在生產(chǎn)氧化鋁鹽酸鹽的過程中，通過浸出、洗滌、過濾、除雜和結(jié)晶，溶液中的鋁幾乎全部以純AlCl3 6H2O的形式沉淀出來。洗滌后的AlCl3 6H2O可在1373 ~ 1473 K煅燒，得到比拜耳法純度更高的氧化鋁產(chǎn)品和可再生鹽酸的含HCl氣體。在這種方法中，鹽酸無需再生即可循環(huán)使用。用鹽酸法處理煤矸石等高硅高鋁原料制備氧化鋁時(shí)，能耗僅為拜耳法的兩倍，Al2O3回收率可達(dá)90%。生產(chǎn)的AlCl3 6H2O還可直接用于生產(chǎn)高效凈水劑——無機(jī)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)條件廣、鹽酸可循環(huán)使用、綠色環(huán)保的特點(diǎn)。每道工序產(chǎn)生的廢水大部分可以循環(huán)利用，剩余的生產(chǎn)廢水采用物理化學(xué)水處理方法和膜分離方法處理。處理技術(shù)相對(duì)簡單成熟，高鹽水對(duì)環(huán)境的污染低。

1.鹽酸生產(chǎn)氧化鋁過程中廢水的來源及特點(diǎn)

1.1廢水產(chǎn)生和排放(見表1)

1.2鹽酸生產(chǎn)氧化鋁過程中水污染物的分類

根據(jù)表1的分析，工藝流程各工序產(chǎn)生的工業(yè)廢水可分為兩類:

簡單廢水:包括(1)二次蒸汽冷凝水。(2)堿吸收塔排水。(3)循環(huán)水站過濾器反沖洗廢水和污水廢水。(4)測試污水廢水。(5)軟化高鹽水。

復(fù)雜廢水:包括(6)樹脂洗滌和脫水。(7)蒸煮后的母液。剩下的廢水很少，有的系統(tǒng)直接利用。

2.鹽酸生產(chǎn)氧化鋁過程中廢水處理的原理和方法

2.1治理原則

(1)嚴(yán)格遵守《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》和國家及地方現(xiàn)行的環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)，認(rèn)真執(zhí)行國家有關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策和地方區(qū)域規(guī)劃。

(2)認(rèn)真執(zhí)行“清潔生產(chǎn)”、“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”、“污染源達(dá)標(biāo)排放”、“污染物排放總量控制”等環(huán)保政策法規(guī)。

(3)可以采用盡可能回收利用和接近“零排放”的原則。

2.2水污染物處理方法

生產(chǎn)氯化鋁過程中使用的水遵循循環(huán)利用、梯級(jí)利用的原則，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的水應(yīng)盡可能重復(fù)利用。例如，間接循環(huán)冷卻水用于設(shè)備冷卻。水不與物質(zhì)接觸，不受污染。經(jīng)循環(huán)水站冷卻、旁路過濾后可循環(huán)使用。一次冷凝水和HCl廢氣洗滌水均返回生產(chǎn)系統(tǒng)作為補(bǔ)充水利用，氧化鋁中試線白泥洗滌水返回上級(jí)洗滌配料，白泥利用二次加壓濾液返回一次洗滌制漿，脫水后的加壓濾液返回二次洗滌制漿。不可利用的廢水統(tǒng)一收集處理。廢水主要來自循環(huán)水站排放的廢水，氧化鋁和石灰渣的利用和生產(chǎn)，以及一些公共和輔助設(shè)施的廢水。本工藝排放的水污染來源、污染物及控制措施如下:

2.2.1氧化鋁生產(chǎn)線

(1)蒸發(fā)濃縮產(chǎn)生的二次冷凝水(設(shè)計(jì)110t/d):溫度較高(40℃ ~ 65℃)，可溶性固形物含量較少，含有少量HCl。酸吸收部分作為吸收液，其余水送至循環(huán)系統(tǒng)處理。

(2)氧化鋁焙燒煙氣中被酸吸收的堿洗水(設(shè)計(jì)為10t/d)含有NaOH、NaCl和少量SS。沉淀后循環(huán)使用，定期更換。置換后的堿洗廢液送至水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行處理。

(3)循環(huán)水廢水(設(shè)計(jì)300t/d):中試裝置循環(huán)水系統(tǒng)產(chǎn)生的高懸浮物廢水，pH值約為7。

(4)軟化高鹽水(設(shè)計(jì)50t/d):制備軟化水產(chǎn)生的高鹽水含有較多的溶解固體。

(5)測試和維護(hù)過程中產(chǎn)生的少量零星廢水，包括HCl、Fe3+、Al3+和ss，送至中水回用系統(tǒng)處理。

2.2.2白泥利用生產(chǎn)線

(1)白泥一次壓濾的濾液中含有NaCl和NaOH，采用超濾+反滲透處理。處理后的水達(dá)到生產(chǎn)回用標(biāo)準(zhǔn)后，返回工藝系統(tǒng)，濃鹽水送至露天煤礦排土場灑水抑塵。

其他

沖洗地板的水，包括SS，被送到中水回收系統(tǒng)進(jìn)行處理。

實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的零星廢水送至中水回用系統(tǒng)處理。

生活廢水

它含有SS、COD、BOD、氨氮、油脂等。收集后送至提升泵站潛污泵提升，再送至朱能煤矸石電廠生活污水處理站處理。

循環(huán)水站旁路過濾產(chǎn)生的含SS廢水送至中水回用系統(tǒng)處理，軟水設(shè)備產(chǎn)生的中水送至中水回用系統(tǒng)處理。

設(shè)計(jì)中水回用處理系統(tǒng)，采用超濾+反滲透處理+濃水反滲透處理工藝，處理能力為470 t/d，處理后的水達(dá)到生產(chǎn)回用標(biāo)準(zhǔn)后返回工藝系統(tǒng)，濃鹽水送至露天煤礦排土場灑水抑塵。

中水回用工藝介紹(見圖1)。

中水回用處理系統(tǒng)包括中和、混凝、沉淀、過濾、超濾、低壓反滲透、濃水反滲透等主要設(shè)備，以及水泵、加藥裝置等輔助設(shè)施。采用超濾+反滲透處理+濃水反滲透處理工藝。工藝流程如下:來自堿吸收塔的水和來自二次蒸汽的冷凝水先進(jìn)入冷凝池，然后泵入中和反應(yīng)池。用堿中和后，pH值約為7的中性廢水進(jìn)入循環(huán)池。循環(huán)廢水和軟化后的高鹽水直接進(jìn)入循環(huán)池。循環(huán)池中的水被泵入集成沉淀器。經(jīng)過兩級(jí)過濾后，沉淀水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，兩級(jí)反滲透后的清水直接回用。高礦化度水達(dá)標(biāo)后送至露天礦進(jìn)行灑水抑塵。經(jīng)過一體化沉淀器后，污泥進(jìn)入污泥濃縮池，經(jīng)過污泥螺桿泵，撞擊壓濾機(jī)，壓濾后的濾餅輸送至煤矸石電廠粉煤灰場儲(chǔ)存。

2.3主要結(jié)構(gòu)

(1)二級(jí)中和反應(yīng)器長*寬*高=6m*3m*3.5m，有效容積16m3，A3鋼襯橡膠(PE)。

(2)pH調(diào)節(jié)池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(FRP防腐),配有絮凝攪拌器。

(3)一體化預(yù)除塵器YCQ-15，長*寬*高=6m*3m*3.5m，流量Q=15m3/h，碳鋼防腐。

(4)泥漿儲(chǔ)槽V=24m3，長*寬*高=3m*3m*3.5m，帶機(jī)械攪拌機(jī)。

(5)板框壓濾機(jī)BAY40/800A=40m2，n = 1.5kW

3.鹽酸生產(chǎn)氧化鋁過程中廢水的處理標(biāo)準(zhǔn)及效果

3.1水污染物的排放應(yīng)符合下列標(biāo)準(zhǔn)

外排水符合《鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25465-2010)及其修改單的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，以及《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-2002)的標(biāo)準(zhǔn)?；赜盟|(zhì)符合《城市污水再生利用-工業(yè)用水水質(zhì)》(GB/T19923-2005)中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(見表2)。

3.2水污染物的控制效果

3.2.1運(yùn)行效果和經(jīng)濟(jì)分析

3.2.1.1的運(yùn)行效果

中水回用系統(tǒng)投入運(yùn)行后，運(yùn)行逐漸趨于穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)(見表3)。

3.2.1.2污水處理效果

運(yùn)行期間的監(jiān)測點(diǎn)和監(jiān)測值見表4。

從監(jiān)測結(jié)果可以看出，整個(gè)系統(tǒng)的處理效果良好，出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25465-2010)和《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-2002)規(guī)定的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)?；赜盟|(zhì)符合《城市污水再生利用-工業(yè)用水水質(zhì)》(GB/T19923-2005)中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4.風(fēng)險(xiǎn)分析

4.1緊急排水

4.1.1中水回用系統(tǒng)故障事故排水

為避免中水回用系統(tǒng)故障造成污水事故排放，項(xiàng)目在廠區(qū)設(shè)置了事故池。事故發(fā)生后，廢水排放至事故池儲(chǔ)存。中水回用系統(tǒng)正常運(yùn)行后，廢水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后，通過泵返回中水回用系統(tǒng)進(jìn)行回用。中水回用系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理能力為470m3/d，儲(chǔ)存時(shí)間按8小時(shí)考慮，事故池容積應(yīng)大于157m3。

本項(xiàng)目廠區(qū)事故池的設(shè)計(jì)尺寸為9×16×4m，有效容積為300m3。由此可見，當(dāng)中水回用系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，事故池的設(shè)置可以滿足應(yīng)急排水的要求，不會(huì)對(duì)周圍地表水環(huán)境造成污染。

4.1.2生產(chǎn)工藝罐酸性物質(zhì)泄漏事故的排放

為避免項(xiàng)目主廠區(qū)生產(chǎn)工藝槽、罐的泄漏，生產(chǎn)過程中跑、冒、滴、漏產(chǎn)生的酸性廢水和車間排放的酸性廢水，項(xiàng)目主廠區(qū)設(shè)置全廠事故池和中和池。

當(dāng)罐內(nèi)發(fā)生事故時(shí)，酸性物料排入事故池儲(chǔ)存，最后由液下泵返回生產(chǎn)流程。根據(jù)工程分析，生產(chǎn)工藝罐溶解的泥漿量為5.5m3/h，儲(chǔ)存時(shí)間按8小時(shí)考慮。事故池的容積應(yīng)大于44m3。本項(xiàng)目全廠事故池的設(shè)計(jì)有效容積為300m3，可滿足生產(chǎn)工藝儲(chǔ)罐泄漏事故的排水要求。

生產(chǎn)過程中跑、冒、滴、漏形成的酸性廢水和生產(chǎn)車間排放的含酸廢水排入中和池，中和后排入中水回用系統(tǒng)處理。由于生產(chǎn)過程中跑、冒、滴、漏形成的少量酸性廢水和生產(chǎn)車間排放的含酸廢水，中和池設(shè)計(jì)尺寸為8.4×10×4m，有效容積為100m3，可滿足跑、冒、滴、漏和車間含酸廢水排放的要求。

從以上分析可以看出，試點(diǎn)項(xiàng)目中水回用系統(tǒng)事故池、中和池和生產(chǎn)水調(diào)節(jié)池的設(shè)置滿足事故排放要求，不會(huì)對(duì)周圍地表水環(huán)境造成污染。

4.2主要環(huán)保措施的技術(shù)論證

本項(xiàng)目生產(chǎn)用水遵循循環(huán)利用、梯級(jí)利用的原則，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的水盡可能重復(fù)利用。例如，間接循環(huán)冷卻水用于設(shè)備冷卻。水不與物料接觸，不受污染，經(jīng)循環(huán)水站冷卻、旁路過濾后循環(huán)使用。一次冷凝水和HCl廢氣洗滌水作為補(bǔ)充水返回生產(chǎn)系統(tǒng)，氧化鋁生產(chǎn)線白泥洗滌水返回上級(jí)進(jìn)行洗滌和配料。不能使用的廢水被收集并送至中水回用系統(tǒng)。處理達(dá)標(biāo)后回用作循環(huán)水補(bǔ)充水。

正常工況下，全廠生產(chǎn)廢水經(jīng)中水回用系統(tǒng)反滲透處理后回用，反滲透處理系統(tǒng)產(chǎn)生的濃鹽水通過管道送至露天礦排土場灑水抑塵，不排放至水環(huán)境。當(dāng)反滲透水處理系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，廢水將排入事故池，無水污染物排入水環(huán)境。

實(shí)踐證明，本項(xiàng)目采用的水處理措施是國內(nèi)氧化鋁企業(yè)普遍采用的有效方法，能夠使處理后的廢水滿足《城市再生水回用工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T19923-2005)中循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)充水水質(zhì)的要求。從國內(nèi)現(xiàn)有使用該處理工藝的廠家水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果來看，處理后的水質(zhì)完全可以滿足回用水水質(zhì)要求，可以回用于氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)。

5.結(jié)論

本項(xiàng)目產(chǎn)生的各類生產(chǎn)廢水在試驗(yàn)階段通過了有效的監(jiān)測，經(jīng)送至中水回用系統(tǒng)處理后，中水滿足循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)要求，并用于轉(zhuǎn)載機(jī)的冷卻，大大降低了工業(yè)用水量。反滲透處理系統(tǒng)產(chǎn)生的濃鹽水通過管道送至露天煤礦排土場進(jìn)行灑水降塵。生活污水由管道收集后送至朱能煤矸石電廠生活污水處理站進(jìn)行處理，不排入水環(huán)境。水處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各段出水水質(zhì)能滿足下一段進(jìn)水水質(zhì)要求，運(yùn)行成本低。系統(tǒng)采用集中控制，設(shè)施安裝簡單，易于操作。此外，考慮了中水回用系統(tǒng)設(shè)備故障時(shí)生產(chǎn)廢水的應(yīng)急儲(chǔ)存措施，設(shè)計(jì)合理。(來源:神華準(zhǔn)能資源綜合開發(fā)有限公司)

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