李一銣
（化工部第三設計院，安徽 合肥 230022）

摘要：針對活性白土生產工藝落后現狀，從環境保護角度提出了切實可行的改進措施；并在治理污水的同時，著重考慮了資源綜合利用途徑，使治理裝置具有較好的環境效益和經濟效益。
　　關鍵詞：活性白土；水處理；固液分離；沉降；膜過濾；中和
　　中圖分類號：X78
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455(2001)04-0031-02

目前國內活性白土行業生產工藝落后，環保設施不配套，每年向外排放的污水中不僅含酸量較高而且帶走大量的白土懸浮顆粒。如東北某廠，活性白土設備生產能力為3×10⁴t/a，實際生產量只有2.2×10⁴t/a左右，每年排放105×10⁴t/a污水，隨污水帶走約7000t白土懸浮物（產品）和9500t酸（折合成硫酸）。這不僅嚴重污染環境而且給企業造成重大的經濟損失。

1 污水治理工藝思路

1.1 生產現狀及存在問題
活性白土生產現狀的工藝流程如圖1。

原料膨潤土加硫酸、水進行活化反應，生成的活性白土和母液混合物中含H2SO₄為3％～4％，進入水洗塔水洗，使排出的大顆粒白土的酸含量≤0.2％，然后去干燥、研磨成活性白土產品。母液中未洗出的小顆粒白土懸浮物隨母液一起進入水洗池進一步反復水洗，將小部分酸含量≤0.2％的白土顆粒分離出來，大部分被排出的污水所帶走。
該工藝的主要缺陷是：水洗效率低、洗水耗量大、污水排量大，造成水資源浪費；由于水洗效率低，白土產品流失量大（約三分之二產品被帶走）；污水的pH1～3、SS8000～1000mg/L，嚴重超標，對環境造成嚴重污染；由于產品流失，造成資源浪費，嚴重影響企業的經濟效益。
1.2 工藝過程改進
1.2.1 反應漿液直接過濾
將活化反應后的漿液進行固液分離，分離后的白土濾餅再去洗滌回收，可將原工藝流失的白土的90％回收，不僅提高了活性白土的回收率，而且可大大減少洗水用量。
本工藝選用連續水平帶式真空過濾機進行固液分離，該過濾機即使在較高溫度（100～120℃）下，其材質局部更換后仍可耐酸腐蝕，而且濾餅可在過濾作業的同時進行連續水洗，降低白土產品的酸含量，最大限度地減少后續工序的洗水耗量。
反應料漿經固液分離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 重量百分數 0.56 0.24 0.06 0.19 4.01 0.10

其中Al₂(SO₄)₃·18H₂O占7％左右，該母液是一種良好的水處理劑；另外，該母液還可以作為生產Al₂(SO₄)₃小的原料。
1.2.2 水洗塔溢流液進行沉降濃縮
水洗塔溢流液含白土懸浮物2％～3％，為了提高白土收率，將溢流液中懸浮物沉降濃縮后再去水洗池，使進水洗池的白土濃度達10％～20％，提高10倍左右。這樣，可大大提高水洗效率，使原來流失的白土90％得以回收，同時，使排水中SS大大降低。

2 污水治理工藝

活性白土生產工藝經以上措施改進以后，流失的白土得到回收，產量增加，成本降低，可使企業的效益大為改觀，但排放污水的pH仍然超標，須經處理才能排放。處理工藝分中和及過濾兩個步驟。
2.1 中和
水洗池溢流排水的pH為2～3，本工藝采用石灰為中和劑，雖然中和后產生大量石膏渣，但由于運行成本比用NaOH中和低（只有NaOH中和費用的1/5～1/6），故選用石灰作中和劑。中和后產生的乳濁液含CaSO₄·2H₂O、Fe(OH)₃、Fe(OH)₂、Al(OH)₃及CaSiO₃等沉淀物，經過濾，使SS進一步降低，達到排放標準。
本工藝采用分級槽式中和器，其特點是中和劑與污水混合充分，由于各級都有機械攪拌，反應強度大，中和完全，效率較高。
2.2 中和液的過濾
本工藝通過現場中試篩選，確定選用膜過濾進行固液分離，膜過濾的特點是表面過濾，濾膜薄而光滑，阻力很小，膜的孔徑為0.1～1μm，小于SS的粒徑，過濾后的SS被截留在膜表面上，不會堵塞孔道。所以，過濾效率高，反沖洗容易，操作簡便，自動化程度較高，濾液中SS含量≤50mg/L，大大低于國家排放標準，可回用作水洗水。過濾后產生的污泥含水率約80％，再經板框壓濾后含水50％，干基含CaSO₄、Fe(OH)₃、Fe(OH)₂、Al(OH)₃等，經磚廠鑒定可作制磚原料，產生一定的經濟效益。

3 工藝改進及污水治理流程

綜上所述，針對目前國內的落后工藝進行改進并增加了后續污水治理工藝，其總的工藝流程如圖2所示。

首先，從反應釜出來的料漿送到連續水平真空帶式過濾機進行固液分離，分離出的母液流到母液槽，用泵送至廠外綜合利用。濾餅及濾布洗水流入再漿槽，再加部分洗水進行稀釋，稀釋后的物料送至水洗塔上部，較大顆粒的白土下沉到塔底加水洗滌，使酸含量≤0.2％，作為半成品從底部排出；上部的溢流液含2％～3％的小顆粒白土懸浮物自流到沉降槽上部。在沉降槽中，白土懸浮固粒逐步下沉到槽的下部濃縮段，上清液從上部溢流口排出；槽底排出的濃液進到水洗池，分階段反復進行水洗，使含白土懸浮粒子的濃液酸含量≤0.2％，作為半成品排出水洗池，用漿液泵打至干燥、磨粉工序。水洗過程排出的溢流液呈酸性，含有少量SS，不能直接排放，需進行中和；另外，沉降槽上部溢流液同樣需中和處理。生產過程中這兩股含酸污水的中和是在分段槽式中和器中進行，采用石灰乳作中和劑，中和產生的乳濁液用泵打到膜過濾器進行固液分離，過濾過程為連續自動操作。經過濾后的清液含SS＜50mg/L，去回水槽，打回裝置定向回用或排放。過濾器下部排出的濃漿渣含水80％左右需用板框壓濾機進一步干化后外運至磚廠，做制磚原料。

4 經濟技術指標

我院在承擔東北某廠活性白土污水治理設計的同時，對原生產工藝進行了改進，使活性白土產量由原來的2.2×10⁴t/a提高到3×10⁴t/a。
現將主要技術經濟指標列述于下。
4.1 處理水量、水質及回收白土量
4.1.1 處理水量、水質
處理水量：3500t/d
　　處理前、后水質見表2：

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

　　回收活性白土量7200t/a。
4.2 原材料及動力消耗
　　石灰（折100％CaO）：5000t/a
　　過濾膜：200m²/a
　　電耗：2.6×10⁶kWh/a
4.3 投資及成本
　　工程總投資：1600萬元
　　回收活性白土成本：790元/t（售價 1050元/t）
　　處理污水成本：2.6元/t
　　綜合利用價值見表3。

表3 綜合利用價值 序號 項目 價值/萬元 備注 1 活化母液 355 水處理劑 2 回用水 65 洗滌水 3 回收白土 756 產品 4 中和泥渣 待定 紅磚原料 5 減少排污費 35.7 合計 1211.7

作者簡介：
李一銣（1938～），男，教授級高工。