摘要：赤泥作为铝土矿生产氧化铝过程中的碱性固体废弃物，在长期的堆存过程中会产生含有高碱性物质、重金属离子等多种污染物的赤泥渗滤液，需要处理达标排放，以免对生态环境造成影响。本文分析了赤泥渗滤液的来源与特性，系统探讨了中和法、膜分离法、氧化法等多种赤泥渗滤液处理技术的原理及工艺，并提出减少渗滤液产生的措施以及混凝沉淀—生物处理联合工艺的技术方案。该方案综合考虑了渗滤液特性，能有效去除多种污染物，在环境与社会效益方面均具有显著价值。

　　关键词：赤泥渗滤液；处理现状；处理技术；优化对策

　　随着氧化铝产业的不断发展，赤泥的产量日益增加。赤泥作为铝土矿生产氧化铝的固体工业废渣，其储存与处理成为一大难题。我国赤泥的堆存量已超过12亿吨，且其含有高碱性物质、重金属离子等复杂成分，在长期露天堆存过程中，受雨水及地下水影响产生的渗滤液同样具有极大的环境威胁性。某氧化铝厂关停后，赤泥渗滤液无法返回生产流程，必须经过处理达标后才能排放。因此，深入研究赤泥渗滤液的特性、探索有效的处理技术及优化对策具有极为重要的现实意义。本文针对某厂赤泥的来源与特性，剖析赤泥渗滤液的组分及理化性质，分析各类处理技术，联系实际提出相应的优化方案，为解决某厂赤泥渗滤液污染问题提供科学的理论支持与可行的实践方案，以实现环境保护与资源可持续利用的目标。

　　1赤泥渗滤液特性分析

　　1.1赤泥的来源和特性

　　赤泥是铝土矿在生产氧化铝的过程中副产的碱性固体废弃物，其外观为红色，因此称为赤泥。目前氧化铝的提取主要有烧结法、拜耳法及烧结法和拜耳法联合三种工艺。其中拜耳法的所需的能耗较低，且提取的氧化铝的品质更好，因此被广泛应用于氧化铝的提取工艺。

　　拜耳法生产氧化铝的工艺流程：首先往铝土矿中加入碱性物质NaOH或者Na2CO3，使氧化铝从铝土矿中溶出，溶出的氧化铝在高温高压的条件下转化成NaAlO2溶液。铝土矿中杂质铁和大量的硅质成分不参与反应，以固相直接进入残渣。因残渣中含有较多Fe2O3，且Fe2O3呈现红色，因此这些残渣成为赤泥。NaAlO2溶液经过分解和分离后得到Al（OH）3溶液，Al（OH）3溶液经过沉降、分离及焙烧后得到氧化铝产品。在此生产工艺流程中，赤泥的碱性来源于添加的药剂，如研磨阶段加入的石灰，高压溶出阶段加入的烧碱等。

　　每生产1吨的氧化铝伴随着1吨～2吨赤泥产生。近十年来我国赤泥产生量呈上升态势，仅2023年就产生赤泥约1.07亿吨。目前，赤泥的储存方式为主要由湿法堆存和干法堆存。湿法堆存是将未经处理的赤泥泥浆用大坝堆存，经过长时间的自然沉降后将残渣与残液分离。干法堆存则是将赤泥泥浆脱水后再用大坝堆存。由于赤泥中含有高碱性物质和重金属，化学成分复杂。赤泥中含有的碱性物质可分为可溶性碱和化学结合碱。可溶性碱包括NaOH、Na2CO3、Na[Al（OH）4]、KOH、K2CO3等，这部分碱易于溶于水中。结合碱多存在于赤泥难溶固相中，如方钠石、钙霞石等，由于存在一定的溶解平衡，这部分碱较难除去。

　　1.2赤泥渗滤液的来源和特性

　　在长期露天堆存的过程中，赤泥受雨水和地下水的影响会淋滤出大量浸出液。某氧化铝厂关停之前，赤泥堆场周边各处的渗滤液全部送至赤泥堆场回水池，统一收集后用于氧化铝厂生产不外排，不仅可以降低生产成本，而且可以避免赤泥渗滤液对环境的污染。氧化铝厂关停后，赤泥渗滤液无法返回氧化铝生产流程再次使用，含大量污染物的赤泥渗滤液必须通过合理处理手段达到排放标准后才能排放。其中含有大量的碱性物质和重金属离子，pH值超过14，S2-和COD、氨氮远超地表水Ⅳ类标准，需要进行处理达标后再进行排放。

　　2赤泥渗滤液处理技术分析

　　2.1高碱度渗滤液处理技术

　　赤泥渗滤液本身腐蚀性较强，不仅会腐蚀管渠和构筑物，直接排出到自然环境中渗入土壤，会改变土地的pH，破坏土壤的理化性质，造成土壤碱化，影响农作物正常生长。由于大多数微生物在极端碱性环境下难以生存和发挥代谢功能，所以在进行生物处理之前，必须先通过中和等预处理手段调节pH值，使其处于微生物能够适应的范围（6.5～8.5），否则会抑制微生物的活性，影响处理效果。

　　对于高碱度的渗滤液，一般通过加酸中和的方法消除高碱度对生物处理的影响。选矿废水的治理中常采用酸碱中和法，利用选矿厂自身产生的酸性废水和碱性废水达到以废治废的目的。由于调pH降低废水碱度的过程会产生盐，使废水的渗透压发生改变从而影响微生物的生长，因此，在生产过程中不会使废水碱度有大幅度波动避免活性污泥受到冲击。

　　目前对于赤泥渗滤液的研究多集中于通过生物质发酵、碳酸化和添加微生物群落来降低渗滤液的酸碱度。有研究表明，可以通过对自然发酵应用生物质作为碱改性剂对铝土矿渣进行中和，经秸秆、蔗渣处理后残留物中碱性阴离子{OH-、CO32-和Al（OH）4-}显著减少，浸出液pH值从10.26降至8.56。也有研究者利用戊酸乳杆菌对高浓度赤泥进行生物发酵，同时产生乳酸，可以与赤泥中含有的碱进行中和。

　　2.2高硫分废水处理技术

　　赤泥渗滤液中含有溶解性硫化物（H2S、HS-、H2Saq）会对设备管道、混凝土等造成腐蚀；对动植物的生长产生毒害作用；抑制废水处理生化系统中微生物的反应速率。目前国内外针对含硫废水的处理技术有为氧化法、碱液吸收法和化学沉淀法。

　　2.2.1氧化法

　　含硫废水中的硫元素具有一定的还原性，可以采用强氧化剂（如过氧化氢、次氯酸钠等）处理高硫分渗滤液，将废水中的硫化物氧化降解。不同氧化剂对硫化物的氧化效果存在差异。过氧化氢具有氧化能力强、反应后无残留杂质等优点，但成本相对较高。研究发现，H2O2处理含硫废水时，不仅能有效脱硫，还降低了废水中的COD、减少了废水中的大肠杆菌数量，但是这种方法需要不断补充消耗的氧化剂，导致成本增加。现场应用表明，使用双氧水处理元坝气田高含硫采出水，可以有效减少除硫过程中危废污泥的产量。次氯酸钠氧化效果较好且价格较为低廉，但可能会产生氯代副产物。有研究者进行次氯酸钠除硫杀菌试验，结果表明，次氯酸钠投加量为60mg/l～65mg/l时，对硫化物有良好的去除效果，去除率达99%以上；对SRB、TGB、IB的杀菌效果明显，且在注水管网中具有持续灭菌能力。

　　2.2.2碱液吸收法

　　碱液吸收法是指在酸性条件下，将废水中的溶解性硫化物转化为挥发性硫化物，然后利用碱液吸收逸出的硫化氢气体。该方法中产生的硫化氢气体会对人体健康产生危害，所以对设备密封性要求很高。使用真空内循环装置处理含硫废水，氢氧化钠装置中脱出的硫化氢气体处理时长为1h，能够去除99%的S2-和90%以上COD。在制革工业中产生的含硫废液浓度很高，通常借助碱液吸收法进行预处理，以减轻后续生物处理流程的压力，通过预处理能去除90%的硫化物，在脱硫过程中，通常和其他方法配合使用，来增强硫化物的去除效果。

　　2.2.3化学沉淀法

　　化学沉淀法是通过向含硫废水中投加特定的脱硫剂，使废水中溶解的硫化物与药剂反应生成难溶性的硫化物沉淀。常用的沉淀剂有FeS、FeSO4等。其基本流程包括准确投加沉淀剂到含硫废水中，在适当的反应条件（如搅拌、温度等）下促使硫化物与沉淀剂充分反应生成沉淀。反应过程中，搅拌速度一般控制在100r/min～200r/min，以保证药剂与硫化物充分混合，但避免搅拌过于剧烈导致沉淀重新分散。化学沉淀法生成的沉淀颗粒细小不易分离，通常与化学法联合使用，然后通过沉淀分离设备（如沉淀池、过滤装置等）将沉淀从废水中分离出来，得到净化后的废水。当使用FeSO4·7H2O作为脱硫剂，Ca（OH）2作为助沉剂处理含硫量为20mg/l的污水时，硫化物去除率可达96%～99%，但处理后产生的大量含金属污泥增加了操作成本。

　　2.3有机废水处理技术

　　2.3.1氧化还原法

　　氧化法是利用氧化剂将废水中的有机污染物氧化分解为无害的小分子物质，如CO2和H2O。常用的氧化剂有O3、H2O2、KMnO4、Cl2等。以O3氧化为例，O3具有强氧化性，能够与废水中的有机物发生加成、取代等反应，将大分子有机物分解为小分子有机物，最终氧化为CO2和H2O。对经生化处理后的焦化废水研究发现，经臭氧氧化后，该废水中大部分难降解有机物被完全去除，一部分被分解为酮类、醇类等易降解有机物，可生化性大大提高；COD、NH3-N和色度的去除率分别达到30.3%、21.9%和64.5%。对比研究催化剂—臭氧协同和单独臭氧两种方式对焦化废水处理效果，结果表明，使用负载金属的催化剂可以显著提升臭氧氧化效果，采用臭氧催化氧化法的COD消除率高达50.36%，更便于废水的再深度处理。

　　还原法是利用还原剂将废水中的某些有害物质还原为低毒或无毒的物质。新兴的电化学还原法的作用机理是氯代有机物在电极表面发生直接电化学反应或在电极表面加氢脱氯使污染物降解。电化学法具有反应条件温和、处理过程清洁等特点，但也存在电极催化活性差、成本高、电流效率低等问题。

　　2.3.2生物处理法

　　在有氧的条件下，好氧微生物利用废水中的有机污染物作为碳源和能源，通过自身的新陈代谢将有机污染物分解为CO2、H2O和新的微生物细胞。常见的好氧生物处理工艺包括活性污泥法和生物膜法。活性污泥法是使废水与含有大量好氧微生物的活性污泥充分接触，利用微生物分解有机污染物。活性污泥由细菌、原生动物、后生动物等多种微生物组成，在曝气池中，通过曝气设备向废水中充入氧气，维持好氧环境，活性污泥与废水充分混合，微生物吸附、分解废水中的有机物。研究活性污泥对油脂废水的处理效果发现，活性污泥法对COD、BOD5的去除率分别达到94%和97%，氨氮、总磷两项指标也分别下降了91%和88%。厌氧生物处理则是在无氧条件下，厌氧微生物将有机物分解为CH4、CO2等物质。好氧—厌氧组合工艺则结合了两者的优势，先通过厌氧处理将大分子有机物分解为小分子有机物，提高废水的可生化性，然后再进行好氧处理，进一步去除有机物，达到更好的处理效果。

　　3赤泥渗滤液处理优化对策

　　3.1减少赤泥渗滤液的产生

　　由于历史原因，该赤泥大坝底部防渗措施已没有讨论意义，今后可以从地表排水系统的建设维护方面减少渗滤液的产生。根据该厂赤泥堆场的地形地貌、汇水面积等因素，规划设计合理的地表排水系统，包括截洪沟、排水沟、排水坡度等的设计，确保降雨及地表径流能够及时有效地排出堆场，减少雨水对赤泥堆体的渗入与渗滤液的产生量。选择具有良好耐腐蚀性、排水性能和强度的材料，确保排水设施在长期使用过程中能够稳定运行，发挥其排水功能。强调排水系统日常维护管理的重要性，包括定期清理排水设施中的杂物、淤泥，检查排水管道的密封性与完整性，及时修复损坏的排水设施等，保证排水系统的畅通无阻，防止因排水不畅导致赤泥堆体积水，增加渗滤液产生量。

　　3.2优化赤泥渗滤液处理技术

　　根据某厂赤泥渗滤液的高碱度、高硫分、高含盐量等特性，中和法可有效降低碱度，但对于硫化物和有机污染物去除效果有限；化学沉淀法可处理硫化物，但对碱度和有机物处理不完全；生物处理法对有机物有较好的去除效果，但对高碱度和高硫分废水适应性较差。因此，制定混凝沉淀—生物处理联合工艺的组合方案。具体工艺流程为，赤泥堆场的各渗滤液流入积液池，在积液池充分调节匀化，然后利用提升泵提升进入脱硫池经投加脱硫剂反应后进行脱硫，脱硫后的废水进入取水池泵提升进入高效分离器投加PAC和PAM进行絮凝反应后进行固液分离，清液排入中和池。在中和池中经加酸调成中性后进入配水池，而后自流进入水解酸化池提高废水可生化性，然后提升进入SBR反应池，进行进水、反应、沉淀、排水和闲置工序，通过活性污泥主要去除废水中的COD、BOD5以及部分氨氮等。SBR反应池的出水先进入中间水池，经泵提升到组合气浮设备，并投加PAC、硫酸亚铁等药剂达到除磷除氟的目的。气浮设备出水自流进入单阀过滤器，进一步过滤水中悬浮物等，出水达到排放标准。

　　4结语

　　通过对某厂赤泥渗滤液来源及特性进行分析，提出了改进排水系统、优化处理工艺等针对性的解决策略。依据赤泥渗滤液的特性，采取恰当的处理工艺，实现了废水的高效节能处理，有效降低了工业废水对环境的污染。优化后的赤泥渗滤液处理工艺在环境效益方面，能够显著减少污染物排放，降低渗滤液中的碱性物质、硫化物、有机物等对周边土壤和水体的污染风险，保护生态环境。在社会效益方面，符合环保法规要求，避免企业因违规排放面临的法律风险和经济处罚；提升企业社会形象，增强企业的社会责任感和公信力；促进地区环境质量改善，有利于当地居民的健康和生活质量的提高，从环境与社会多方面综合体现了处理工艺优化的价值与意义。