电渗析法处理氧化铝厂外排废水

文章编号:1009-6094(2004)01-0089-04电渗析法处理氧化铝厂外排废水*刘可鑫,保积庆,肖连生,张启修(中南大学冶金科学与工程学院,长沙410083)摘要:氧化铝厂每日排放大量生产废水,这些废水对环境造成了严重污染,同时也严重浪费了水资源。针对这一问题,本文用电渗析法处理及回收利用氧化铝厂外排废水。试验采用循环式脱盐,试验过程中控制淡水体积是浓水体积的4倍,即废水回收率为80%,分别进行恒压、恒电流操作以及恒压条件下淡水进水线速度对脱盐效果的影响等试验,确定本体系的最佳操作条件。采用100V端电压,控制淡水、浓水进水线速度为5cm/s的条件下,进行3次平行脱盐试验,结果表明试验重复性好,制得的淡水含盐总量低于500mg/L,水质符合氧化铝厂工业用水要求。单位产水量能耗较低,小于1.75kW·h/m3淡水,具有良好的经济效益。关键词:环境工程;电渗析;氧化铝;废水处理;脱盐中图分类号:X703.1文献标识码:A0引言氧化铝厂生产过程需要使用大量的水,同时也产生大量外排废水。国内大型氧化铝厂日外排废水可达4～6万m3,我国这种大型氧化铝厂就有5家,每天总排出废水量多达30万m3。这种废水主要来源于氧化铝生产现场的含碱废液、生产设备冷却水、工厂自备热电厂的生产污水和其他附属单位的生产排水[1]。这些废水除少部分经沉降处理后得以回用外,其余则采用酸中和直接排放,不但严重浪费了水资源,而且对周边河流生态和农业生产造成了严重污染。目前水资源日趋紧张,价格不断上涨,生产废水的排放使氧化铝厂在浪费大量水资源的同时,还要每年支付高额的排污费和污染赔偿费,使其蒙受了严重的经济损失。针对以上问题,各氧化铝厂都进行了生产废水零排放工程的研究[2～5],并建立了一些废水处理工程。这些工程回收水资源主要是靠添加FeSO4、T-1150等絮凝剂沉淀处理废水,处理后的废水,除悬浮物减少,浊度降低外,其他化学成分并没有变化[6]。回收的水资源含盐量高、碱度高,由于水质差,限制了回用范围,有大部分经处理的水难以应用,仍然排放。要进一步扩大利用废水的使用范围,改善回用水的供水水质,就必须进行深度净化处理,而现有的深度处理工艺,如传统离子交换工艺,存在周期长、酸碱消耗量大、产水成本高的缺点,限制了其大规模的扩大应用。本文用电渗析技术对氧化铝厂外排废水进行深度处理回收,电渗析处理氧化铝厂废水工艺先进,经济效益高,处理后的废水含盐量低,可达到氧化铝厂用水标准。1试验1.1试验装置电渗析器采用不锈钢板电极,3361阳膜和3362阴膜,单膜有效面积175mm×350mm,隔板厚0.8mm,电渗析器装20对膜。在电路上有测量电流用的分流器,在膜堆两端插有一对测量膜堆电压用的铂金片。浓水箱、极水箱的容积各为500L,淡水箱容积为1000L。1.2水质分析原水为某氧化铝厂工业外排废水,其水质分析见表1。表1原水水质Table1Wastewaterquality成分NaCaMgFeKAlSiCl-SO2-4HCO-3CO2-3F-总盐量实测计算含量/(mg·L-1)3701720无341.3190.21323.3305.2262.3105.30.511901343.86因为钠盐是此工业废水中主要成份,所以,脱盐过程可将钠盐的含量作为脱盐指标。1.3试验方法采用循环式脱盐,浓水、淡水、极水各自独立循环,用转子流量计计量流量。控制淡水体积是浓水体积的4倍,即淡水收率为80%,同时在出水口取样分析浓、淡水中Na+含量。1.4分析方法用原子吸收法测定各金属元素含量;离子选择电极法测F-含量;硝酸银滴定法测Cl-含量;浊度法测SO42-含量;滴定法测CO42-、HCO4-含量;pH计测pH值。1.5数据处理脱盐率ε计算公式为ε=Cdi-CdoCdi×100%(1)式中Cdi为原水盐浓度,mg/L;Cdo为淡水产水盐浓度,mg/L。单位淡水产水量直流电耗E计算公式为第4卷第1期2004年2月JournalofSafetyandEnvironmentVol.4,No.1Feb,2004*收稿日期:2003-05-14作者简介:刘可鑫(1978-),男,硕士,从事冶金分离科学与工程研究;肖连生(1956-),男,教授,从事冶金分离科学与工程、膜应用技术研究。E=IVtW(2)式中I为电流强度,A;V为膜堆电压,V;t为脱盐时间,s;W为淡水产量,m3。2试验结果和讨论2.1恒压脱盐试验电渗析操作一般要在极限电流密度下进行,本体系极限电流密度经验公式为[7]Ilim=0.01116×Cdi0.974×v0.717其中Cdi=1343.86mg/L,线速度为5cm/s时的极限电流密度为39.43A/m2。本试验所使用的电渗析器的有效面积为0.061m2,所以,极限电流强度为2.42A