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1、氧化铝循环水处理工艺的探讨1 前言之所以在循环水前冠以“氧化铝”三个字，是因为国内氧化铝行 业的循环水普遍存在着：高温 - 影响冷却效果，高碱增加碱耗， 高悬浮物容易结垢的三大难题， 有别于其他行业的循坏水。 一般 循环水只具备上述“三高” 中的两高，所以用水质稳定方法能使循环 水良性循环， 而氧化铝循环水的水质稳定， 国内目前还没有成熟的办 法。2 氧化铝循环水特点和现状氧化铝循环水的服务对象是烧成，蒸发，赤泥洗涤，氢氧化铝洗 涤，脱硅等工序，用于冷却。真中蒸发工序用水占全部水量的6070。氧化铝循环水特点的具体表现是：高温：循环上水温度达35-45 C,循环下水温度达 45-58 C;高碱
2、：PH=11-12最高PH=14 高悬浮物：SS=400-600mg/l，最高达5000mg/l，低硬度：一般为7.514（CaCO3）mg/l, 最小为 0。而且因为氧化铝循环水和氧化铝生产 朕系特别紧密，停水意味着停产。氧化铝生产的连续性很强，所以， 除非万不得己， 一般不安排停产。 就是说靠停水大检修来解决循环水 中的问题，不符合生产实际。目前的生产形势是：国内氧化铝商品每 年缺口约100万吨，各氧化铝厂都在努力提高自己的产量， 生产要求 循环水发挥出更大的作用，可是，循环水的水质得不到彻底改善，只 能使结垢等问题越来越严重，一边要求提产，一边作用越来越小，所 以，氧化铝循环水己成为提产
3、道路上的一只“拦路虎”。上述水质特点，造成循环上下水管道结垢严重，山西铝厂投产10余年来，上水管最厚的结垢40mm以上，下水管道最厚的结垢达 150mn以上，下水管道断面己成“卵形”；阀门闸板及闸板槽，阀杆 皆被垢厚厚的裹着，任凭操作机构扳坏，阀杆变弯，阀门也纹丝不动； 冷却塔上的水泥格板填料上也结垢严重， 个别孔眼己被堵死，孔眼面 积缩小30%，降温效果很差；悬浮物（主要是料浆，灰尘，赤泥） 大量沉积在调节池内，冷却塔下，调节池积泥体积己达调节池全部体 积的60-70%,可调节的体积骤减；冷却塔下的“搭盆”深1.8m,不出三个月，便被泥积满。由于结垢使循环下水管道输水量减少，（上水管道还表现
4、不明 显），检查井内水位普遍上升，水力坡度代替了设计坡度，管道全线 水位升高，上游管段流速降低，结垢加快。历次垢样分析见表1。表1循环水系统垢样分析（% ）时间取样地点八、AI2O3Fe2O3CaOMgoNa2OSiO2灼碱其他91.3澄清池46.320.0812.851.631.20 35232.69壁91.3冷却塔配水槽53.250.345.671.53.78 32273.1993.4回水管内40.41.5151.98 1.11 1.：36 36.0993.4冷却塔配水槽58.60.752.750.90 C.36 1.70 33.1498.1塔下沉渣13.316.5333.291.5516
5、.9 2.8.32综合氧化铝循环水的种种问题，分析其根本原因有二，一是系统 中有大量悬浮物（指矿浆，赤泥）存在；二是系统中有高碱度存在。碱法生产氧化铝，就是用碱（NaO战NaCO）处理铝土矿，使矿 石中的氧化铝和碱反应制成铝酸钠溶液。铝酸钠溶液经分解析出氢氧 化铝，氢氧化铝再经过脱水，即可获得氧化铝。由于循环水在蒸发末 效的冷凝器（氧化铝行业习惯称之为水冷器）中与循环母液中的含碱 水蒸汽直接接触，所以循环水中含碱在所难免。另外，在赤泥洗涤工 序中常用一部分循环上水洗涤赤泥， 减少赤泥的附液损失，这种做法 倒可以保持循环水中的含盐量在一定的水平上。可见氧化铝循环水中结垢主要有两个原因， 一是含悬
6、浮物，二是 含碱。而含碱是必然的，碱又是溶解物质，不易被分离。所以说减缓 循环水系统结垢的首要手段和目标是去除循环水中的悬浮物。3 推荐的氧化铝循环水处理流程也许是受对氧化铝循环水认识的局限， 设计时对氧化铝循环水中 的悬浮物指标放的太宽，指标定的太低，设计循环上水悬浮物含量 130mg/1，碱度100mm/l。实践证明，氧化铝循环水管道结垢的一个 重要原因就是悬浮物控制不严， 水中悬浮物含量太高， 致使大量的含 铝化合物粘结在管壁上，加速、加重了管道结垢。对于大多数城市下 水来讲，其悬浮物含量也不过150-300mg/L。笔者认为：氧化铝循环 水和钢铁企业的循环水是有联系的， 过去也属一个部
7、门， 氧化铝循环 水的水质特点和钢铁企业中高炉煤气洗涤， 转炉除尘洗涤及轨浊循环 水相近，其去除的主要对旬都是悬浮物，主要区别是：前者水中的悬 浮物多是氧化铁皮，氧化钙煤渣，二氧化硅等；后者水中的悬浮物多 是氧化钙、氧化铝，二氧化硅。可是，氧化铝循环水处理工艺的研究 与发展已明显落后于钢铁企业。 钢铁企业一般采用沉淀分离的方法将 县浮物分离处理，高炉，转炉多采用平流沉淀池，轨钢浊循环水多采 用旋流沉淀并增加过滤工艺， 而且对循环上水的悬浮物指标控制比较 严格，（如表2）浊循环水的悬浮物也控制在60-100mg/l，经常，v 60mg/k。化工行业的循环水中的悬浮物一般也控制在 50mg/l。补
8、充 水经处理后悬浮物很低的水补入系统中， 若氧化铝循环水只采用旁路 处理，不能彻底去除悬浮物，处理后的悬浮物指标又定的过低，势必 造成循环水中的悬浮物浓度过高。 为此，笔者提出了如下的工艺流程。 如图 1表2各钢铁企业循环上水的悬浮物（mg/l）首钢咼炉宝钢转炉上钢二厂转炉上钢三厂转炉宝钢咼炉武钢热轨宝钢线材47602710337.55060苏冕洗瀝 脱 旌% 凌奥空降魁|4壕紳图I推荐的飯化铝循环水处程工艺流程上述流程结合了十多年的生产实践， 参考了兄弟单位的经验，流 程中没有复杂的构筑物，简单方便，针对性强，符合实际。4对工艺流程的几点说明 4.1予沉工艺烧成窑周围有大量灰尘侵人循环回水中
9、， 赤泥洗涤，氢氧化铝洗 涤等工序，免不了有料浆溢出，叶滤工序有冲洗地面的水，上述回水 若没有予沉措施，会使循环回水中悬浮物短时间升高几倍甚至几十 倍，所以，应该在上述工序的循环回水进入下水道前， 先搞一次予沉, 既“清浊”分流，把悬浮物截留在源头。只允许含悬浮物很少的上清 液进入下水道，如设旋流沉淀池，异向流斜板沉淀池，将沉淀池底流 放出来的污泥就近回收。这样做，可大大降低下水道的结垢速度，也能减轻循环水后续处理的负担，还能减少氧化铝的流失。赤泥回水在赤泥堆场沉淀过程中， 因短流，异重流现象使赤泥回 水中的悬浮物经常在 200 1000mgl 之间，最高达 10gl ，象这 么高的悬浮物很有
10、必要在堆场附近设一级沉淀工艺， 将悬浮物有效地 去除，只回用上清液，保证悬浮物在 50 100mg/l ，沉下来的泥就近 返回堆场，也是一种予沉的做法。4.2 计量槽由于循环水中悬浮物太高，结垢性又强，孔板流量计，电磁流量 计，超声波流量计，阿牛巴流量计，涡街流量计在该系统中几乎无法 使用，而采用流量堰，如巴氏计量槽却不失为一种有效的办法，即使 结垢可以及时清理。 所以本工艺中在沉淀地前搞一次计量， 为补充水 （另外计量）和赤泥回水（可用三角堰计量）汇入回水后，计算混合 比，监视沉淀池的负荷提供依据。 而在冷却塔下来进冷水泵前再搞一 次计量，为计算冷却塔蒸发量， 循环上水量提供依据， 加上水质
11、分析， 整个处理工艺处于定量控制之中。而且，控制过程并不复杂。4.3 快速混合工艺在新水（自来水）或池泥回水补入沉淀池前，采用机械混合或者 管道混合器快速混合。这样的理由是：首先，补水中的硬度当量值远 远小于循环水中的碱度当量值，软化反应很完全，保证软化效果。真 次，现代混凝理论和实践证明 4加强加药后的高梯度瞬时混台， 在极短时间内、 形成对初始颗粒碰撞积聚所需要的水流结构， 便于药 剂在水中迅速均匀扩散， 为凝聚剂创造适宜条件。 快速混合后回水很 快进入平流沉淀池， 水流由紊流状态骤然变为层流状态， 为絮体沉淀 创造了条件，悬浮物便迅速沉降，有利于提高去除率。当然，还可以在沉淀池前考虑加药
12、措施， 如高聚合度的无机絮凝 剂对高PH高悬浮物的沉淀有很好的强制作用。同时，鉴于水中悬 浮物的粘结性， 建议搞机械搅拌或压缩空气搅拌， 因为氧化铝厂有压 缩空气用来搅拌沉降槽，压缩空气来源比较方便。4.4 采用平流沉淀工艺 山西铝厂生产废水处理站采用的工艺流程是平流沉淀后加斜板 沉淀，废水水质和循环下水相类似，见表 3，表 4。分析其沉淀过程 类似加药沉淀， 主要是水中有大量的含铝化合物存在， 废水在下水道 中己开始分层沉淀。经过近三年的运行，比较稳定。除了出水悬浮物 有待进一步降低外，处理站内没有发现堵塞和构筑物大量结垢现象， 而现有的氧化铝循环水处理站内的澄清池， 三角配水槽的出水孔 1
13、00直径）、回流窗口、三角出水堰、排空管内、排泥管内到处挂着 垢层，堵塞很频繁，给运行带来困难。而百澄清池为旁路处理，不能 彻底的去除水中悬浮物， 系统耐冲击能力差。 这几年钢铁企业的先进 做法是循环回水 100经过沉淀处理。而平流沉淀池耐冲击负荷，对 悬浮物浓度的变化适应性强， 氧化铝循环水经常遭受生产不正常时的 “跑浑”干扰， 几小时之内悬浮物上升以百分比浓度计，真它池型耐 冲击就差些。因此，推荐采用大面积，大体积的平流沉淀池，操作简 便，效果稳定，缓冲能力强，兼有调节水量的功能。现有的调节池因 为停留时间短，排泥功能差而被泥困扰。表3生产废水处理站水质分析（mg/l）进 水SS率出 水S
14、S进水含量出水含盐量硬度碱度总铁AlCaMgClPHSS去除777872536226460542 ().02860.02141871189%表4氧化铝循环水水质统计数字(mg/l)悬浮物硬度总铁AlSiO2PH含盐量400-60025-8014-35800-250020-3011-122000-60005 现场管理方面的几点建议循环水的流程是一次系统工程，除改善处理站内的设施，现场管 理也很主要，具体如下：5.1集中补水在循环水系统中避免多点补水，尤其是禁止补新水。 因为水中含碱，一遇新水则立 即发生软化反应，产生 CaCO沉淀。 现场调查时发现：凡是有新水排入循环水的管段，结垢则严重。本流程
15、推荐集中在平流沉淀池前补水，可使CaCO在沉淀池中沉淀而后 被去除。5.2 封闭部分检查井检查并就是人孔（ manhole ）。在氧化铝生产现场，从检查井内 掉进回水管道内的杂物有：砖块、石块、编织袋（成品袋、碱袋）， 破井盖、树枝等。这些杂物体大且重，不易被水冲走，使水流受阻。 流速减缓、结垢和沉积加剧。为此，建议在容易排进杂物的地段，有 选择地封闭部分检查井，做好隐蔽记录，以备检修时用。可有效地防 止杂物泄入。谓之“扎紧篱笆”。5.3 蒸发不合格水要回收利用 所谓蒸发不合格水是指来自蒸发器的蒸汽凝结水中含碱量超标， 不能回用到电站锅炉中的那一部分水。 这部分水实际造价相当高， 据 测算高于 5 元吨。在生产现场，因为回用已不可能，所以常常排至 循环下水中。笔者调查中发现：蒸发不合格水占其总量的比例相当大， 约 40-60 ，所以建议设计或改造时
