铝用炭素阳极企业废水零排放技术研究

王冬梅

(贵阳铝镁设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081)

1 概述

随着国家对水资源利用及污染防治提出了更高的标准和要求。铝用炭素阳极企业（以下简称炭素企业）作为用水大户，经过多年的技术研发，总结提炼了“结合工艺特点，节水治水并举，废水按需处理，回水按质利用”的技术路线，将废水处理回用与炭素制品等生产工艺紧密联系起来，科学地利用新技术、新工艺、新设备集成创新，以满足再生水回用水质要求为前提，创新研究开发了具有炭素企业特点的废水处理与回用技术，实现废水零排放[1]。

2 废水来源及水质

炭素废水主要包含生活污水和工业废水。生活污水主要是各车间、办公楼、倒班宿舍、化验室、食堂浴室内排出的生活污水，此类污水BOD5、CODCr和氨氮含量较高，与常规城市生活污水水质相同。工业废水主要来源于炭素生产过程中的设备循环冷却水排污、烟气净化废水、产品冷却水、作业场所的冲洗用水等。工业废水污染物受工业生产原料影响以氟化物、石油类、色度和悬浮物为主，其次为COD、溶解固体。其中悬浮物除常规泥砂、胶体物质外，还含有部分细小的粉尘；油污主要含重质焦油、轻质浮油和少量乳化油[2]。氟化物主要来源是由地面降尘和物料运输散落随地面径流进入废水系统；色度及油污来自炭素生产原料粉尘和设备冷却水排污；悬浮污物及溶解固体来自锅炉排污、循环水软化器和过滤器排水等；作业场所的冲洗也会带入泥砂、油污等污物。

炭素工业废水典型水质指标见表1。

表1 炭素工业废水典型水质指标

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

3 废水处理回用技术

生活污水需处理的污染物为BOD5、CODCr和氨氮等。工业废水需处理的污染物为悬浮物、氟化物、石油类、CODCr等。

典型炭素废水处理回用工艺流程见图1。

图1 典型炭素废水处理及回用工艺流程图

生活污水经管网收集后排入生活污水调节池，由泵提升进入生活污水成套处理设备处理完后进入生产废水调节。处理后的生活污水与工业废水在工业废水调节池进行水质、水量调节和预沉后，由泵提升进入一体化生产废水成套处理设备。处理后的水进入回用水池经回用水泵加压后供给用户使用。处理系统产生的污泥进入污泥处理系统进行浓缩、脱水后，产生的干污泥外运进行无害化处理。处理系统产生的浓盐水进入浓盐水池，采用罐车外运进行无害化处理。生活污水处理采用常规的生化处理工艺AO2法进行处理。工业废水处理采用气浮、混凝沉淀、过滤、吸附和反渗透的处理工艺进行处理。废水在调节池水质、水量调节和预沉后，由泵提升进入反应槽，加药设备同时加药，在反应槽内完成气浮、混凝沉淀，除去废水中的轻质油、乳化油、炭素粉尘和悬浮物。刮渣机定期刮出的浮渣和反应槽排除的污泥进入污泥处理系统，清水进入集水箱通过过滤泵加压，先进入过滤塔过滤处理后，再进入到吸附塔中进行吸附深化处理，以去除色度和降低COD成分，并辅助处理氟化物。处理后的水进入预处理水箱经过泵加压后，进入纤维球过滤器和精密过滤器，在经过高压泵进入反渗透系统去除盐份之后出水进入回用水池回用。加药系统为常规组合，其药剂优先选择硫酸铝或聚合氯化铝。该处理工艺将气浮、混凝沉淀、过滤、吸附和反渗透等处理单体技术及设备系统集成为成套设备，采用自动化控制。自动控制过程以调节池水位控制废水提升泵；以流量计确定处理设备运行台数和加药量，实现自动加药；以过滤塔和吸附塔运行阻力控制自动反洗。该成套处理工艺和设备具有结构紧凑、占地面积小、组合性强、操作简单、管理方便等特点，通过实际生产的探索和完善已定型，在炭素制品行业得到了良好的运用和推广。炭素废水零排放项目实施后，通过治水、回水等技术措施，对生活污水和工业废水进行处理后作为生产用水进行回用。处理后的废水回用于全厂循环水补充水、烟气净化喷淋塔用水和浇洒道路用水等，正常生产情况下无外排水，实现了废水零排放。常规的用水平衡见图2。

图2 常规炭素厂的用水平衡图

4 技术经济分析

铝用炭素制品行业从2001年开始实施节水减排、废水零排放技术以后，截至2018年底，炭素行业已全面实现废水零排放，节水减排效果显著，并且也取得了一定的经济效益、环境效益和社会效益。通过节水减排、废水零排放技术的实施，炭素新水消耗指标从2001年的19.01m3/t下降到2008年的8.16m3/t，降幅达57%，废水处理率从2001年的71%提高到2008年的100%，回用率从2001年的26%提高到2008年的100%。与2001年相比，2018年节约新水量3248万吨，减少废水排放量2115万吨，共计节约成本2764.55万元，每吨炭素降低生产成本10.13元。降低了废水中的污染物对地表水体的环境污染，其中SS减排量为8460吨；油减排量为634.5吨；F减排量为846吨；CODcr减排量为6345吨。

5 结论

炭素废水的污染问题，是困扰我国众多同类企业的一大难题。经过多年的技术研发，将废水处理回用与炭素制品生产工艺紧密联系起来，以满足再生水回用水质要求为前提，采用高效、安全、先进的废水处理技术对炭素企业废水进行有效处理及回用，使工业废水资源化，实现工业废水零排放，实现了经济效益、社会效益和环境效益的同步增长，取得良好的效果。为创建资源节约型、环境友好型企业奠定了坚实的基础，在炭素行业有良好的推广应用价值，对其他行业具有良好的示范意义。