电极箔行业中废液的综合利用措施及效果分析

刘熙华

（韶关市文祺管理咨询有限公司 广东韶关 512029）

1 当前废液处理存在的问题

（1）腐蚀箔生产线表面处理工序产生的含铝盐酸废液，目前与其他酸性废水一起经污水处理站中和处理后达标排放，没有考虑含铝盐酸废液的综合利用和氯化物减量化，造成了资源浪费，加重了环境负荷。

（2）腐蚀箔生产线表面清洗工序中产生含硝酸约2%的清洗废水，目前与其他酸性废水一起经污水处理站中和处理后达标排放，提高了后续废水脱氮难度，增加了废水处理成本，废水分质处理节约成本潜力巨大。

（3）污水处理站现有生化处理能力不足、处理工艺不够完善，目前含大量硫酸和铝离子的酸性废液直接利用石灰乳一步中和至pH=7，产生大量的石膏渣。由于品位低，目前石膏渣综合利用途径受到限制，仅作为普通建材辅料出售，造成资源浪费，经济效益低下。

2 废液综合利用措施方案

为了配合现有和今后一定时期内产业升级的需要，补齐废液综合利用及废水处理短板，实现绿色发展，提出以下三种废液综合利用措施方案。

2.1 新增MVR蒸发浓缩器

相比较而言，MVR 蒸发器具备降膜蒸发器之所长，能够基于产品浓度要求来进行分段蒸发，换言之，若首次经过效体的产品未满足实际浓度要求，则离开效体后，产品会经由效体下部真空泵，然后把产品于效体外部管路抽到至上部，再重新经由效体，如此反复来满足实际浓度要求。另外，效体内部细管中是产品，外部则是蒸汽，产品在进行流动时因管内面积增大，产品会以膜状进行流动，受热面积增加，借助真空泵形成负压于效体内，降低产品水沸点。同时，可以对蒸汽加以有效利用，满足节能要求。

含铝盐酸废液总酸度2.8～2.9N，游离酸1.7～1.8N，铝离子1.1～1.2N，主要成分是盐酸和氯化铝，杂质为硫酸根。MVR 蒸发浓缩器处理含铝盐酸废液，是根据含铝盐酸废液的物理特性及在水中溶解度的规律，采用蒸汽间接加热、负压蒸发浓缩工艺，蒸发产生的气体经冷凝器冷凝成为蒸发冷凝液进入后处理工段，含铝盐酸废液经蒸发浓缩使废酸液达到所需浓度的工艺，见图1 所示为MVR 蒸发浓缩器设备连接示意图。通过MVR 蒸发浓缩器，含铝盐酸废液经浓缩后变为氯化铝和盐酸溶液，盐酸溶液可回收利用作为腐蚀生产线的原材料使用，氯化铝可外卖给生产PAC 净水剂的企业。MVR 蒸发浓缩器具有低能耗、低运行费用；占地面积小；公用工程配套少，工程总投资少；运行平稳，自动化程度高；工艺简单，实用性强，部分负荷运转特性优异等众多优点，目前国内外企业蒸发新领域应用十分广泛。

图1 MVR蒸发浓缩器设备连接示意图

2.2 新建电渗析装置

电渗析作为一项膜分离技术，具体来说就是借助于直流电场作用，将溶液带电离子定向迁移并选择性透过离子交换膜，从而达到将其去除的目的。在这一过程中，起到主要推动作用的是电位差，而这一物理化学过程主要所借助的是阴阳离子交换膜对离子的选择透过性。在相关实践工作中，诸如盐浓缩、海水淡化等，都是借助于该原理。

本方案采用二级串联的电渗析装置，含硝酸约2%的清洗废水的TDS：2000mg/L，经过电渗析脱盐到淡水TDS<100mg/L，浓水浓缩质量分数约2%，电渗析产出的淡水返回原工序作为清洗水使用，电渗析浓水返回硝酸铵钙复合肥生产车间作原料，实现浓水和淡水分离不会出现盐分和污染物浓度积累影响重复利用的情况，见图为电渗析工艺流程图。

图2 电渗析工艺流程图

2.3 改造污水处理站

（1）改造石膏利用系统，提高石膏产品的品位。本次改造通过改进现有的酸性废液处理工艺，将一段式沉淀改为分段中和沉淀的方式，将其中的大部分石膏分离出来，再通过楔型空心桨叶干燥机进行干燥脱水至30%以下，实现石膏产品的品位的升级，使废液得到更有效利用，并通过石膏产品品位的升级取得更好的经济效益。

（2）新增预脱硝+A2O 工艺生化系统，提高污水处理站的生化处理能力。“预脱硝+A2O 工艺”实际上是A2O 工艺的改良版：在“先内（碳）后外（碳）”原则的基础上，基于固有低碳源条件，改进工艺运行，让总氮可通过细胞合成并尽可能反硝化转化为氮气得以去除。

为了达到最佳的污水处理效果，在增加中段区域曝气量的同时，将好氧区前段和末段的曝气量降至最低，如果好氧区末段的溶氧控制在1-4mg/L 范围之内，就需要适当加大混合液，使内回流量增至200%，反之则应该及时关闭内回流，避免影响好氧区污水处理能力，其主要目的表现在以下几点：

①降低终沉池入口处的溶解氧值，会减少反硝化污泥上浮现象的发生，使总氮得到有效去除。

②如果适当调整出水端的氨氮值，不仅会提升反硝化效果，还有助于提高去除总氮的效率。

③可以更好的分配污水中碳源等物质，从根本上发挥出预脱硝效果。

④好氧区末段的溶氧控制在1mg/L 范围内时，在加大混合液内回流量后，就可以为反硝化提供良好的环境。

⑤在好氧区的中段，分解存在的有机污染物，既能够提高分解效果，还可以合理控制溶氧。

⑥为了减少溶解氧对反硝化的影响，应调整好氧区末段的溶解氧值。

图3 预脱硝+A2O工艺流程图

⑦将前段保持在缺氧的状态中，适当延长缺氧的区域以及硝化的时间。

通过适当延长缺氧段、缩短好氧段、降低好氧区前段及末段溶解氧值浓度等工艺技术手段优化运行后，能有效提高生物脱氮效率，保证污水处理站出水总氮稳定达标排放。

3 废液综合利用效果分析

通过电极箔废液综合利用诸项措施方案的实施，补齐了某电极箔生产企业电极箔废液综合利用的短板，有利于该企业提高废液资源化综合利用水平，具体体现为两点：

（1）大幅削减了水污染物的排放量。含铝盐酸废液的资源化利用，每年可减少流域氯化物入河排放量15000 吨，可以明显改善纳污水体的环境质量；含硝酸约2%的清洗废水的收集、处理和回收利用，每年可减少总氮的减排量达到700 吨，实现了该企业外排废水总氮长期稳定排放的目标。

（2）在电极箔废液综合利用措施方案的实施的过程中产出了石膏、氯化铝溶液等副产品，优质石膏年产能可达50000吨，有效地提高了企业的经济效益，带动了当地相关行业的发展。

结语

通过以上分析能够看到，电极箔生产企业随着产能的不断扩大，也给社会带来了更大的资源消耗。目前，电极箔行业在废液的综合利用、清洁生产等方面的水平还不够高，通过在某电极箔生产企业推行电极箔行业废液的综合利用技术，既解决了该企业在生产过程中的环保问题，提高了资源综合利用能力和清洁生产水平，为该企业以后的产业扩大和转型升级打下坚实的基础，也为社会上其他行业的企业走清洁生产路线树立了良好的典范。