铝材废水处理工艺设计和运行调试

'铝材废水处理工艺设计和运行调试　　摘要：铝材厂表面处理废水一般可分为：酸碱废水、含锡含镍含氟废水、含铬废水、电泳精制废水。酸碱综合废水采用“pH调整+混凝+沉淀+砂滤”主流程工艺；其它废水水量小，污染物浓度高，在车间单独收集处理后排入酸碱综合废水系统处理。处理后系统出水各项指标均可稳定达到广东省一级排放标准。关键词：铝材酸碱废水；电泳精制废水；含铬废水；含镍废水；金属离子；COD中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：前言9 铝型材表面处理用水量大，产生废水多，废水中有害物质持续排放[1]。如不加以处理必将污染环境。铝型材生产过程主要包括对成型铝材的脱脂、碱蚀、酸洗、氧化、封孔及着色[2]。处理后的型材均需用水进行清洗，这部分型材清洗水以溢流形式排出清洗槽，是铝型材厂废水的主要来源。铝型材厂生产废水主要含有大量金属离子：Ni2+、Al3+、Cr6+、Sn2+以及SS、油脂、有机物、NH3-N、F-、酸碱等等[3]。其中废水的酸碱度视各生产要求不同而有所变化，但呈酸性的居多。另外在一些工序会产生水量少污染物高的各类废液及废弃换缸液等，针对每一类废水的主要污染物的特点，分别进行预处理，可达到理想的处理效果。工程概述佛山某铝型材厂位于中国铝材第一镇——广东省佛山市南海区大沥镇，是一家专业生产铝型材的现代化大企业，该公司占地面积10万多平方米，年生产能力超过8万吨，拥有多条熔铸、挤压先进工艺生产线，并引进国外先进的氧化电泳、喷涂、隔热生产工艺，拥有价值数百万元的完善的检测设备，可生产各种门窗、幕墙、通用型材及工业型材等几千个品种。该公司铝型材生产工艺流程如下：该公司铝材表面处理废水排放总量达4500吨/天，以下就该铝型材厂废水处理工程工艺设计为例介绍铝材表面废水处理情况。废水的来源、水质及水量根据对生产线工序和用料的分析，该铝型材厂废水来源如下表：表1铝型材厂废水来源根据废水的来源，针对不同工序废水的主要污染物特点，该厂主要废水分类和水量如下表。表2铝型材厂废水水质水量表9 由上表可知，该厂生产废水主要分为酸碱废水、含锡含镍含氟废水、含铬废水、电泳精制废水，总水量合计为4500吨/天。含锡含镍含氟废水、含铬废水、电泳精制废水经车间预处理后与酸碱废水一同混合排入酸碱综合废水系统。该废水经处理后，出水水质达到广东省《水污染排放限值（DB44/26-2001）》中的Ⅱ时段一级排放标准。表3设计进、出水水质参数（单位：mg/L，pH值除外）注*：此处进水指标是指几类废水混合后的酸碱综合水质指标。废水处理工艺4.1工艺流程(见图1)图1工艺流程框图4.2流程说明根据废水的水质特点，不同生产工序排出的废水分别收集到不同的废水贮槽(池)内。并分别对各类废水进行预处理后再合并一起处理。该厂处理系统主要的设计工艺如下。4.2.1酸碱废水9 酸碱废水由酸性废水和碱性废水组成，占总水量的90%以上，主要由脱脂、中和、阳极氧化、电泳水洗、除油工序、碱蚀、碱洗工序的水洗过程产生。酸性废水居多，固酸碱废水一般呈酸性。该废水污染物浓度相对较低，一般pH为2～3，COD在150mg/L以下，离子态铜浓度≤2mg/L，经过中和混凝沉淀就可以有效去除废水中的主要污染物。本工程以酸碱废水的处理为主处理工艺，采用连续的中和+物化沉淀+过滤的治理工艺。各类废水经单独收集及预处理后，统一收集于酸碱废水调节池与酸碱废水混合匀质，由提升泵将混合匀质后的废水提升至综合废水处理系统，经过pH调整池电石渣乳状液（主要成分是石灰）调节废水的pH值至设定值，同时向废水加入PAC和PAM，废水中的铜、镍等重金属离子以及部分胶体类有机物形成絮体，大颗粒絮体在重力沉淀池沉淀，小颗粒絮体在斜管沉淀池沉淀，污泥排入污泥池。沉淀区上清液流入砂滤池，通过石英细砂的过滤，进一步除低水体的悬浮物质及色度，砂滤池出水排入清水排放池达标排放。砂滤池运行一定周期后，截留悬浮物不断累积，需要进行反冲洗，反冲洗排水排入酸碱废水调节池再处理。4.2.2含铬废水含铬废水主要来源于钝化工序的水洗过程，主要呈酸性，所含六价铬和总铬是第一类污染物，根据排放标准要求，需要在车间单独收集处理排放。9 含铬废水的处理方法常用化学还原法，即利用还原剂将废水中Cr6+还原成Cr3+，再加碱调节pH值，在碱性条件形成Cr(OH)3沉淀除去，这种方法设备投资和运行费用低。含铬废水由泵提升至pH调整池1，在池内设置pH自动调节加药系统，加酸调pH至2.5-3.5，然后废水流入还原反应池，池内设置ORP自动调节加药控制系统以及搅拌系统，投加还原剂把废水中还原电位控制在280-320mv。六价铬被还原成三价铬，反应完成后废水回调pH进入后续混凝沉淀。沉淀池出水达标排放至酸碱废水调节池，污泥排入含铬污泥系统。4.2.3含锡含镍含氟废水含锡含镍含氟废水主要来源于着色和封孔工序的水洗过程。镍是第一类污染物，需要在车间收集单独处理达标后排放。含镍废水的处理方式是采用加碱沉淀法，镍离子在pH>9.5以上时，绝大部分镍离子生成氢氧化镍沉淀物。化学反应式原理如下：Ni2+＋2OH－Ni(OH)2大多数氟化物为可溶性物质，利用钙与氟离子生成的氟化钙沉淀物，把氟化钙捕集共沉得以去除。化学反应式原理如下：Ca2+＋2OH－CaF29 含锡含镍含氟废水由收集槽泵提升至pH调整池，池内设置pH自动调节加石灰系统，设定反应的pH在9.5-10.5，在碱性条件下，使镍离子、锡离子生成相应的氢氧化物、氟化物生产氟化钙，然后流入混凝反应池，通过投加少量PAC、PAM对金属离子的氢氧化物进行捕集，便于沉淀去除。沉淀池出水达标排放至酸碱废水调节池，污泥排入含镍污泥系统。4.2.4电泳精制废水电泳精制废水主要来源于电泳漆精制离子交换装置产生的阴树脂床再生液、水洗液、碱洗液；阳床再生液、氨洗液、酸洗液；含有难生化降解有机物质及氨氮。针对电泳精制废水水质特点，可采用Fenton氧化法处理，Fenton试剂氧化法是一种均相催化氧化法。在含有亚铁离子的酸性溶液中投加过氧化氢时，在Fe2+催化剂作用下，H2O2能产生两种活泼的羟基自由基，从而引发和传播自由基链反应，羟基自由基具有非常强的氧化能力，其氧化还原电位高达2.8V，在自然物质中其氧化电位仅次于氟，因此Fenton氧化处理有机物具有良好的效果。电泳精制废水在车间内经Fenton氧化后去除大部分有机物质，再排入到废水站内与酸碱废水一同处理。4.2.5模具碱洗废液碱洗废液碱度高，pH在10~12左右，每天产生量为2吨。该厂模具清洗车间设于废水站旁边，碱洗废液单独收集于废碱池中。自流于酸碱综合废水进水渠（酸碱废水调节池前端），用于粗调酸碱废水的pH值以节省处理费用。9 4.2.6污泥处理本项目中含铬废水和含镍污泥单独在车间处理，分别排入含铬污泥池和含镍污泥池，利用板框压滤机进行压滤，滤液分别进入含铬废水收集槽和含镍废水收集槽，干泥委外处理。酸碱综合污泥由沉淀池排入综合污泥池内，再由污泥泵加压输送至带式脱水机，污泥加药调质后，再进一步脱水减量、固化，以便污泥后续的运输处置。铝业废水污泥中含有大量的铝金属，具有一定的回收利用价值，污泥脱水后，交由专业的有资质的回收公司进行处置。调试的关键在铝型材废水治理工程调试中，最关键的是对废水的pH值进行控制，使各种金属离子生成难溶的氢氧化物，从而达到最佳的去除效果。表4铝、铜、锌、镍适宜的pH范围由上表和对多项铝型材废水工程的调试效果来看，对于一般的铝型材废水，将pH值控制在7.5～8.5得到的沉淀效果最佳；对于某种金属离子偏多的废水，需根据该金属离子的特性调节pH值。监测结果及分析9 该铝型材废水处理工艺已投入运行使用2年多，设备运转良好，出水水质稳定。下表为抽样监测结果。表5铝型材废水处理监测结果小结(1)工程实践表明该工艺是合理、可行的。(2)为保证各类污染物质稳定达标，铝型材表面处理过程产生的少量含铬、含镍含一类污染物废水，需单独在车间处理并达标排放。而电泳精制废水有机物含量高，需单独在车间预处理再排入酸碱综合废水系统。(3)铝材废水用电石渣处理，可有效去除各类重金属离子及F-，并大大节省运行费用。(4)铝在溶液中是两性状态，铝离子在废水中也起着净水剂的作用，同时在加入的各种絮凝剂、混凝剂中也含有大量的铝，所以在处理后的水质项目中没有对铝的浓度做出要求。(5)铝型材废水处理工艺原理简单，操作管理方便。废渣含有大量的氢氧化铝，如加以开发利用，提炼纯净氢氧化铝或制作硫酸铝，将具有广泛用途。参考文献：[1]范彤利，顾庆豪.铝型材表面处理废水的处理与回收[J].资源再生,2007年11期.9 [2]王祝堂.铝及其表面处理手册[M].南京：江苏科学技术出版社,1992.[3]戚浩文，林华斌.铝型材废水的治理工艺[J].中国给水排水,2000,16(11):42-43.第一作者：邱瑜琼广东新大禹环境工程有限公司9'