鋁陽極氧化廢水處理工程改造實例

黃輝樟

（1.福建省表面工程行業(yè)協(xié)會，福建廈門 361022；2.廈門科霖達環(huán)保科技有限公司，福建廈門 361022）

鋁是有色金屬中使用量最大、應(yīng)用最廣的金屬材料，而且其應(yīng)用范圍還在不斷的擴大之中。鋁合金材料具有一系列優(yōu)良的物理、化學(xué)、力學(xué)和加工性能，應(yīng)用領(lǐng)域從餐具到尖端科技、從建筑裝潢業(yè)到交通運輸業(yè)、從能源應(yīng)用到航天航空等各行各業(yè)中。但是鋁的某些性能并不理想，如硬度、耐磨性和而腐蝕性等，為了克服這些缺點，擴大其應(yīng)用范圍，延長使用壽命，對鋁合金進行表面處理是一項必不可少的工藝［1］。鋁材料表面陽極氧化正是進行表面處理的一項優(yōu)質(zhì)工藝，被廣泛應(yīng)用［2］。

鋁陽極氧化生產(chǎn)會產(chǎn)生大量酸、堿及含有重金屬、染料色素等污染物的廢水［3］。安徽某鋁業(yè)加工企業(yè)，每日排放廢水300 m3，主要包括前處理老化廢液、前處理廢水、陽極氧化廢水、著色染料色素廢水、鎳封閉廢水等。由于該廢水處理工程老舊，工藝簡單，廢水處理不能滿足現(xiàn)有環(huán)境保護要求，于2018

通過本工藝處理后，存在以下幾個問題：

排放廢水中CODCr、總鎳、總鋁、總磷、色度皆無法達到最新排放標準（總鎳、總鋁執(zhí)行《GB21900—2008 電鍍污染物排放標準》；其它指標執(zhí)行《GB/T 31962—2015 污水城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標準》表1，年提出工程改造，2019年3月份完工開始調(diào)試運行。

2 廢水性質(zhì)及原廢水處理工藝

2.1 廢水性質(zhì)

企業(yè)每日生產(chǎn)12 小時，每日排水總量300 m3，則每小時處理量約25 m3。原廢水處理工藝是不分質(zhì)分流處理，所有廢水集中在綜合廢水池。集中后水質(zhì)情況如下表1。

表1 原廢水集中混合后水質(zhì)情況Tab.1 Water quality after concentration and mixing of original wastewater

2.2 原廢水處理工藝

原廢水從生產(chǎn)車間排放至廢水處理站，不進行分類，全部混合排放至綜合廢水集水池，然后用水泵抽至處理系統(tǒng)，加氫氧化鈉中和至廢水pH值為7.0～7.5，再加聚合氯化鋁混凝，加聚丙烯酰胺絮凝，通過平流式沉淀池進行廢水和污泥分離，廢水排放，污泥進行壓濾后委外處置。原廢水處理工藝流程圖見圖1。B級）。

圖1 原廢水處理工藝流程圖Fig.1 Flow chart of original wastewater treatment process

表2 原廢水處理后水質(zhì)情況和排放標準Tab.2 Water quality and discharge standards after original wastewater treatment

鎳離子屬于一類污染物，未單獨收集、處理和排放，不符合環(huán)保規(guī)定；

原廢水處理系統(tǒng)設(shè)計容量偏小，特別是沉淀池，很多污泥會隨著排放廢水流走，造成污染物未得到有效凈化。

根據(jù)水質(zhì)及原工藝和設(shè)施情況，筆者團隊結(jié)合環(huán)保最新要求及工作經(jīng)驗，設(shè)計了新的工藝并進行工程改造，通過半年多的運行，設(shè)備運行良好，排放水質(zhì)全部達標，運行成本較低。

3 改造后廢水處理工藝和流程

3.1 廢水工藝改造原則

根據(jù)廢水的性質(zhì)，工藝改造原則為分質(zhì)分流處理，將一類污染物鎳廢水單獨收集、處理和排放；色素廢水先預(yù)處理脫色后再與綜合廢水合并處理；前處理各種老化液也先進行預(yù)處理，然后再進入綜合廢水一起處理。

改造后廢水處理工藝流程圖見圖2。

圖2 改造后廢水處理工藝流程圖Fig.2 Flow chart of wastewater treatment process after modification

3.2 前處理老化液預(yù)處理工藝

鋁陽極氧化化學(xué)酸拋光、堿拋光和中和等前處理工序，其工作液使用一段時間后，由于雜質(zhì)累積工作液老化，需要更換，這部分老化液濃度高，須進行預(yù)處理。預(yù)處理后再排入綜合廢水一并處理。

前處理老化液單獨收集于老化液集水池，混合均勻后，用泵抽至預(yù)處理系統(tǒng)，加入市售復(fù)合高效水處理劑CL-F16，本品堿度高，可替代氫氧化鈉使用，價格低廉，同時具有降解COD 和除磷作用，調(diào)節(jié)廢水pH 值至7.5，然后再加入聚合氯化鋁PAC、聚丙烯酰胺PAM，經(jīng)沉淀后，污泥泵至綜合污泥池，上層廢水排至“綜合廢水集水池”一并處理。

3.3 色素廢水處理工藝

鋁陽極氧化后一般都要進行著色處理，著色液是含有較高濃度的染料成份，這些染料成份一般為有機物，不易處理。在酸性條件下加入市售脫色劑進行反應(yīng)進行除色，然后再用化學(xué)混凝沉淀進行預(yù)處理。

鋁陽極氧化色素廢水單獨收集于色素廢水集水池，混合均勻后，用泵抽至預(yù)處理系統(tǒng)，在酸化破絡(luò)池中，加入硫酸溶液控制廢水pH 值至3.0，同時加入市售破絡(luò)脫色劑CL-M01，本品具有很強的催化氧化功能，可將染料成份分解，達到去除目的。反應(yīng)后與前處理老化液預(yù)處理工藝一樣進行化學(xué)混凝沉淀處理，處理后廢水排至“綜合廢水集水池”一并處理。

3.4 鎳封廢水處理工藝

鋁陽極氧化鎳封工序漂洗水，因含一類污染物鎳離子，須單獨排放、收集、處理，同時鎳封槽液配方中含有乙酸，與鎳離子會形成絡(luò)合態(tài)化合物，所以處理工藝采用破絡(luò)和螯合沉淀雙重方法，使鎳能夠處理至穩(wěn)定達標［4］。

鎳封廢水單獨收集于含鎳廢水集水池，混合均勻后，用泵抽至預(yù)處理系統(tǒng)，在酸化破絡(luò)池中，加入硫酸溶液控制廢水pH 值至3.0，同時加入市售高效破絡(luò)混凝劑CL-F60，本品具有很強的催化氧化和強凝混凝功能，可將乙酸鎳絡(luò)合物破解。然后用市售復(fù)合高效水處理劑CL-F16，調(diào)節(jié)廢水pH 值至8.0。再加入市售重金屬離子高效螯合沉降劑CL-M05L，本品為有機重金屬淀淀螯合劑，可與鎳離子形成極為穩(wěn)定的絡(luò)合態(tài)重金屬沉淀，從而使鎳離子徹底從廢水中去除。鎳為一類污染物，單獨開設(shè)排放口單獨排放。

3.5 綜合廢水處理工藝

鋁陽極氧化綜合廢水為前處理漂洗水、陽極氧化漂洗水以及前處理老化液預(yù)處理后廢水、色素廢水預(yù)處理后廢水的混合廢水，廢水量大、成份復(fù)雜，含有較高CODCr、磷、氨氮、總氮等。一般采用化學(xué)混凝沉淀方法處理，可將各污染物處理達標［5］。

綜合廢水、預(yù)處理后前處理老化液廢水和預(yù)處理后色素廢水收集于“綜合廢水集水池”，混合均勻后，用泵抽至處理系統(tǒng)，在酸化池中，加入硫酸溶液控制廢水pH 值至3.0，然后加入市售高效破絡(luò)混凝劑CL-F60，調(diào)節(jié)廢水pH 值至8.0。進行混凝反應(yīng)后，經(jīng)兩級沉淀后，再經(jīng)砂濾池過濾，清水達標排放。

4 主要處理設(shè)施構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)

主要處理設(shè)施構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)一覽表見表3。

表3 主要處理設(shè)施構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)一覽表Tab.3 List of design parameters of main treatment facility structures

5 工程運行效果

系統(tǒng)正常運行6 個月，每天對各系排放廢水進行采樣分析，排放水各系水質(zhì)穩(wěn)定達標。（總鎳、總鋁執(zhí)行《GB21900—2008 電鍍污染物排放標準》；其它指標執(zhí)行《GB/T 31962—2015 污水城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標準》表1，B級）。抽取三次排放水污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)見表4。系統(tǒng)運行6個月，運行成本統(tǒng)計見表5。

表4 工程運行6個月抽取三次排放水污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)Tab.4 Monitoring data of discharge water pollutants were extracted for three times during the six months of project operation

表5 工程運行6個月廢水處理成本統(tǒng)計表Tab.5 Wastewater treatment cost statistics table for 6 months of project operation

6 結(jié)語

鋁陽極氧化廢水成份較復(fù)雜，原廢水處理工藝不符合當(dāng)前環(huán)境保護標準要求。通過工藝工程改造，采用分質(zhì)分流分類處理，含一類污染物鎳離子單獨收集、處理和排放；前處理老化液濃度高、成分復(fù)雜，單獨收集先進行預(yù)處理后再與綜合廢水一并處理；色素廢水單獨收集，先進行破解色素預(yù)處理，然后與綜合廢水合并處理。在處理各系廢水中引進市場上優(yōu)質(zhì)水處理產(chǎn)品，保障了各系水質(zhì)污染物排放穩(wěn)定達標。通過半年時間的運行，設(shè)施設(shè)備正常運行，水質(zhì)滿足要求，總體成本下降。后期，建議企業(yè)加強清潔生產(chǎn)，將生產(chǎn)廢水更加細化分類，引入部分廢液廢水回用工藝，以達到節(jié)能減排降耗增效目標。