“以廢治廢”在陽極氧化廢水處理工程中的應(yīng)用

管剛，蔣平輝，王飛，梁柏英

（1.江西百舸環(huán)保科技有限公司，江西 宜春 336000；2.易成創(chuàng)意（廈門）展覽服務(wù)有限公司，福建 廈門 361006；3.廈門路橋景觀藝術(shù)有限公司，福建 廈門 361006）

鋁合金常用于制成包裝容器。為了讓包裝容器外表光亮、美觀，企業(yè)常采用陽極氧化工藝技術(shù)對鋁合金包裝容器表面進(jìn)行處理。在陽極氧化處理過程中，首先用硝酸鈉、片堿組成的堿性液體進(jìn)行除油、除污處理，然后用硫酸、硝酸、磷酸組成的混合酸進(jìn)行表面鈍化，清洗后用醋酸鎳進(jìn)行表面封孔處理，最后經(jīng)過染色晾干即為成品。當(dāng)這些溶液在陽極氧化過程中消耗到一定程度后，就會(huì)溶解大量鋁離子等雜質(zhì)，并以廢水的形式從生產(chǎn)線上排放出來，形成陽極氧化廢水。

1 項(xiàng)目概況

福建某公司有個(gè)兩生產(chǎn)工廠，一個(gè)為舊廠，一個(gè)為2020 年建設(shè)的新廠，兩個(gè)工廠主要從事鋁蓋、鋁罐等鋁合金包裝容器的生產(chǎn)，新廠年加工鋁合金制品5000 萬件。新廠在生產(chǎn)過程中，每天約產(chǎn)生240m3的陽極氧化廢水，廢水中含有硫酸、磷酸、硝酸、片堿、亞硝酸鈉、鋁離子、油脂、重金屬鎳離子、有機(jī)染料等污染物。

舊廠采用常規(guī)調(diào)節(jié)池混合收集+中和+漂白+微電解+沉淀+砂濾+活性炭過濾+生化工藝處理廢水，出水難以達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21900—2008）。因此新廠需要改變廢水處理工藝，以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 陽極氧化廢水處理工藝

在進(jìn)行小試、中試試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了該陽極氧化廢水處理項(xiàng)目工藝為：分類收集+“以廢治廢”物化處理+污泥泥層過濾+SBR 反硝化生物脫氮深度處理組合工藝。企業(yè)生產(chǎn)廢水主要包括含酸廢水、含堿廢水、含鎳廢水、含染料廢水四種類型[1]。將含酸廢水與含堿廢水進(jìn)行“以廢治廢”中和處理，中和處理后的出水總氮超標(biāo)，還需進(jìn)行反硝化生物脫氮深度處理；含染料廢水、含鎳廢水采用單獨(dú)物化處理方式，處理后可達(dá)標(biāo)排放。該項(xiàng)目為了實(shí)現(xiàn)資源化利用，將過濾后的廢水用于稀釋酸堿中和后的廢水中的總鹽濃度，為進(jìn)行反硝化生物脫氮深度處理創(chuàng)造低鹽度的有利環(huán)境，最終使各類出水均可達(dá)標(biāo)排放。

3 參數(shù)設(shè)計(jì)及處理過程

3.1 含酸廢水、含堿廢水的物化處理

含酸廢水與含堿廢水按比例在混合器中進(jìn)行“以廢治廢”中和處理，中和至pH 值為6。中和混合器直徑為110mm、長度為1200mm，主要材質(zhì)為PP，混合器攪拌速度為2900 轉(zhuǎn)/min，可瞬間完成中和反應(yīng)，然后輸送至1#反應(yīng)罐。1#反應(yīng)罐尺寸為2.25m×2.8m，錐底結(jié)構(gòu)，主要材質(zhì)為PPR。中和廢水在機(jī)械強(qiáng)力攪拌過程中，通過投加氧化鈣溶液調(diào)節(jié)其pH 值至8—9，氧化鈣溶液中的鈣離子與廢酸中的硫酸根離子及磷酸根離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成不可溶物——硫酸鈣及磷酸鈣。先投加助凝劑與含酸廢水、含堿廢水中不飽和油脂結(jié)合成不可溶物質(zhì)，含堿廢水中大量鋁離子在堿與強(qiáng)酸中和的過程中形成不溶于水的氫氧化鋁膠體，再投加助凝劑用于促進(jìn)氫氧化鋁膠體凝結(jié)成顆粒，最后依次投加藥劑PAC、PAM 進(jìn)行混凝絮凝，硫酸鈣、磷酸鈣、氫氧化鋁顆粒等形成礬花狀絮凝體，絮凝完的污水泵入由礬花狀絮凝體形成的泥層過濾器進(jìn)行“以廢治廢”過濾。由于過濾后的硝酸根離子與亞硝酸離子仍溶于水中，使總氮超過排放標(biāo)準(zhǔn)，因此需排放至生化調(diào)節(jié)池進(jìn)行后續(xù)反硝化生物脫氮深度處理。

3.2 含鎳廢水的物化處理

含鎳廢水泵至2# 反應(yīng)罐，反應(yīng)罐尺寸為2.25m×2.8m，錐底結(jié)構(gòu)，主要材質(zhì)為PPR。在機(jī)械強(qiáng)力攪拌過程中，投加氧化鈣溶液調(diào)節(jié)pH 值至8—9，投加重金屬絡(luò)合劑、吸附劑，重金屬絡(luò)合劑與鎳離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成不溶于水的固體鎳化物，在吸附劑吸附作用下形成大顆粒固體鎳化物，最后依次投加PAC、PAM 溶液進(jìn)行混凝絮凝，固體鎳化物與吸附劑形成礬花狀絮凝體，絮凝完的污水泵入由礬花狀絮凝體形成的泥層過濾器進(jìn)行“以廢治廢”過濾，過濾后出水中鎳含量已降至1.0mg/L 以下。為實(shí)現(xiàn)資源化循環(huán)利用，將過濾后的含鎳廢水排放至生化池，用于稀釋含酸廢水與含堿廢水中和過濾后的廢水中的總鹽濃度。

3.3 含染料廢水的物化處理

含染料廢水泵至3#反應(yīng)罐，反應(yīng)罐尺寸為2.25m×2.8m，錐底結(jié)構(gòu)，主要材質(zhì)為PPR。在強(qiáng)力機(jī)械攪拌過程中，投加脫色劑，脫色劑與廢水中的有機(jī)染料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，再投氧化鈣溶液，調(diào)節(jié)pH 值至7—8，使廢水處于偏堿性狀態(tài)，脫色劑與有機(jī)染料在堿性條件下可形成不可溶于水的固體染料化合物，最后依次投加助沉劑、PAC、PAM 進(jìn)行混凝絮凝，固體染料化合物形成礬花狀絮凝體，絮凝完的污水泵入由礬花狀絮凝體形成的泥層過濾器進(jìn)行“以廢治廢”過濾，過濾后的出水中的色度、COD 等指標(biāo)均符合排放標(biāo)準(zhǔn)。為實(shí)現(xiàn)資源化循環(huán)利用，將過濾后的含染料廢水排放至生化調(diào)節(jié)池用于稀釋含酸廢水與含堿廢水中和過濾后的廢水中的總鹽濃度。

3.4 綜合廢水的SBR 反硝化生物深度脫氮處理

經(jīng)過物化處理、泥層過濾后的四種類型廢水，在調(diào)節(jié)池混合成綜合廢水，調(diào)節(jié)池建造2 個(gè)，尺寸為2.25m×2.8m，材質(zhì)為鋼混結(jié)構(gòu)。綜合廢水泵入SBR 反硝化池，SBR 反硝化池建造4 個(gè)，尺寸為4m×3.8m，材質(zhì)為鋼混結(jié)構(gòu)。在SBR 生化池內(nèi)投加反硝化菌、碳源，調(diào)節(jié)反硝化菌所需的溫度，控制水中含氧量等，水力停留時(shí)間為16—24h，完成反硝化生化脫氮深度處理后，出水各類指標(biāo)均可達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21900—2008）中表2 的排放要求。

4 廢水處理效果

該工程經(jīng)過15d 的調(diào)試后，系統(tǒng)可穩(wěn)定運(yùn)行，綜合廢水可實(shí)現(xiàn)出水達(dá)標(biāo)排放，處理效果良好，經(jīng)第三方檢測，各類廢水處理前后數(shù)據(jù)見下表。

在經(jīng)濟(jì)效益方面，舊廠廢水處理直接費(fèi)用為32 元/t，新廠廢水處理直接費(fèi)用為7.6 元/t，其中藥劑費(fèi)6.15 元/t、電費(fèi)0.85 元/t、人工費(fèi)0.6 元/t。通過新、舊廠的工藝對比，可以看出新廠采用的處理工藝有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

充分考慮生產(chǎn)廢水中所含污染物的特征[2]，選擇合理分類的處理方法，可降低工程造價(jià)。采用“以廢治廢”物化處理+泥層過濾+SBR 反硝化深度生物脫氮組合工藝處理鋁合金表面陽極氧化廢水，工程實(shí)踐效果良好，出水達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900—2008）中表2 的排放要求，而且工藝流程短、操作簡單、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低。

廢水處理前后數(shù)據(jù)