对酸法制取氧化铝和碱法制取氧化铝生产废水处理工艺的研究

张 静

（贵阳铝镁设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081）

我国是一个铝土矿资源短缺的国家，近些年，以高铝粉煤灰为原料，采用酸法来制取冶金级氧化铝成为一种新的方式。这种工艺产生的生产废水呈弱酸性，溶解性固体含量较高，悬浮物含量高；而传统的碱法制取氧化铝生产废水呈中性或弱碱性。两种工艺的生产废水呈现出不同的水质特点，但是无论哪种制取氧化铝工艺，将生产废水处理后回用，提高生产水重复利用率，减少新水消耗，这是最终要达到的目的。

1 生产废水来源及水质特点

1.1 酸法制取氧化铝生产废水来源及水质特点

酸法制取氧化铝产生的生产废水主要来自二次汽冷凝水、碱洗塔排水、软化水排水、循环水排污水及其它车间的杂排水等。

生产废水水质特点如下：溶解性固形物约为3000-5000mg/L，PH约为2-6，其中氯离子含量较高，约为3.0-4.2g/L；悬浮物约为1200-1800mg/L；还含有Na＋、Ca2+、Mg2+、SO42-、HCO3-、K+、Fe3+等离子。

1.2 碱法制取氧化铝生产废水来源及水质特点

碱法制取氧化铝产生的生产废水主要来自各车间冲洗地坪水、循环水排污水和各车间零星的生产排水。

生产废水水质特点如下：悬浮物约为300 mg/L（暴雨时约3000mg/L），PH值约为8-11，化学需氧量CODcr约为50-100 mg/L，石油类约为5 mg/L。

2 处理工艺

2.1 设计原则

废水处理设施应选用成熟可靠的工艺，具有较大的适应性、应急性；应做到占地少，投资少，运行费用低，管理方便，建设周期短，自动化程度高；充分考虑水处理系统配套的减振、降噪措施，以降低噪音对环境的影响；设施运行上充分考虑可操作性，以适应不同层次的操作水平。

2.2 设计出水水质

经处理后的再生水一般用于循环水补水，故再生水水质应满足《城镇污水再生利用工程设计规范》GB50335-2016和《工业循环冷却水处理设计规范》（GB/T50050-2017）中要求的间冷开式循环水系统再生水补水水质标准。详见表1。

表1 间冷开式循环水系统再生水补水水质标准

2.3 处理工艺方案

2.3.1 酸法制取氧化铝生产废水处理

（1）工艺方案

以某工程为例，生产废水中盐分含量较高，采用通常物理化学处理工艺不能满足回用要求，为处理后达到间冷开式循环水系统再生水补水水质标准，因此水处理工艺选择时需要考虑废水中盐分的去除。

根据工程的特点，采用膜分离技术处理工艺。反渗透膜技术是以渗透压差作为推动力的一类膜分离过程。RO技术的最大优点是节能，其能耗仅为电渗析的1/2，蒸馏技术的1/40，能够达到深度除盐目的。

生产废水呈酸性，故设计废水经相应的预处理后，采用过滤+超滤+一级反渗透处理工艺对废水进行回收处理，回收率约为80%左右，脱盐率≥95%。处理后的水由于含盐量较小，可回用作为循环水补水。

a.PH调节

预处理工艺主要是为了调整废水的PH,去除废水的悬浮物，保证后续膜分离系统的正常运行。调节池出水为酸性（PH=2），用泵提升至两级中和反应池内。中和反应池将PH调节至中性，中和池出水进入生产废水调节池。

b.生产废水处理

生产废水调节池需要接纳的废水有中和反应池中和后的水，循环水排污水、过滤器反冲洗水、超滤冲洗水和板框压滤机压滤液。这几股废水在生产废水调节池中充分调节后通过提升泵提升至一体化预沉淀器。可以去除废水中90%以上的SS。一体化预沉淀器出水进入中间水池。

c.生产废水深度处理

中间水池出水由过滤器提升泵提升至串联的多介质过滤器和活性炭过滤器处理，过滤器出水进入过滤器产水箱。

过滤器产水箱的水经过超滤提升泵提升至超滤系统处理，出水流入超滤产水箱，再通过反渗透高压泵提升通过反渗透膜（RO）。

超滤膜分离技术是以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的杂质。设计超滤回收率≥90%，产水水质SDI≤3，满足后续RO系统的进水水质要求。超滤浓水回至生产废水调节池再处理。

RO除盐水系统采用一级反渗透装置进一步去除水中各种溶解固形物即盐分。反渗透按一级2段设置，设置比例为2：1式。本方案设计循环水RO机组采用GE抗污染膜元件和GE专用海水淡化膜，反渗透产水率为80%，脱盐率≥95%，产品水满足回用水水质要求，清水流入回用水池，通过变频供水设备供厂区回用。系统浓水外运，送至灰渣堆场。

d.污泥处理系统

本系统产生的污泥主要为无机污泥，主要来自预处理系统的混凝沉淀池，经重力浓缩均质后采用机械脱水工艺干化。脱水后污泥外运处置，滤液回至生产废水调节池再处理。

（2）工艺流程

根据原水性质特点，处理工艺流程见图1：

图1 工艺流程

2.3.2 碱法制取氧化铝生产废水处理工艺

（1）工艺方案

以某工程为例，生产废水呈中性或弱碱性，含有较高悬浮物，废水中的碱对循环水系统可起到软化作用，处理工艺主要着重去除废水中的悬浮物。

钢筋混凝土水处理构筑物的缺点是占地面积大、结构复杂、施工周期长等。在工矿企业等用地紧张的单位，其局限性比较大。

一体化净化器各运行部采取竖向排列，最显著的特点是占地面积小，采用合理的布置，更对澄清、污泥浓缩单元功能取得了很好的效果。该设备在进水浊度＜5000mg/L时，正常时出水浊度能保证＜5mg/L，完全满足回用要求。

a.调节水池

在进入水处理设施之前设置调节水池，可以对生产废水的水量和水

质进行调节，减小流量波动，减少化学药剂的用量，对后续设备的正常运行创造条件。

b.生产废水处理

水处理设备由絮凝反应区、整流区、分离区、斜管沉淀区、过滤区及自动冲洗,自动排泥及辅助冲洗系统组合而成。

在絮凝反应区，混合水在反应室内旋流上升，不受水流剪力的破坏从而达到反应目的。污水旋转进入悬浮层，水流一方面带动悬浮的絮体旋转上升，增强了微粒间碰撞的机会，使颗粒增大而利于沉淀；另一方面旋转的水流在压差和惯性的作用下，污水和污泥进一步分离，污泥通过污泥管进入污泥浓缩区，清水上升，实现了固液分离。出水通过悬浮泥层的过滤，才能升流到罐体上部的斜管沉淀区。滤层为泡沫滤珠，澄清后的水经过颗粒层过滤后，出水浊度可达5 mg/L以下。出水满足回用水水质要求，流入回用水池，通过供水设备供厂区回用。

滤料反洗是在一体化净水器顶部设置反洗水箱，节省反洗水动力，而且反洗水量省，效果好。

污泥在污泥浓缩区设有排泥双环管及电控快开排泥角阀，排泥效果好，不易堵塞，污泥含水率一般低于95%。排泥方式可分为自动或手动。

c．污泥处理系统

本系统产生的污泥经收集后进入污泥池，由污泥泵送至赤泥沉降工段，最终送入赤泥堆场。

（2）工艺流程

根据原水性质特点，处理工艺流程见图2：

图2 工艺流程

4 结语

通过以上论述，详细了解了酸法制取氧化铝工艺和碱法制取氧化铝工艺产生的生产废水的水质和处理工艺；氧化铝生产工艺仍在不断的改进和进步，生产废水的处理工艺也要根据氧化铝工艺的变化做相应的调整和改进优化，以最大程度地提高生产水重复利用率、降低产品的新水单耗、节约新水用量和降低投资。