集约化技术在氧化铝厂工业废水处理站中的应用

张 旭

（东北大学设计研究院（有限公司），辽宁 沈阳 110000）

工业废水处理站是氧化铝厂污废水回收利用的核心工艺，也是影响氧化铝厂总图占地的主要建构筑物之一。随着氧化铝项目选址逐渐向海边转移的发展趋势，海边地下水位对于工业废水处理站的布置形式和对于水池结构抗浮计算的影响，逐渐突显出来。

根据氧化铝厂生产废水的特点，传统工业废水处理站主要由生产废水处理系统和生活污水处理系统组成，每个水池均为独立单体构筑物，主要存在以下不足：

（1）占地面积大。事故池是工业废水处理站中占地面积最大的单体构筑物，它既要满足排水管网接口标高的条件，又要满足能够储存下工艺事故时的生产排水量，所以事故池通常埋设较深，且事故池在正常状态下处于无水状态，在工作状态下其顶部也存在较大空间的浪费；

（2）土建投资费用高。工业废水处理站多采用放坡开挖，由于水池均为单体构筑物且水池较深，故开挖面积较大、土建挖方量较大；对于地下水位较浅的地质，施工排水作业费用较高；

（3）抗浮性能差。由于构筑物均为半地下式水池，故对于地下水位较浅的工业废水处理站，需通过增加水池池板配重的方式来增加水池的抗浮能力，以满足结构抗浮计算的要求。

为了减少工程的总体占地面积，减少工程土建的施工费用及材料费用，为响应国家节能的号召，对工业废水处理站布置形式及工艺流程进行优化设计势在必行。

1 工艺流程

工业废水处理站的生产废水处理系统主要由格栅井、生产调节池、提升泵、平流沉淀池、回用水池、回用泵及事故池组成。主要用于处理氧化铝厂区内各循环水系统溢流和排污产生的生产废水和厂区收集的初期雨水，处理后的合格水回用于生产工艺。

1.1 传统工艺流程

1.1.1 正常时

生产废水（含初期雨水）—格栅井—生产调节池—提升泵—平流沉淀池—回用水池—提升泵—工艺系统。

1.1.2 事故时

生产废水—事故池—提升泵—格栅井—生产调节池—提升泵—平流沉淀池—回用水池—提升泵—工艺系统。

传统工艺流程中生产调节池、平流沉淀池、生产回用池及事故池均为独立设计。具体布置方案如下：

图1 传统工艺平面图

图2 传统工艺剖面图

传统工艺的布置方案虽然技术成熟，广为应用，但存在占地面积较大的问题；如果将其应用于临海建设或地下水位较浅的氧化铝厂时，则存在水池抗浮难度大、土建施工费用高等问题；同时由于构筑物均为独立单体，则存在设备投资费用高的问题。

1.2 集约化工艺流程

1.2.1 正常时

生产废水（含初期雨水）—格栅井—生产调节池—提升泵—平流沉淀池—回用水池—提升泵—工艺系统。

1.2.2 事故时

生产废水—事故池—生产调节池—平流沉淀池—回用水池—提升泵—工艺系统。

集约化工艺流程中生产调节池与事故池合建，两者之间通过圆闸阀联通，且平流沉淀池建设在事故池顶部。具体布置方案如下。

图3 集约化工艺平面图

图4 集约化工艺剖面图

集约化工艺针对传统工艺存在的诸多问题，从根本上改变了传统工艺的布置形式，节省了总图占地，降低了因占地所造成的土建施工投资；取消了事故池的提升泵，简化了工艺流程。从投产运行情况看，该系统运行安全、稳定。

2 经济效益对比

以国内同类项目、相同处理规模的已建项目为例，进行集约化工艺与传统工艺的经济效益分析，具体内容如下：

2.1 减少土建投资

集约化技术与传统工业废水处理站相比，将平流沉淀池与事故池合建，节省了因地下水造成的水池底板抗浮处理所增加的混凝土配重。由于工业废水处理站的构筑物多为钢筋混凝土结构形式，估算两种布置方案的土建材料用量，材料价格以市场行情及实际经验估算：钢筋混凝土（底板、顶板）按1000 元/ m3计，钢筋混凝土（池壁）按1200 元/ m3计，地基处理按530 元/m3计，针对两工艺的不同之处进行对比，结果如下表所示：

名称 集约化工艺 传统工艺 经济效益钢筋混凝土顶板和底板 240m3 380m3 140m3 14（万元）池壁 170m3 275m3 105m3 12.6（万元）地基处理（沉淀池） 0 46m3 46m3 2.4（万元）提升水泵 0 2 台 2 台 2.2（万元）

与同规模的传统工艺相比，集约化工业废水处理站可节省材料成本约31.2 万元。

2.2 减少地基处理费用

集约化技术与传统工业废水处理站相比，节省了原沉淀池独立建设时导致的土建挖方费用，按机械挖方费用5 元/ m3计，两者经济效益对比结果如下表所示：

名称 集约化工艺 传统工艺 经济效益挖方体积（m3） 12880.9 19980.6 5360.7挖方费用（万元） 6.4 10 3.6

与同规模的传统工艺相比，集约化工业废处理站的土建挖方量节省了约36%。

2.3 减少占地面积

集约化技术与传统工业废水处理站相比，节省了单独建设沉淀池所产生的占地面积，两者经济效益对比结果如下表所示：

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与同规模传统工艺相比，集约化工业废水处理站可节省占地面积约36.9%，节省了土地投资费用。

2.4 节省设备费用

集约化技术与传统工业废水处理站相比，将生产调节池与事故池合建，节省了因事故池水提升所增加的两台提升水泵。

通过以上对比，工业废水处理站集约化技术的特点为：从根本上改变了传统工艺的布置形式，节省了总图占地，降低了因占地所造成的土建施工投资；取消了平流沉淀池的基础开挖，减少了土建的开挖量，降低了土建的施工难度，节约了土建的施工费用；取消了事故池的提升泵，简化了工艺流程。

3 结论

通过上述对工业废水处理站集约化技术与传统技术所做的对比与分析，得出结论：

（1）本工艺采用集约化技术，将生产废水调节池、事故池及平流沉淀池集于一体，节省了工业废水处理站的总体占地，节省出的空间可供生活污水处理站设计使用；

（2）通过将平流沉淀池置于事故池池板上，增加了事故池的整体重量，降低了因水池结构抗浮所产生的费用，充分有效地利用了事故池顶部的无效空间；

（3）取消了平流沉淀池的基础开挖，减少了土建的开挖量，降低了土建的施工难度，节约了土建的施工费用；

（4）通过将事故池与生产废水调节池合建，取消了事故池的提升水泵，节省了系统的设备投资；

（5）集约化技术更适用于占地紧张、地下水位浅及海边建设的氧化铝厂，对于该厂工业废水处理站的设计具有一定的示范性作用。