活性白土污水的综合治理

李一铷
（化工部第三设计院，安徽 合肥 230022）

摘要：针对活性白土生产工艺落后现状，从环境保护角度提出了切实可行的改进措施；并在治理污水的同时，着重考虑了资源综合利用途径，使治理装置具有较好的环境效益和经济效益。
　　关键词：活性白土；水处理；固液分离；沉降；膜过滤；中和
　　中图分类号：X78
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455(2001)04-0031-02

目前国内活性白土行业生产工艺落后，环保设施不配套，每年向外排放的污水中不仅含酸量较高而且带走大量的白土悬浮颗粒。如东北某厂，活性白土设备生产能力为3×10⁴t/a，实际生产量只有2.2×10⁴t/a左右，每年排放105×10⁴t/a污水，随污水带走约7000t白土悬浮物（产品）和9500t酸（折合成硫酸）。这不仅严重污染环境而且给企业造成重大的经济损失。

1 污水治理工艺思路

1.1 生产现状及存在问题
活性白土生产现状的工艺流程如图1。

原料膨润土加硫酸、水进行活化反应，生成的活性白土和母液混合物中含H2SO₄为3％～4％，进入水洗塔水洗，使排出的大颗粒白土的酸含量≤0.2％，然后去干燥、研磨成活性白土产品。母液中未洗出的小颗粒白土悬浮物随母液一起进入水洗池进一步反复水洗，将小部分酸含量≤0.2％的白土颗粒分离出来，大部分被排出的污水所带走。
该工艺的主要缺陷是：水洗效率低、洗水耗量大、污水排量大，造成水资源浪费；由于水洗效率低，白土产品流失量大（约三分之二产品被带走）；污水的pH1～3、SS8000～1000mg/L，严重超标，对环境造成严重污染；由于产品流失，造成资源浪费，严重影响企业的经济效益。
1.2 工艺过程改进
1.2.1 反应浆液直接过滤
将活化反应后的浆液进行固液分离，分离后的白土滤饼再去洗涤回收，可将原工艺流失的白土的90％回收，不仅提高了活性白土的回收率，而且可大大减少洗水用量。
本工艺选用连续水平带式真空过滤机进行固液分离，该过滤机即使在较高温度（100～120℃）下，其材质局部更换后仍可耐酸腐蚀，而且滤饼可在过滤作业的同时进行连续水洗，降低白土产品的酸含量，最大限度地减少后续工序的洗水耗量。
反应料浆经固液分离后排出的母液主要成分如表1。

表1 母液主要成分 成分 Al³⁺ Fe³⁺ Fe²⁺ Mg²⁺ H₂SO₄ H2SiO₃ 重量百分数 0.56 0.24 0.06 0.19 4.01 0.10

其中Al₂(SO₄)₃·18H₂O占7％左右，该母液是一种良好的水处理剂；另外，该母液还可以作为生产Al₂(SO₄)₃小的原料。
1.2.2 水洗塔溢流液进行沉降浓缩
水洗塔溢流液含白土悬浮物2％～3％，为了提高白土收率，将溢流液中悬浮物沉降浓缩后再去水洗池，使进水洗池的白土浓度达10％～20％，提高10倍左右。这样，可大大提高水洗效率，使原来流失的白土90％得以回收，同时，使排水中SS大大降低。

2 污水治理工艺

活性白土生产工艺经以上措施改进以后，流失的白土得到回收，产量增加，成本降低，可使企业的效益大为改观，但排放污水的pH仍然超标，须经处理才能排放。处理工艺分中和及过滤两个步骤。
2.1 中和
水洗池溢流排水的pH为2～3，本工艺采用石灰为中和剂，虽然中和后产生大量石膏渣，但由于运行成本比用NaOH中和低（只有NaOH中和费用的1/5～1/6），故选用石灰作中和剂。中和后产生的乳浊液含CaSO₄·2H₂O、Fe(OH)₃、Fe(OH)₂、Al(OH)₃及CaSiO₃等沉淀物，经过滤，使SS进一步降低，达到排放标准。
本工艺采用分级槽式中和器，其特点是中和剂与污水混合充分，由于各级都有机械搅拌，反应强度大，中和完全，效率较高。
2.2 中和液的过滤
本工艺通过现场中试筛选，确定选用膜过滤进行固液分离，膜过滤的特点是表面过滤，滤膜薄而光滑，阻力很小，膜的孔径为0.1～1μm，小于SS的粒径，过滤后的SS被截留在膜表面上，不会堵塞孔道。所以，过滤效率高，反冲洗容易，操作简便，自动化程度较高，滤液中SS含量≤50mg/L，大大低于国家排放标准，可回用作水洗水。过滤后产生的污泥含水率约80％，再经板框压滤后含水50％，干基含CaSO₄、Fe(OH)₃、Fe(OH)₂、Al(OH)₃等，经砖厂鉴定可作制砖原料，产生一定的经济效益。

3 工艺改进及污水治理流程

综上所述，针对目前国内的落后工艺进行改进并增加了后续污水治理工艺，其总的工艺流程如图2所示。

首先，从反应釜出来的料浆送到连续水平真空带式过滤机进行固液分离，分离出的母液流到母液槽，用泵送至厂外综合利用。滤饼及滤布洗水流入再浆槽，再加部分洗水进行稀释，稀释后的物料送至水洗塔上部，较大颗粒的白土下沉到塔底加水洗涤，使酸含量≤0.2％，作为半成品从底部排出；上部的溢流液含2％～3％的小颗粒白土悬浮物自流到沉降槽上部。在沉降槽中，白土悬浮固粒逐步下沉到槽的下部浓缩段，上清液从上部溢流口排出；槽底排出的浓液进到水洗池，分阶段反复进行水洗，使含白土悬浮粒子的浓液酸含量≤0.2％，作为半成品排出水洗池，用浆液泵打至干燥、磨粉工序。水洗过程排出的溢流液呈酸性，含有少量SS，不能直接排放，需进行中和；另外，沉降槽上部溢流液同样需中和处理。生产过程中这两股含酸污水的中和是在分段槽式中和器中进行，采用石灰乳作中和剂，中和产生的乳浊液用泵打到膜过滤器进行固液分离，过滤过程为连续自动操作。经过滤后的清液含SS＜50mg/L，去回水槽，打回装置定向回用或排放。过滤器下部排出的浓浆渣含水80％左右需用板框压滤机进一步干化后外运至砖厂，做制砖原料。

4 经济技术指标

我院在承担东北某厂活性白土污水治理设计的同时，对原生产工艺进行了改进，使活性白土产量由原来的2.2×10⁴t/a提高到3×10⁴t/a。
现将主要技术经济指标列述于下。
4.1 处理水量、水质及回收白土量
4.1.1 处理水量、水质
处理水量：3500t/d
　　处理前、后水质见表2：

表2 处理前、后水质 时间 pH SS/(mg·L^-1) COD/(mg·L^-1) 石油类/(mg·L^-1) NH3-N/(mg·L^-1) 处理前 1～3 8000～10000 23～29 5～8 2～4 处理后 6～9 ＜50 20 2 3

　　回收活性白土量7200t/a。
4.2 原材料及动力消耗
　　石灰（折100％CaO）：5000t/a
　　过滤膜：200m²/a
　　电耗：2.6×10⁶kWh/a
4.3 投资及成本
　　工程总投资：1600万元
　　回收活性白土成本：790元/t（售价 1050元/t）
　　处理污水成本：2.6元/t
　　综合利用价值见表3。

表3 综合利用价值 序号 项目 价值/万元 备注 1 活化母液 355 水处理剂 2 回用水 65 洗涤水 3 回收白土 756 产品 4 中和泥渣 待定 红砖原料 5 减少排污费 35.7 合计 1211.7

作者简介：
李一铷（1938～），男，教授级高工。