简谈电解铝厂初期雨水的收集、处理及利用

杨道贵，张永风，晋昭银

（云南云铝海鑫铝业有限公司，云南 昭通 657000）

0 引言

为实现碳达峰、碳中和的目标，电解铝厂作为大型工业企业以降低能耗、节约资源、减少碳排放量为发展目标，将企业建设成花园式绿色工厂。水资源的利用在电解铝生产过程中占有重要地位，而雨水资源作为一种比较干净、直接、经济的水源,它的回收利用在电解铝生产过程中起着极为关键的作用，按照《室外排水设计标准》（GB50014-2021）1.0.4条规定：“对水体保护要求高的地区，可对初期雨水进行截流、调蓄和处理”，电解铝厂配套建设了初期雨水收集利用系统。

1 初期雨水收集利用系统

电解铝厂建设期间根据厂区实际面积对雨水量进行预测，分析雨水所含杂质、成分，按照雨水回用的水质、水量要求,确定雨水收集利用系统建设规模，选择合适的处理工艺。最终确定的初期雨水收集利用系统包含雨水沟、泥沙沉降池、过滤格栅、升降闸门、雨水收集池、事故应急池、处理系统、回用水系统等。

泥沙沉降池的作用是将雨水冲刷下的泥沙进行初步沉淀过滤，过滤格栅将雨水中漂浮物（树叶、杂草等）进行拦截，避免水管、水沟堵塞。

雨水收集池按照《室外排水设计标准》（GB50014-2021）5.14.6规定：“用于雨水利用的雨水调蓄设施的设计应根据降雨特征、用水需求和经济效益等确定有效容积。”电解铝厂按照初期雨水量、回用水量需求、雨水收集池排空时间等指标，建设符合条件的雨水收集池。初期雨水量根据历史最大暴雨前10到15分钟的降雨量和汇水面积来计算，其计算公式如下:

式中:Q为初期雨水量； Qs 为10到15分钟的降雨量，F为雨水汇水面积。

雨水处理系统的工艺为“混凝沉淀过滤+活性炭过滤”，该系统由提升泵、加药装置、一体化净水装置、中间水池、活性炭过滤装置、污泥池、清水池等组成。

2 初期雨水收集

根据大雨和小雨的情况不同，距离雨水池的远近不同，雨水在地面冲刷后进入雨水收集池的时间长短不一致，初期雨水的收集时间应该按照厂区最远点雨水流至雨水收集池为基准，至少再延长5分钟确定。

因此，电解铝厂经统计当地降雨量、计算雨水流至收集池的时间，规定雨水收集池至少收集厂区下雨时前30分钟的雨水，并保证雨水收集池的水位不超过安全液位。还要求收集到的雨水应在规定时间内处理完毕，保证雨水收集池有足够的空间为下次雨水做好收集准备。若前后两场雨的间隔时间不超过12小时，则根据雨水收集池的剩余容积决定是否继续收集，因前后两场雨间隔时间短，地面污染物几乎被前一场雨水冲刷完，没有必要再进行收集。

3 初期雨水处理

收集的雨水经提升泵抽取，进入一体化净水装置处理，加药装置按要求配比浓度约为0.1%的助凝剂和浓度约为4.2%的混凝剂，由计量加药泵注入一体净水装置内。计量加药泵根据当前雨水水质情况调节投加药量，保证净水装置沉淀区出水清澈、无细小矾花、能看到斜管填料。雨水经一体化净水装置初步处理后进入中间水池，由提升泵打至活性炭过滤器过滤，过滤后的雨水进入清水池。一体化净水装置和活性炭过滤器正常工作一段时间后，进入反冲洗程序，将沉淀物和过滤出的杂质反冲洗到污泥池，经污泥池再次沉淀后，由压滤机将污泥进行脱水压缩处理。

活性炭过滤器由A罐和B罐组成，运行过程中，如A罐处于过滤运行状态，则B罐在备用或反冲洗状态，当A罐运行到设定时间后，则启动运行B罐进行过滤，A罐进入反冲洗程序。在时间设定上，反冲洗时间远远比过滤时间短，因活性炭过滤出的杂质在反冲洗作用下，很快就去除干净。

经处理后的雨水，其化学需氧量（COD）、生 化 需 氧 量（BOD5）、悬 浮 物（SS）、石 油类、总氮、总氨等均达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）要求，完全符合电解铝生产回用要求。

4 初期雨水利用

电解铝厂生产规模较大，员工较多，满足生产和生活用水条件，每年需要取用几十万立方的水资源，主要用于生产所需的循环冷却水、生活用水和其他用水。工程建设用水、生活厕所用水和厂区绿化用水，这部分水资源的消耗占整个取水资源的95%以上。

对厂区雨水收集并处理后存储于清水池，经回用水泵加压后分别供送于生产车间和绿化管网，用于生产循环冷却水的补水和绿化用水。经统计，每年电解铝厂回收利用的雨水超30万立方。

5 电解铝厂初期雨水收集利用的特点

5.1 面广量大

电解铝厂占地面积广，地势差明显，将初期雨水收集池建设在厂区地势最低点，能收集整个厂区140万平方米的地面雨水及所有车间、厂房、住宿等屋面雨水。厂区建设完善的雨水管线及雨水沟，厂房屋面全部采用轻质屋面，雨水能全部流入雨水沟集中收集。

5.2 利用程度高，实现零排放

常年降雨量很少的地区，电解铝厂建设雨水收集系统能收集全年整个厂区所有雨水，经处理后全部回用于生产补水、施工用水及绿化用水，雨水利用程度达到100%，完全实现零排放，取得了较高的经济效益和生态效益。

5.3 自动化程度高

电解铝厂雨水收集系统的管理为无人值守模式，建有一套远程控制系统，能实现远程监控、操作和数据采集。当需要启动整改雨水收集系统运行时，只需在控制系统内点击一键启动，则整个系统便会按照工艺流程依次启动相应设备运行。运行过程中还可以利用视频监控随时查看各个设备的运行情况，对整个系统进行实时巡视检查。收集池闸门的开启、关闭不需要到现场手动操作，能远程操控，当闸门开到位或关到位后自动停运，并显示位置情况。

6 结束语

综上所述，电解铝厂对厂区初期雨水的收集处理和利用，不仅减少了对常规水资源的取用、节约生产成本、消除因雨水导致的环境问题，还是增加可用水资源、缓解水资源短缺的有效措施，为电解铝厂的绿色发展提供了有力保障，是实现碳中和、碳达峰的重要措施。