“以廢治廢”在陽極氧化廢水處理工程中的應用

管剛，蔣平輝，王飛，梁柏英

（1.江西百舸環保科技有限公司，江西 宜春 336000；2.易成創意（廈門）展覽服務有限公司，福建 廈門 361006；3.廈門路橋景觀藝術有限公司，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，企業常采用陽極氧化工藝技術對鋁合金包裝容器表面進行處理。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行除油、除污處理，然后用硫酸、硝酸、磷酸組成的混合酸進行表面鈍化，清洗后用醋酸鎳進行表面封孔處理，最后經過染色晾干即為成品。當這些溶液在陽極氧化過程中消耗到一定程度后，就會溶解大量鋁離子等雜質，并以廢水的形式從生產線上排放出來，形成陽極氧化廢水。

1 項目概況

福建某公司有個兩生產工廠，一個為舊廠，一個為2020 年建設的新廠，兩個工廠主要從事鋁蓋、鋁罐等鋁合金包裝容器的生產，新廠年加工鋁合金制品5000 萬件。新廠在生產過程中，每天約產生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、有機染料等污染物。

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

2 陽極氧化廢水處理工藝

在進行小試、中試試驗的基礎上，確定了該陽極氧化廢水處理項目工藝為：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。企業生產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行“以廢治廢”中和處理，中和處理后的出水總氮超標，還需進行反硝化生物脫氮深度處理；含染料廢水、含鎳廢水采用單獨物化處理方式，處理后可達標排放。該項目為了實現資源化利用，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，為進行反硝化生物脫氮深度處理創造低鹽度的有利環境，最終使各類出水均可達標排放。

3 參數設計及處理過程

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，主要材質為PP，混合器攪拌速度為2900 轉/min，可瞬間完成中和反應，然后輸送至1#反應罐。1#反應罐尺寸為2.25m×2.8m，錐底結構，主要材質為PPR。中和廢水在機械強力攪拌過程中，通過投加氧化鈣溶液調節其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生化學反應，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合成不可溶物質，含堿廢水中大量鋁離子在堿與強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氫氧化鋁膠體凝結成顆粒，最后依次投加藥劑PAC、PAM 進行混凝絮凝，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，使總氮超過排放標準，因此需排放至生化調節池進行后續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# 反應罐，反應罐尺寸為2.25m×2.8m，錐底結構，主要材質為PPR。在機械強力攪拌過程中，投加氧化鈣溶液調節pH 值至8—9，投加重金屬絡合劑、吸附劑，重金屬絡合劑與鎳離子發生化學反應，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。為實現資源化循環利用，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#反應罐，反應罐尺寸為2.25m×2.8m，錐底結構，主要材質為PPR。在強力機械攪拌過程中，投加脫色劑，脫色劑與廢水中的有機染料進行化學反應，再投氧化鈣溶液，調節pH 值至7—8，使廢水處于偏堿性狀態，脫色劑與有機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行“以廢治廢”過濾，過濾后的出水中的色度、COD 等指標均符合排放標準。為實現資源化循環利用，將過濾后的含染料廢水排放至生化調節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

經過物化處理、泥層過濾后的四種類型廢水，在調節池混合成綜合廢水，調節池建造2 個，尺寸為2.25m×2.8m，材質為鋼混結構。綜合廢水泵入SBR 反硝化池，SBR 反硝化池建造4 個，尺寸為4m×3.8m，材質為鋼混結構。在SBR 生化池內投加反硝化菌、碳源，調節反硝化菌所需的溫度，控制水中含氧量等，水力停留時間為16—24h，完成反硝化生化脫氮深度處理后，出水各類指標均可達到《電鍍污染物排放標準》（GB 21900—2008）中表2 的排放要求。

4 廢水處理效果

該工程經過15d 的調試后，系統可穩定運行，綜合廢水可實現出水達標排放，處理效果良好，經第三方檢測，各類廢水處理前后數據見下表。

在經濟效益方面，舊廠廢水處理直接費用為32 元/t，新廠廢水處理直接費用為7.6 元/t，其中藥劑費6.15 元/t、電費0.85 元/t、人工費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濟效益。

5 結語

充分考慮生產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。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，工程實踐效果良好，出水達到《電鍍污染物排放標準》（GB21900—2008）中表2 的排放要求，而且工藝流程短、操作簡單、投資少、運行費用低。

廢水處理前后數據