簡談電解鋁廠初期雨水的收集、處理及利用

楊道貴，張永風(fēng)，晉昭銀

（云南云鋁海鑫鋁業(yè)有限公司，云南 昭通 657000）

0 引言

為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)，電解鋁廠作為大型工業(yè)企業(yè)以降低能耗、節(jié)約資源、減少碳排放量為發(fā)展目標(biāo)，將企業(yè)建設(shè)成花園式綠色工廠。水資源的利用在電解鋁生產(chǎn)過程中占有重要地位，而雨水資源作為一種比較干凈、直接、經(jīng)濟(jì)的水源,它的回收利用在電解鋁生產(chǎn)過程中起著極為關(guān)鍵的作用，按照《室外排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50014-2021）1.0.4條規(guī)定：“對水體保護(hù)要求高的地區(qū)，可對初期雨水進(jìn)行截流、調(diào)蓄和處理”，電解鋁廠配套建設(shè)了初期雨水收集利用系統(tǒng)。

1 初期雨水收集利用系統(tǒng)

電解鋁廠建設(shè)期間根據(jù)廠區(qū)實(shí)際面積對雨水量進(jìn)行預(yù)測，分析雨水所含雜質(zhì)、成分，按照雨水回用的水質(zhì)、水量要求,確定雨水收集利用系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模，選擇合適的處理工藝。最終確定的初期雨水收集利用系統(tǒng)包含雨水溝、泥沙沉降池、過濾格柵、升降閘門、雨水收集池、事故應(yīng)急池、處理系統(tǒng)、回用水系統(tǒng)等。

泥沙沉降池的作用是將雨水沖刷下的泥沙進(jìn)行初步沉淀過濾，過濾格柵將雨水中漂浮物（樹葉、雜草等）進(jìn)行攔截，避免水管、水溝堵塞。

雨水收集池按照《室外排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50014-2021）5.14.6規(guī)定：“用于雨水利用的雨水調(diào)蓄設(shè)施的設(shè)計應(yīng)根據(jù)降雨特征、用水需求和經(jīng)濟(jì)效益等確定有效容積。”電解鋁廠按照初期雨水量、回用水量需求、雨水收集池排空時間等指標(biāo)，建設(shè)符合條件的雨水收集池。初期雨水量根據(jù)歷史最大暴雨前10到15分鐘的降雨量和匯水面積來計算，其計算公式如下:

式中:Q為初期雨水量； Qs 為10到15分鐘的降雨量，F(xiàn)為雨水匯水面積。

雨水處理系統(tǒng)的工藝為“混凝沉淀過濾+活性炭過濾”，該系統(tǒng)由提升泵、加藥裝置、一體化凈水裝置、中間水池、活性炭過濾裝置、污泥池、清水池等組成。

2 初期雨水收集

根據(jù)大雨和小雨的情況不同，距離雨水池的遠(yuǎn)近不同，雨水在地面沖刷后進(jìn)入雨水收集池的時間長短不一致，初期雨水的收集時間應(yīng)該按照廠區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)雨水流至雨水收集池為基準(zhǔn)，至少再延長5分鐘確定。

因此，電解鋁廠經(jīng)統(tǒng)計當(dāng)?shù)亟涤炅俊⒂嬎阌晁髦潦占氐臅r間，規(guī)定雨水收集池至少收集廠區(qū)下雨時前30分鐘的雨水，并保證雨水收集池的水位不超過安全液位。還要求收集到的雨水應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)處理完畢，保證雨水收集池有足夠的空間為下次雨水做好收集準(zhǔn)備。若前后兩場雨的間隔時間不超過12小時，則根據(jù)雨水收集池的剩余容積決定是否繼續(xù)收集，因前后兩場雨間隔時間短，地面污染物幾乎被前一場雨水沖刷完，沒有必要再進(jìn)行收集。

3 初期雨水處理

收集的雨水經(jīng)提升泵抽取，進(jìn)入一體化凈水裝置處理，加藥裝置按要求配比濃度約為0.1%的助凝劑和濃度約為4.2%的混凝劑，由計量加藥泵注入一體凈水裝置內(nèi)。計量加藥泵根據(jù)當(dāng)前雨水水質(zhì)情況調(diào)節(jié)投加藥量，保證凈水裝置沉淀區(qū)出水清澈、無細(xì)小礬花、能看到斜管填料。雨水經(jīng)一體化凈水裝置初步處理后進(jìn)入中間水池，由提升泵打至活性炭過濾器過濾，過濾后的雨水進(jìn)入清水池。一體化凈水裝置和活性炭過濾器正常工作一段時間后，進(jìn)入反沖洗程序，將沉淀物和過濾出的雜質(zhì)反沖洗到污泥池，經(jīng)污泥池再次沉淀后，由壓濾機(jī)將污泥進(jìn)行脫水壓縮處理。

活性炭過濾器由A罐和B罐組成，運(yùn)行過程中，如A罐處于過濾運(yùn)行狀態(tài)，則B罐在備用或反沖洗狀態(tài)，當(dāng)A罐運(yùn)行到設(shè)定時間后，則啟動運(yùn)行B罐進(jìn)行過濾，A罐進(jìn)入反沖洗程序。在時間設(shè)定上，反沖洗時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)比過濾時間短，因活性炭過濾出的雜質(zhì)在反沖洗作用下，很快就去除干凈。

經(jīng)處理后的雨水，其化學(xué)需氧量（COD）、生 化 需 氧 量（BOD5）、懸 浮 物（SS）、石 油類、總氮、總氨等均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）要求，完全符合電解鋁生產(chǎn)回用要求。

4 初期雨水利用

電解鋁廠生產(chǎn)規(guī)模較大，員工較多，滿足生產(chǎn)和生活用水條件，每年需要取用幾十萬立方的水資源，主要用于生產(chǎn)所需的循環(huán)冷卻水、生活用水和其他用水。工程建設(shè)用水、生活廁所用水和廠區(qū)綠化用水，這部分水資源的消耗占整個取水資源的95%以上。

對廠區(qū)雨水收集并處理后存儲于清水池，經(jīng)回用水泵加壓后分別供送于生產(chǎn)車間和綠化管網(wǎng)，用于生產(chǎn)循環(huán)冷卻水的補(bǔ)水和綠化用水。經(jīng)統(tǒng)計，每年電解鋁廠回收利用的雨水超30萬立方。

5 電解鋁廠初期雨水收集利用的特點(diǎn)

5.1 面廣量大

電解鋁廠占地面積廣，地勢差明顯，將初期雨水收集池建設(shè)在廠區(qū)地勢最低點(diǎn)，能收集整個廠區(qū)140萬平方米的地面雨水及所有車間、廠房、住宿等屋面雨水。廠區(qū)建設(shè)完善的雨水管線及雨水溝，廠房屋面全部采用輕質(zhì)屋面，雨水能全部流入雨水溝集中收集。

5.2 利用程度高，實(shí)現(xiàn)零排放

常年降雨量很少的地區(qū)，電解鋁廠建設(shè)雨水收集系統(tǒng)能收集全年整個廠區(qū)所有雨水，經(jīng)處理后全部回用于生產(chǎn)補(bǔ)水、施工用水及綠化用水，雨水利用程度達(dá)到100%，完全實(shí)現(xiàn)零排放，取得了較高的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

5.3 自動化程度高

電解鋁廠雨水收集系統(tǒng)的管理為無人值守模式，建有一套遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、操作和數(shù)據(jù)采集。當(dāng)需要啟動整改雨水收集系統(tǒng)運(yùn)行時，只需在控制系統(tǒng)內(nèi)點(diǎn)擊一鍵啟動，則整個系統(tǒng)便會按照工藝流程依次啟動相應(yīng)設(shè)備運(yùn)行。運(yùn)行過程中還可以利用視頻監(jiān)控隨時查看各個設(shè)備的運(yùn)行情況，對整個系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時巡視檢查。收集池閘門的開啟、關(guān)閉不需要到現(xiàn)場手動操作，能遠(yuǎn)程操控，當(dāng)閘門開到位或關(guān)到位后自動停運(yùn)，并顯示位置情況。

6 結(jié)束語

綜上所述，電解鋁廠對廠區(qū)初期雨水的收集處理和利用，不僅減少了對常規(guī)水資源的取用、節(jié)約生產(chǎn)成本、消除因雨水導(dǎo)致的環(huán)境問題，還是增加可用水資源、緩解水資源短缺的有效措施，為電解鋁廠的綠色發(fā)展提供了有力保障，是實(shí)現(xiàn)碳中和、碳達(dá)峰的重要措施。