氧化鋁循環(huán)水處理工藝的探討

1、氧化鋁循環(huán)水處理工藝的探討1刖言之所以在循環(huán)水前冠以“氧化鋁”三個(gè)字，是因?yàn)閲?guó)內(nèi)氧化 鋁行業(yè)的循環(huán)水普遍存在著：高溫一影響冷卻效果，高堿增 加堿耗，高懸浮物一一容易結(jié)垢的三大難題，有別于其他行業(yè)的 循壞水。一般循環(huán)水只具備上述“三高”中的兩高，所以用水質(zhì) 穩(wěn)定方法能使循環(huán)水良性循環(huán)，而氧化鋁循環(huán)水的水質(zhì)穩(wěn)定，國(guó) 內(nèi)目前還沒(méi)有成熟的辦法。2氧化鋁循環(huán)水特點(diǎn)和現(xiàn)狀氧化鋁循環(huán)水的服務(wù)對(duì)象是燒成，蒸發(fā)，赤泥洗滌，氫氧化 鋁洗滌，脫硅等工序，用于冷卻。真中蒸發(fā)工序用水占全部水量 的 60 70%。氧化鋁循環(huán)水特點(diǎn)的具體表現(xiàn)是：高溫：循環(huán)上水溫度達(dá) 35-45，循環(huán)下水溫度達(dá)45-58C；高堿:PH=11

2、-12,最高PH=14； 高懸浮物：SS=400-600mg/l，最高達(dá)5000mg/l，低硬度：一般 為7.5 14 (CaCO3)mg/l,最小為0。而且因?yàn)檠趸X循環(huán)水和 氧化鋁生產(chǎn)朕系特別緊密，停水意味著停產(chǎn)。氧化鋁生產(chǎn)的連續(xù) 性很強(qiáng)，所以，除非萬(wàn)不得己，一般不安排停產(chǎn)。就是說(shuō)靠停水 大檢修來(lái)解決循環(huán)水中的問(wèn)題，不符合生產(chǎn)實(shí)際。目前的生產(chǎn)形 勢(shì)是：國(guó)內(nèi)氧化鋁商品每年缺口約100萬(wàn)噸，各氧化鋁廠都在努 力提高自己的產(chǎn)量，生產(chǎn)要求循環(huán)水發(fā)揮出更大的作用，可是， 循環(huán)水的水質(zhì)得不到徹底改善，只能使結(jié)垢等問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重， 一邊要求提產(chǎn)，一邊作用越來(lái)越小，所以，氧化鋁循環(huán)水己成為 提產(chǎn)道路上的一

3、只“攔路虎”。上述水質(zhì)特點(diǎn)，造成循環(huán)上下水管道結(jié)垢嚴(yán)重，山西鋁廠投 產(chǎn)10余年來(lái)，上水管最厚的結(jié)垢40mm以上，下水管道最厚的結(jié) 垢達(dá)150mm以上，下水管道斷面己成“卵形”；閥門(mén)閘板及閘板 槽，閥桿皆被垢厚厚的裹著，任憑操作機(jī)構(gòu)扳壞，閥桿變彎，閥 門(mén)也紋絲不動(dòng)；冷卻塔上的水泥格板填料上也結(jié)垢嚴(yán)重，個(gè)別孔 眼己被堵死，孔眼面積縮小30%，降溫效果很差；懸浮物（主 要是料漿，灰塵，赤泥）大量沉積在調(diào)節(jié)池內(nèi)，冷卻塔下，調(diào)節(jié) 池積泥體積己達(dá)調(diào)節(jié)池全部體積的60-70%，可調(diào)節(jié)的體積驟 減；冷卻塔下的“搭盆”深1.8m，不出三個(gè)月，便被泥積滿(mǎn)。由于結(jié)垢使循環(huán)下水管道輸水量減少，（上水管道還表現(xiàn)不 明顯

4、），檢查井內(nèi)水位普遍上升，水力坡度代替了設(shè)計(jì)坡度，管 道全線水位升高，上游管段流速降低，結(jié)垢加快。歷次垢樣分析 見(jiàn)表1。表1循環(huán)水系統(tǒng)垢樣分析（%）時(shí)間取樣地點(diǎn)八、A12O3Fe2O3CaOMgoNa2OSiO2灼堿其他91.澄清池46.30.0812.81.631.2035.22.693壁25391.3冷卻塔配水槽53.250.345.671.53.7832.273.1993.4回水管 內(nèi)40.41.5151.981.111.3636.0993.4冷卻塔配水槽58.60.752.750.900.361.7033.1498.1塔下沉渣13.316.5333.291.5516.928.32綜合氧

5、化鋁循環(huán)水的種種問(wèn)題，分析其根本原因有二，一是 系統(tǒng)中有大量懸浮物（指礦漿，赤泥）存在；二是系統(tǒng)中有高堿 度存在。堿法生產(chǎn)氧化鋁，就是用堿（NaOH或Na2CO3）處理鋁土礦， 使礦石中的氧化鋁和堿反應(yīng)制成鋁酸鈉溶液。鋁酸鈉溶液經(jīng)分解 析出氫氧化鋁，氫氧化鋁再經(jīng)過(guò)脫水，即可獲得氧化鋁。由于循 環(huán)水在蒸發(fā)末效的冷凝器（氧化鋁行業(yè)習(xí)慣稱(chēng)之為水冷器）中與 循環(huán)母液中的含堿水蒸汽直接接觸，所以循環(huán)水中含堿在所難 免。另外，在赤泥洗滌工序中常用一部分循環(huán)上水洗滌赤泥，減 少赤泥的附液損失，這種做法倒可以保持循環(huán)水中的含鹽量在一 定的水平上?？梢?jiàn)氧化鋁循環(huán)水中結(jié)垢主要有兩個(gè)原因，一是含懸浮物， 二是含堿。

6、而含堿是必然的，堿又是溶解物質(zhì)，不易被分離。所 以說(shuō)減緩循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢的首要手段和目標(biāo)是去除循環(huán)水中的 懸浮物。3推薦的氧化鋁循環(huán)水處理流程也許是受對(duì)氧化鋁循環(huán)水認(rèn)識(shí)的局限，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)氧化鋁循環(huán) 水中的懸浮物指標(biāo)放的太寬，指標(biāo)定的太低，設(shè)計(jì)循環(huán)上水懸浮 物含量130mg/l,堿度100mm/l。實(shí)踐證明，氧化鋁循環(huán)水管道 結(jié)垢的一個(gè)重要原因就是懸浮物控制不嚴(yán)，水中懸浮物含量太 高，致使大量的含鋁化合物粘結(jié)在管壁上，加速、加重了管道結(jié) 垢。對(duì)于大多數(shù)城市下水來(lái)講，其懸浮物含量也不過(guò) 150-300mg/L。筆者認(rèn)為：氧化鋁循環(huán)水和鋼鐵企業(yè)的循環(huán)水是 有聯(lián)系的，過(guò)去也屬一個(gè)部門(mén)，氧化鋁循環(huán)水的水質(zhì)特

7、點(diǎn)和鋼鐵 企業(yè)中高爐煤氣洗滌，轉(zhuǎn)爐除塵洗滌及軌濁循環(huán)水相近，其去除 的主要對(duì)旬都是懸浮物，主要區(qū)別是：前者水中的懸浮物多是氧 化鐵皮，氧化鈣煤渣，二氧化硅等；后者水中的懸浮物多是氧化 鈣、氧化鋁，二氧化硅。可是，氧化鋁循環(huán)水處理工藝的研究與 發(fā)展已明顯落后于鋼鐵企業(yè)。鋼鐵企業(yè)一般采用沉淀分離的方法 將縣浮物分離處理，高爐，轉(zhuǎn)爐多采用平流沉淀池，軌鋼濁循環(huán) 水多采用旋流沉淀并增加過(guò)濾工藝，而且對(duì)循環(huán)上水的懸浮物指 標(biāo)控制比較嚴(yán)格，（如表2）濁循環(huán)水的懸浮物也控制在 60-100mg/l，經(jīng)常，V60mg/k?；ば袠I(yè)的循環(huán)水中的懸浮物一 般也控制在50mg/l。補(bǔ)充水經(jīng)處理后懸浮物很低的水補(bǔ)入系

8、統(tǒng) 中，若氧化鋁循環(huán)水只采用旁路處理，不能徹底去除懸浮物，處理后的懸浮物指標(biāo)又定的過(guò)低，勢(shì)必造成循環(huán)水中的懸浮物濃度過(guò)高。為此，筆者提出了如下的工藝流程。如圖1表2各鋼鐵企業(yè)循環(huán)上水的懸浮物（mg/l）首鋼高 寶鋼轉(zhuǎn) 上鋼二心鋼成（滿(mǎn)鋼高 武鋼熱 寶鋼線墓空降話(huà)首鋼高 寶鋼轉(zhuǎn) 上鋼二心鋼成（滿(mǎn)鋼高 武鋼熱 寶鋼線墓空降話(huà)上述流程結(jié)合了十多年的生產(chǎn)實(shí)踐，參考了兄弟單位的經(jīng) 驗(yàn)，流程中沒(méi)有復(fù)雜的構(gòu)筑物，簡(jiǎn)單方便，針對(duì)性強(qiáng)，符合實(shí)際。4對(duì)工藝流程的幾點(diǎn)說(shuō)明4.1予沉工藝燒成窯周?chē)写罅炕覊m侵人循環(huán)回水中，赤泥洗滌，氫氧化 鋁洗滌等工序，免不了有料漿溢出，葉濾工序有沖洗地面的水， 上述回水若沒(méi)有予沉措

9、施，會(huì)使循環(huán)回水中懸浮物短時(shí)間升高幾 倍甚至幾十倍，所以，應(yīng)該在上述工序的循環(huán)回水進(jìn)入下水道前， 先搞一次予沉，既“清濁”分流，把懸浮物截留在源頭。只允許 含懸浮物很少的上清液進(jìn)入下水道，如設(shè)旋流沉淀池，異向流斜 板沉淀池，將沉淀池底流放出來(lái)的污泥就近回收。這樣做，可大 大降低下水道的結(jié)垢速度，也能減輕循環(huán)水后續(xù)處理的負(fù)擔(dān)，還能減少氧化鋁的流失。赤泥回水在赤泥堆場(chǎng)沉淀過(guò)程中，因短流，異重流現(xiàn)象使赤 泥回水中的懸浮物經(jīng)常在2001000mg / l之間，最高達(dá)10g/l,象這么高的懸浮物很有必要在堆場(chǎng)附近設(shè)一級(jí)沉淀工藝， 將懸浮物有效地去除，只回用上清液，保證懸浮物在50 100mg/l，沉下來(lái)

10、的泥就近返回堆場(chǎng)，也是一種予沉的做法。4.2計(jì)量槽由于循環(huán)水中懸浮物太高，結(jié)垢性又強(qiáng)，孔板流量計(jì)，電磁 流量計(jì)，超聲波流量計(jì)，阿牛巴流量計(jì)，渦街流量計(jì)在該系統(tǒng)中 幾乎無(wú)法使用，而采用流量堰，如巴氏計(jì)量槽卻不失為一種有效 的辦法，即使結(jié)垢可以及時(shí)清理。所以本工藝中在沉淀地前搞一 次計(jì)量，為補(bǔ)充水（另外計(jì)量）和赤泥回水（可用三角堰計(jì)量） 匯入回水后，計(jì)算混合比，監(jiān)視沉淀池的負(fù)荷提供依據(jù)。而在冷 卻塔下來(lái)進(jìn)冷水泵前再搞一次計(jì)量，為計(jì)算冷卻塔蒸發(fā)量，循環(huán) 上水量提供依據(jù)，加上水質(zhì)分析，整個(gè)處理工藝處于定量控制之 中。而且，控制過(guò)程并不復(fù)雜。4.3快速混合工藝在新水（自來(lái)水）或池泥回水補(bǔ)入沉淀池前，采用

11、機(jī)械混合 或者管道混合器快速混合。這樣的理由是：首先，補(bǔ)水中的硬度 當(dāng)量值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于循環(huán)水中的堿度當(dāng)量值，軟化反應(yīng)很完全，保證 軟化效果。真次，現(xiàn)代混凝理論和實(shí)踐證明4加強(qiáng)加藥后的 高梯度瞬時(shí)混臺(tái)，在極短時(shí)間內(nèi)、形成對(duì)初始顆粒碰撞積聚所需 要的水流結(jié)構(gòu)，便于藥劑在水中迅速均勻擴(kuò)散，為凝聚劑創(chuàng)造適 宜條件?？焖倩旌虾蠡厮芸爝M(jìn)入平流沉淀池，水流由紊流狀態(tài) 驟然變?yōu)閷恿鳡顟B(tài)，為絮體沉淀創(chuàng)造了條件，懸浮物便迅速沉降， 有利于提高去除率。當(dāng)然，還可以在沉淀池前考慮加藥措施，如高聚合度的無(wú)機(jī) 絮凝劑對(duì)高PH，高懸浮物的沉淀有很好的強(qiáng)制作用。同時(shí)，鑒 于水中懸浮物的粘結(jié)性，建議搞機(jī)械攪拌或壓縮空氣攪拌，因?yàn)?/p>

12、 氧化鋁廠有壓縮空氣用來(lái)攪拌沉降槽，壓縮空氣來(lái)源比較方便。 4.4采用平流沉淀工藝山西鋁廠生產(chǎn)廢水處理站采用的工藝流程是平流沉淀后加 斜板沉淀，廢水水質(zhì)和循環(huán)下水相類(lèi)似，見(jiàn)表3,表4。分析其 沉淀過(guò)程類(lèi)似加藥沉淀，主要是水中有大量的含鋁化合物存在， 廢水在下水道中己開(kāi)始分層沉淀。經(jīng)過(guò)近三年的運(yùn)行，比較穩(wěn)定。 除了出水懸浮物有待進(jìn)一步降低外，處理站內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)堵塞和構(gòu) 筑物大量結(jié)垢現(xiàn)象，而現(xiàn)有的氧化鋁循環(huán)水處理站內(nèi)的澄清池， 三角配水槽的出水孔（100直徑）、回流窗口、三角出水堰、 排空管內(nèi)、排泥管內(nèi)到處掛著垢層，堵塞很頻繁，給運(yùn)行帶來(lái)困 難。而百澄清池為旁路處理，不能徹底的去除水中懸浮物，系統(tǒng)

13、耐沖擊能力差。這幾年鋼鐵企業(yè)的先進(jìn)做法是循環(huán)回水100%經(jīng) 過(guò)沉淀處理。而平流沉淀池耐沖擊負(fù)荷，對(duì)懸浮物濃度的變化適 應(yīng)性強(qiáng)，氧化鋁循環(huán)水經(jīng)常遭受生產(chǎn)不正常時(shí)的“跑渾”干擾， 幾小時(shí)之內(nèi)懸浮物上升以百分比濃度計(jì)，真它池型耐沖擊就差 些。因此，推薦采用大面積，大體積的平流沉淀池，操作簡(jiǎn)便，效果穩(wěn)定，緩沖能力強(qiáng)，兼有調(diào)節(jié)水量的功能。現(xiàn)有的調(diào)節(jié)池因 為停留時(shí)間短，排泥功能差而被泥困擾。表3生產(chǎn)廢水處理站水質(zhì)分析（mg/l）進(jìn)水SS率出水SS進(jìn)水含量出水含鹽量硬度堿度總鐵AlCaMgClPHSS去除7778725362264605420.02860.02141871189%表4氧化鋁循環(huán)水水質(zhì)統(tǒng)計(jì)數(shù)字

14、（mg/l）懸浮物硬度總鐵AlSiO2PH含鹽量400-60025-8014-35800-250020-3011-122000-60005現(xiàn)場(chǎng)管理方面的幾點(diǎn)建議循環(huán)水的流程是一次系統(tǒng)工程，除改善處理站內(nèi)的設(shè)施，現(xiàn) 場(chǎng)管理也很主要，具體如下:5.1集中補(bǔ)水在循環(huán)水系統(tǒng)中避免多點(diǎn)補(bǔ)水，尤其是禁止補(bǔ) 新水。因?yàn)樗泻瑝A，一遇新水則立 即發(fā)生軟化反應(yīng)，產(chǎn)生CaCO3 沉淀?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)：凡是有新水排入循環(huán)水的管段，結(jié)垢則 嚴(yán)重。本流程推薦集中在平流沉淀池前補(bǔ)水，可使CaCO3在沉 淀池中沉淀而后被去除。5.2封閉部分檢查井檢查并就是人孔（man hole）。在氧化鋁生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，從檢查 井內(nèi)掉進(jìn)回水管道

15、內(nèi)的雜物有：磚塊、石塊、編織袋（成品袋、 堿袋），破井蓋、樹(shù)枝等。這些雜物體大且重，不易被水沖走， 使水流受阻。流速減緩、結(jié)垢和沉積加劇。為此，建議在容易排 進(jìn)雜物的地段，有選擇地封閉部分檢查井，做好隱蔽記錄，以備 檢修時(shí)用。可有效地防止雜物泄入。謂之“扎緊籬笆”。5.3蒸發(fā)不合格水要回收利用所謂蒸發(fā)不合格水是指來(lái)自蒸發(fā)器的蒸汽凝結(jié)水中含堿量 超標(biāo)，不能回用到電站鍋爐中的那一部分水。這部分水實(shí)際造價(jià) 相當(dāng)高，據(jù)測(cè)算高于5元/噸。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，因?yàn)榛赜靡巡豢赡埽?所以常常排至循環(huán)下水中。筆者調(diào)查中發(fā)現(xiàn)：蒸發(fā)不合格水占其 總量的比例相當(dāng)大，約4060%，所以建議設(shè)計(jì)或改造時(shí)，一 定要考慮蒸發(fā)不合格水

16、的處理和出路?；蛘咚蜔崴郏ㄒ紤]足 夠的調(diào)節(jié)容積），或經(jīng)處理后二次利用，這部分水排入下水道， 直接流走，帶走大量的熱量，大量的清潔水，造成浪費(fèi)。同時(shí)對(duì) 下水管造成不良影響，若排入生活污水中，因?yàn)橛袎A且高溫，和 污水中的硬度反應(yīng)，發(fā)生結(jié)垢；若排到循環(huán)回水中，使回水溫度 升高，不利于水的冷卻。平時(shí)，這部分水排入下水道后，熱蒸汽 給檢修工人下并檢查造成極大障礙。5.4禁止亂排堿液進(jìn)循環(huán)下水平時(shí)，各種洗液，母液等堿液的跑冒滴漏和事故狀態(tài)下的臨 時(shí)排放，都將大量的高堿高鋁液體排入循環(huán)下水中，循環(huán)水量調(diào) 節(jié)失敗時(shí)，便溢流進(jìn)而排水管道，既造成生產(chǎn)損失，又造成環(huán)境 污染。應(yīng)將這部分液體就近、就地回收，禁止亂排堿液進(jìn)循環(huán)下 水。實(shí)驗(yàn)當(dāng)中還發(fā)現(xiàn)，循環(huán)水中堿度過(guò)高（pH12 ）時(shí)，由于 水的粘度大大提高，使水中細(xì)小懸浮物長(zhǎng)期懸浮與水中得不到沉 淀分離，影響出水懸浮物，例如，經(jīng)過(guò)72小時(shí)靜沉后的循環(huán)水 中的懸浮物仍然高達(dá)110 170mg / L