鋁用炭素陽極企業(yè)廢水零排放技術(shù)研究

王冬梅

(貴陽鋁鎂設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081)

1 概述

隨著國家對水資源利用及污染防治提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。鋁用炭素陽極企業(yè)（以下簡稱炭素企業(yè)）作為用水大戶，經(jīng)過多年的技術(shù)研發(fā)，總結(jié)提煉了“結(jié)合工藝特點，節(jié)水治水并舉，廢水按需處理，回水按質(zhì)利用”的技術(shù)路線，將廢水處理回用與炭素制品等生產(chǎn)工藝緊密聯(lián)系起來，科學(xué)地利用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備集成創(chuàng)新，以滿足再生水回用水質(zhì)要求為前提，創(chuàng)新研究開發(fā)了具有炭素企業(yè)特點的廢水處理與回用技術(shù)，實現(xiàn)廢水零排放[1]。

2 廢水來源及水質(zhì)

炭素廢水主要包含生活污水和工業(yè)廢水。生活污水主要是各車間、辦公樓、倒班宿舍、化驗室、食堂浴室內(nèi)排出的生活污水，此類污水BOD5、CODCr和氨氮含量較高，與常規(guī)城市生活污水水質(zhì)相同。工業(yè)廢水主要來源于炭素生產(chǎn)過程中的設(shè)備循環(huán)冷卻水排污、煙氣凈化廢水、產(chǎn)品冷卻水、作業(yè)場所的沖洗用水等。工業(yè)廢水污染物受工業(yè)生產(chǎn)原料影響以氟化物、石油類、色度和懸浮物為主，其次為COD、溶解固體。其中懸浮物除常規(guī)泥砂、膠體物質(zhì)外，還含有部分細(xì)小的粉塵；油污主要含重質(zhì)焦油、輕質(zhì)浮油和少量乳化油[2]。氟化物主要來源是由地面降塵和物料運輸散落隨地面徑流進入廢水系統(tǒng)；色度及油污來自炭素生產(chǎn)原料粉塵和設(shè)備冷卻水排污；懸浮污物及溶解固體來自鍋爐排污、循環(huán)水軟化器和過濾器排水等；作業(yè)場所的沖洗也會帶入泥砂、油污等污物。

炭素工業(yè)廢水典型水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 炭素工業(yè)廢水典型水質(zhì)指標(biāo)

5氟化物 mg/L 10～40 6氯化物 mg/L 150～350 7石油類 mg/L 10～30

3 廢水處理回用技術(shù)

生活污水需處理的污染物為BOD5、CODCr和氨氮等。工業(yè)廢水需處理的污染物為懸浮物、氟化物、石油類、CODCr等。

典型炭素廢水處理回用工藝流程見圖1。

圖1 典型炭素廢水處理及回用工藝流程圖

生活污水經(jīng)管網(wǎng)收集后排入生活污水調(diào)節(jié)池，由泵提升進入生活污水成套處理設(shè)備處理完后進入生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)。處理后的生活污水與工業(yè)廢水在工業(yè)廢水調(diào)節(jié)池進行水質(zhì)、水量調(diào)節(jié)和預(yù)沉后，由泵提升進入一體化生產(chǎn)廢水成套處理設(shè)備。處理后的水進入回用水池經(jīng)回用水泵加壓后供給用戶使用。處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥進入污泥處理系統(tǒng)進行濃縮、脫水后，產(chǎn)生的干污泥外運進行無害化處理。處理系統(tǒng)產(chǎn)生的濃鹽水進入濃鹽水池，采用罐車外運進行無害化處理。生活污水處理采用常規(guī)的生化處理工藝AO2法進行處理。工業(yè)廢水處理采用氣浮、混凝沉淀、過濾、吸附和反滲透的處理工藝進行處理。廢水在調(diào)節(jié)池水質(zhì)、水量調(diào)節(jié)和預(yù)沉后，由泵提升進入反應(yīng)槽，加藥設(shè)備同時加藥，在反應(yīng)槽內(nèi)完成氣浮、混凝沉淀，除去廢水中的輕質(zhì)油、乳化油、炭素粉塵和懸浮物。刮渣機定期刮出的浮渣和反應(yīng)槽排除的污泥進入污泥處理系統(tǒng)，清水進入集水箱通過過濾泵加壓，先進入過濾塔過濾處理后，再進入到吸附塔中進行吸附深化處理，以去除色度和降低COD成分，并輔助處理氟化物。處理后的水進入預(yù)處理水箱經(jīng)過泵加壓后，進入纖維球過濾器和精密過濾器，在經(jīng)過高壓泵進入反滲透系統(tǒng)去除鹽份之后出水進入回用水池回用。加藥系統(tǒng)為常規(guī)組合，其藥劑優(yōu)先選擇硫酸鋁或聚合氯化鋁。該處理工藝將氣浮、混凝沉淀、過濾、吸附和反滲透等處理單體技術(shù)及設(shè)備系統(tǒng)集成為成套設(shè)備，采用自動化控制。自動控制過程以調(diào)節(jié)池水位控制廢水提升泵；以流量計確定處理設(shè)備運行臺數(shù)和加藥量，實現(xiàn)自動加藥；以過濾塔和吸附塔運行阻力控制自動反洗。該成套處理工藝和設(shè)備具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、組合性強、操作簡單、管理方便等特點，通過實際生產(chǎn)的探索和完善已定型，在炭素制品行業(yè)得到了良好的運用和推廣。炭素廢水零排放項目實施后，通過治水、回水等技術(shù)措施，對生活污水和工業(yè)廢水進行處理后作為生產(chǎn)用水進行回用。處理后的廢水回用于全廠循環(huán)水補充水、煙氣凈化噴淋塔用水和澆灑道路用水等，正常生產(chǎn)情況下無外排水，實現(xiàn)了廢水零排放。常規(guī)的用水平衡見圖2。

圖2 常規(guī)炭素廠的用水平衡圖

4 技術(shù)經(jīng)濟分析

鋁用炭素制品行業(yè)從2001年開始實施節(jié)水減排、廢水零排放技術(shù)以后，截至2018年底，炭素行業(yè)已全面實現(xiàn)廢水零排放，節(jié)水減排效果顯著，并且也取得了一定的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。通過節(jié)水減排、廢水零排放技術(shù)的實施，炭素新水消耗指標(biāo)從2001年的19.01m3/t下降到2008年的8.16m3/t，降幅達57%，廢水處理率從2001年的71%提高到2008年的100%，回用率從2001年的26%提高到2008年的100%。與2001年相比，2018年節(jié)約新水量3248萬噸，減少廢水排放量2115萬噸，共計節(jié)約成本2764.55萬元，每噸炭素降低生產(chǎn)成本10.13元。降低了廢水中的污染物對地表水體的環(huán)境污染，其中SS減排量為8460噸；油減排量為634.5噸；F減排量為846噸；CODcr減排量為6345噸。

5 結(jié)論

炭素廢水的污染問題，是困擾我國眾多同類企業(yè)的一大難題。經(jīng)過多年的技術(shù)研發(fā)，將廢水處理回用與炭素制品生產(chǎn)工藝緊密聯(lián)系起來，以滿足再生水回用水質(zhì)要求為前提，采用高效、安全、先進的廢水處理技術(shù)對炭素企業(yè)廢水進行有效處理及回用，使工業(yè)廢水資源化，實現(xiàn)工業(yè)廢水零排放，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益的同步增長，取得良好的效果。為創(chuàng)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)奠定了堅實的基礎(chǔ)，在炭素行業(yè)有良好的推廣應(yīng)用價值，對其他行業(yè)具有良好的示范意義。