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摘要：随着中国经济的发展，中国环境问题越来越突出。水资源的合理使用，工业废渣合理综合利用等问题日益得到人们的重视。本文讨论了铝型材废水处理的治理工艺。
关键词：铝型材生产；废水；处理；工艺
1、铝型材表面处理
废水的来源和种类铝型材表面处理的废水有前处理的除油中和后酸性水洗水、碱腐蚀后的碱性水洗水、酸蚀后酸性水洗水、氧化后的酸性水洗水，着色后的含Ni2+、Sn2+、酸性水洗水、电泳涂漆离子交换装置产生的废酸、废碱和少量电泳涂漆废水。废水混合后呈酸性，含有Al3+、Ni2+、Sn2+、Sn4+、Na+、Cr3+等阳离子，以及SO42－、F－、NO3－、Cl－、AlO2－、Ac－等阴离子，以及表面活性剂和丙稀酸树脂等有机物。废液有脱脂中和产生的废硫酸，废硝酸以及氧化产生的废硫酸、着色产生的废液、电泳涂漆产生的废丙烯酸液、封孔产生的含Ni2+、F－等废液。
2、废水产生
对挤压出来的铝合金型材实施表面处理，主要是用酸液、碱液洗去铝合金表面的油污和氧化物，然后对铝合金表面进行铬化处理而形成铬化膜，以提高表面对粉末涂料的粘附能力。在处理过程中排出酸碱废水和含铬废水（含六价与三价金属铬离子，呈酸性），排出的污水中还含有少量的铝。正常生产时，4个槽同时排水，排水总量约为8.6m3/h，另外4个水槽每隔10d换水1次，日均排放量约为211m3。生产工艺及废水排出点为：工件─碱洗─清洗（排出酸性废水）─酸洗─清洗（排出碱性废水）─铬化─清洗（排出含铬废水）。
3、废水处理
3.1废水处理原理
化学沉淀法具有工艺成熟稳定、技术简单、投资省、操作弹性大、能适应各种水量场合等优点。该方法主要是利用适当的还原剂，在酸性条件下将Cr（VI）还原成Cr（III），随后加入碱，生成金属氢氧化物沉淀，然后通过固液分离加以除去，废渣外运，集中深埋处理。有文献报道了含有多种铬渣综合利用技术，如烧制水泥、制玻璃、制砖，烧结炼铁，旋风炉附烧铬渣，代替蛇纹石生产钙镁磷肥等。化学还原法处理含铬废水，常用的还原剂有二氧化硫、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、连二亚硫酸盐和硫酸亚铁等。但其中二氧化硫使用不方便，连二亚硫酸盐处理过程中有二氧化硫气体产生，而硫酸亚铁在处理废水过程中投加量甚多，生成的污泥量体积大。焦亚硫酸盐法应用最广，它具有投加时用量少而处理量大，设备简单，投资少，反应快而完全，反应终点易于控制，产生的污泥量相对较少，综合利用较方便等特点，因此在选择还原剂时采用焦亚硫酸钠。在酸性条件下，Cr（VI）还原成Cr（III），然后在碱性条件下形成氢氧化铬沉淀（可充分利用表面处理工序中所产生的碱性废水），表面处理废水中的铝离子也一同在碱性条件下沉淀下来。
3.2废水处理工艺流程
废水处理工艺流程主要包括调节、中和混凝、过滤等工序。该工艺把废水治理和水资源重新利用有效结合起来，在避免环境污染的同时，可减少生产补给用水，经济合理。其废水处理工艺流程见下图。
在车间内进行清污分流，将含铬废水与酸碱废水分开，含铬废水进行还原反应后与酸碱废水合流，然后进行pH调节、混凝反应、沉淀、过滤处理。
（1）含铬废水。含铬废水自单独的管道从车间接出来，进入含铬废水调节反应池。反应池内安装pH、ORP在线自动感应电极各一支，检测池内废水的pH与ORP，控制硫酸与焦亚硫酸钠溶液加入量。pH控制过高，铬的还原时间增加，造成池容过大，投资增加；pH控制过低，则酸的投加量大，运行成本上升。实际运行中控制pH在3左右。在重铬酸盐的还原处理时，焦亚硫酸钠的加入量对还原反应影响很大，一般控制m（Cr6+）∶m（Na2S2O5）=1∶4~1∶8。若焦亚硫酸钠过量太多，会增加废液的处理费用。为了加快还原反应速度，缩短反应时间，在池底安装搅拌用穿孔管，用压缩空气搅拌。
（2）酸碱废水。在铝型材废水治理中，最关键的是对废水的pH进行控制，以使Al3+、Cr3+等生成难溶的氢氧化物沉淀，从而达到最佳的去除效果。酸碱废水自流进综合废水处理池与来自还原池的含铬废水进行处理。经还原后的含铬废水具有很强的酸性（pH为2~3），两股废水混合后仍呈酸性，投加碱液调节pH到8~9。池内安装pH感应电极一支，通过pH自动控制器来自动控制投加碱液。由于铝型材废水含有大量的铝，而铝在溶液中呈两性状态，当pH<3时，铝主要存在形态为Al（H2O）63+；当pH=7时，氢氧化铝成为Al3+的主要存在形态；当pH>8.5后，大部分氢氧化铝便水解为带负电荷的络合阴离子，所以必须将pH控制在适当的范围，以使铝能以氢氧化铝的形态充分沉淀。对于铬离子，当pH<8时，氢氧化铬的沉淀反应速度慢且不彻底；而当pH>9.5时，氢氧化铬又将重新溶解，且在弱碱性条件下，氢氧化铬溶解度极小，故将pH调节在8.5左右对沉淀反应有利。为了加快反应速度，缩短反应时间，在池底安装搅拌用穿孔管，用压缩空气搅拌。中和剂的选择主要有石灰和氢氧化钠两种，石灰虽然价廉易得，但消化溶解系统复杂，投加量大，投加管道易堵塞，沉渣量大，且占地面积大，选用NaOH为中和剂，可大大简化药剂投加系统，减轻污泥系统负荷。
（3）固液分离。是重金属废水处理成功与否的关键。废水中的金属离子在调节池与碱反应后，生成难溶的氢氧化物，但由于形成的颗粒较小，在水流的作用下不易沉降，所以必须加入絮凝剂PAM、助凝剂PAC，使这些颗粒相互黏结，聚集成较大的颗粒，通过斜管沉淀进行固液分离。斜管沉淀池的停留时间为40min，表面负荷为2~3m3/（m2•h）。为确保废水达标排放，在斜管沉淀后进行一次过滤操作，以去除废水中未被斜管沉淀池分离的细小的沉淀物，过滤工段采用石英砂过滤器压力过滤，过滤器采用双层过滤，反冲泵定期强制反冲，反冲水洗水返回综合废水处理池，经过滤后的废水既可达到排放标准。
（4）污泥处理。沉淀池污泥经水压自流进入污泥浓缩槽，在该槽中进行污泥浓缩，上清液自流入综合废水处理池，污泥则经污泥泵压送到污泥脱水机脱水，脱水机采用板框式压滤机，滤清液自流回综合池，脱水后的污泥则外运集中处理。
4、结语
铝材生产过程废水循环及废渣综合利用对于铝型材生产健康可持续发展和环境保护都具有十分重大的意义。努力提高生产废水经恰当处理后回用的循环利用率，减少企业用水量和排放量，并将废渣予以资源化再利用，减少废渣的排放。
参考文献：
[1]朱祖芳.铝材表面处理［M］.长沙：中南大学出版社，2010
[2]匡少平主，编.铬渣的无害化处理与资源化利用[M].北京：化学工业出版社，2007
论文作者:龚乐稳1,谷磊2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
标签：废水论文; 污泥论文; 废水处理论文; 亚硫酸钠论文; 酸性论文; 废渣论文; 铝型材论文; 《基层建设》2018年第24期论文;