進(jìn)入反滲透系統，經(jīng)過(guò)兩級反滲透完的清水直接回用，高鹽水達標后送至露天礦灑水抑塵。經(jīng)過(guò)一體化沉淀器以后的污泥進(jìn)入污泥濃縮池，通過(guò)污泥螺桿泵，打到壓濾機，壓成的濾餅外運至矸石電廠(chǎng)粉煤灰場(chǎng)堆存。
2.3 主要構筑物
(1)兩級中和反應器長(cháng)*寬*高=6m*3m*3.5m，有效容積為16m3，A3鋼襯膠(PE)。
(2)pH調節池為鋼筋混凝土結構(FRP防腐)，帶有絮凝攪拌機。
(3)一體化預沉淀器YCQ-15，長(cháng)*寬*高=6m*3m*3.5m，流量Q=15m3/h，碳鋼防腐。
(4)儲泥罐V=24m3，長(cháng)*寬*高=3m*3m*3.5m，帶有機械攪拌機。
(5)板框壓濾機BAY40/800A=40m2，N=1.5KW。
3、鹽酸生產(chǎn)氧化鋁工藝技術(shù)中廢水的治理標準及效果
3.1 水污染物的排放執行如下標準
外排水滿(mǎn)足《鋁工業(yè)污染物排放標準》(GB25465-2010)一級標準及修改單、《污水綜合排放標準》(GB8978-2002)標準�；赜盟|(zhì)符合《城市污水再生利用-工業(yè)水水質(zhì)》(GB/T19923-2005)中相關(guān)標準(見(jiàn)表2)。
3.2 水污染物的治理效果
3.2.1 運行效果及經(jīng)濟分析
3.2.1.1 運行效果
中水回用系統投產(chǎn)后運行逐漸趨于穩定，指標能夠滿(mǎn)足控制標準(見(jiàn)表3)。
3.2.1.2 廢水處理效果
運行過(guò)程中監測點(diǎn)位及監測值見(jiàn)表4。
由監測結果可以看出整個(gè)系統處理效果良好，出水各項指標達到了《鋁工業(yè)污染物排放標準》(GB25465-2010)中規定的一級標準，《污水綜合排放標準》(GB8978-2002)標準�；赜盟|(zhì)符合《城市污水再生利用-工業(yè)水水質(zhì)》(GB/T19923-2005)中相關(guān)標準。
4、風(fēng)險分析
4.1 事故排水
4.1.1 中水回用系統故障事故排水
為了避免中水回用系統發(fā)生故障引起污水事故排放，該項目在廠(chǎng)區內設置有事故池，事故發(fā)生后廢水排至事故池內儲存，待中水回用系統正常運行后通過(guò)泵機將廢水返回中水回用系統處理達標后回用。中水回用系統設計處理能力為470m3/d，存儲時(shí)間按8小時(shí)考慮，事故池容積應大于157m3。
該項目廠(chǎng)區事故池設計尺寸為9×16×4m，有效容積為300m3�？梢�(jiàn)，在中水回用系統發(fā)生故障時(shí)，事故池的設置能夠滿(mǎn)足事故排水要求，將不會(huì )對周?chē)乇硭h(huán)境造成污染影響。
4.1.2 生產(chǎn)工藝槽罐酸性物料泄露事故排水
為避免該項目主廠(chǎng)區生產(chǎn)工藝槽罐泄露以及生產(chǎn)過(guò)程中跑、冒、滴、漏形成的酸性廢水和車(chē)間排出的含酸廢水引起廢水事故排放，該項目主廠(chǎng)區設有全廠(chǎng)事故池、中和池。
當槽罐發(fā)生事故時(shí)，酸性物料排入事故池內儲存，最終通過(guò)液下泵將物料返回生產(chǎn)工藝流程。根據工程分析，生產(chǎn)工藝槽罐溶出漿液量最大為5.5m3/h，存儲時(shí)間按8小時(shí)考慮，事故池容積應大于44m3。該項目全廠(chǎng)事故池設計有效容積為300m3，能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝槽罐泄漏事故排水要求。
生產(chǎn)過(guò)程中跑、冒、滴、漏形成的酸性廢水及生產(chǎn)車(chē)間排出的含酸廢水排入中和池內，經(jīng)中和后排入中水回用系統處理。由于生產(chǎn)過(guò)程跑、冒、滴、漏形成的酸性廢水及生產(chǎn)車(chē)間排出的含酸廢水水量均較小，中和池設計尺寸為8.4×10×4m，有效容積為100m3，能夠滿(mǎn)足跑、冒、滴、漏以及車(chē)間含酸廢水排放要求。
由上述分析可知，中試項目事故池、中和池以及中水回用系統生產(chǎn)水調節池的設置滿(mǎn)足事故排放要求，將不會(huì )對周?chē)乇硭h(huán)境造成污染影響。
4.2 主要環(huán)保措施技術(shù)論證
該項目生產(chǎn)用水遵循循環(huán)利用和梯級利用的原則，對生產(chǎn)環(huán)節產(chǎn)生的水盡量進(jìn)行再利用，如設備冷卻用間接循環(huán)冷卻水，水未接觸物料，未受到污染，經(jīng)過(guò)循環(huán)水站冷卻、旁濾等處理后循環(huán)使用。一次冷凝水和HCl廢氣洗滌水均返回生產(chǎn)系統作為補充水利用，氧化鋁生產(chǎn)線(xiàn)白泥洗滌水返回上級洗滌及配料。對不能利用的廢水收集后送中水回用系統，處理達標后作為循環(huán)水補充水回用。
正常工況下，全廠(chǎng)產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水經(jīng)中水回用系統反滲透處理后回用，反滲透處理系統產(chǎn)生的濃鹽水通過(guò)管道送往露天礦排土場(chǎng)灑水抑塵，不向水環(huán)境排放。當反滲透水處理系統出現故障的情況下，廢水排入事故池，也不向水環(huán)境排放水污染物。
實(shí)踐證明，該項目采用的水處理措施是國內氧化鋁企業(yè)普遍采用的行之有效的方法，可使處理后的廢水滿(mǎn)足《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》(GB/T19923-2005)中循環(huán)冷卻系統補充水水質(zhì)的要求，從國內現有使用該處理工藝的廠(chǎng)家水質(zhì)監測結果看，處理后水質(zhì)完全可滿(mǎn)足回用水水質(zhì)要求，可回用于氧化鋁生產(chǎn)系統。
5、結語(yǔ)
該項目產(chǎn)生的各類(lèi)生產(chǎn)廢水在試驗階段通過(guò)有效的監測，送往中水回用系統處理后回用水滿(mǎn)足循環(huán)水系統補水水質(zhì)要求，用于轉機冷卻使用，大大減少工業(yè)水消耗量。反滲透處理系統產(chǎn)生的濃鹽水通過(guò)管道送往露天煤礦排土場(chǎng)灑水抑塵。生活污水經(jīng)管道收集后送準能矸石電廠(chǎng)生活廢水處理站進(jìn)行處理，均不向水環(huán)境排放。水處理系統運行穩定，各段出水水質(zhì)都滿(mǎn)足下一段入口水質(zhì)要求，運行成本低。系統采用集中控制，設施安裝簡(jiǎn)單，便于操作。而且考慮了中水回用系統設備故障時(shí)，生產(chǎn)廢水的應急貯存措施，設計比較合理。(來(lái)源：神華準能資源綜合開(kāi)發(fā)有限公司)
