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铝材废水处理

1 废水特点
  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,而经上述工序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。铝型材厂生产废水除含有大量的铝离子,还含有部分锌、镍、铜等金属离子,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。
表1 铝型材废水水质表
项目
pH
悬浮物(mg/L)
铜(mg/L)
锌(mg/L)
镍(mg/L)
浓度
2~4
300~1000
0.5~3
1.5~4
1.5~4
  2 废水处理工艺流程
  针对铝型材废水主要含各种金属离子及悬浮物的特性,采用中和调节及混凝沉淀法工艺。
  铝型材生产废水由车间排出后流入中和调节池,池内设空气搅拌,以均衡水质。废水经调节池均衡水质及水量后,加入碱调节pH值至6~9,再用泵抽送入沉淀池中,在抽送过程同时加入絮凝剂(PAM)。废水中的金属离子在与碱反应形成氢氧化物后,又在絮凝剂的作用下,形成较大颗粒矾花,在重力作用下快速沉降,沉淀池上半部清液可直接外排,出水水质达到广东省地方排放标准DB4426—89二类地区二级排放标准。
  沉淀池污泥经污泥池浓缩后用泵抽送入板框压滤机脱水后作卫生填埋或综合利用。
  3 工艺原理
  3.1 调节池
  
在铝型材废水处理中,将调节池的池型分为间歇和连续两种。人工调节时需将调节池分成两格,每格池废水的停留时间为1~2h,轮流间歇使用,以便于人工调节;自动调节只需一格调节池,用pH自动调节仪控制废水的pH值,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)3+6;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,在工程调试时必须将pH值控制在适当的范围,以使铝能以氢氧化铝的形态充分沉淀。
  3.2 反应池
  反应池的作用主要是使铝型材废水中的Al3+与OH-充分反应生成难溶的Al(OH)3沉淀。通常竖流式沉淀池采用涡流反应器,平流式沉淀池用折流式反应器。
  3.3混凝沉淀池
  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使这些颗粒相互粘结,聚集成较大颗粒,通过沉淀池固液分离被去除。沉淀池采用平流式或竖流式,尤其后者用得蕞为广泛。竖流式沉淀池特别适合于絮凝物沉降,且操作简单、易于管理、上清液可直接外排。沉淀池停留时间2h,表面负荷为1m3/(m2·h)。
  3.4 污泥处理
  经过沉淀池排出的铝型材污泥含水率达到90%以上,需要进行脱水处理。根据工厂的生产能力、排污规模,选取自然干化和机械脱水两种方法对污泥进行处理。
  自然干化就是用干化池盛放污泥,利用阳光将其晒干。这种方法的优点是省事、经济,但只适合污泥量较小的企业,而且遇上阴雨天气非常麻烦;机械脱水包括采用离心机、带式压滤机、板框压滤机。但由于铝型材污泥结构疏松,且带有一定的腐蚀性,只有板框压滤机的效果蕞好。所以在工程设计中,将污泥从沉淀池利用静压排至污泥浓缩池内,经浓缩后用泵抽送到板框压滤机压滤。处理后污泥含水率可降至70%左右,泥饼外运或综合利用。
  3.5 调试的关键
  在铝型材废水治理工程调试中,蕞关键的是对废水的pH值进行控制,使各种金属离子生成难溶的氢氧化物,从而达到蕞佳的去除效果。
表2 各种金属离子去除的蕞佳pH值
金属离子
pH范围
残留浓度(mg/L)
备注
5.5~8
≤3
pH 6.5以上再溶解
7~14
≤1
 
9~10.5
≤1
pH 10.5以上再溶解
>9
≤1
 
  由表2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得到的沉淀效果蕞佳;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。
  4 监测结果及分析
  该铝型材废水处理工艺已在南海市90%以上的铝材厂投入运行使用,设备运转良好,出水水质稳定。表3为部分企业取样监测结果。
表3 铝型材厂废水监测结果表
单位
水样
pH
悬浮物(mg/L)
铜(mg/L)
锌(mg/L)
镍(mg/L)
兴发铝材厂
进水
1.86
1454
0.55
0.24
2.12
出水
6.29
20.8
0.02
0.02
0.08
凤池废水厂
进水
9.97
3804
0.40
0.51
1.70
出水
7.94
12.8
0.04
0.00
0.26
联窖废水厂
进水
4.34
2952
1.61
3.22
4.92
出水
7.13
7.2
0.04
0.15
0.26
广东省排放标准
6~9
100
1
2
1
注以上数据为南海市环境监测站提供,出水执行标准
为广东省《工业三废排放标准》DB 4426—89。
  5 小结
  ① 工程实践表明该工艺是合理、可行的。
  ②由于铝在溶液中的两性状态,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作出要求。
  ③铝型材废水处理工艺原理简单,操作、管理方便,还适合其他金属废水、酸碱废水处理。目前存在的问题是废渣的处理,铝材污泥经压滤机脱水后仍含较多的氢氧化物,随便处置会造成二次污染。实际上铝材废水的沉淀物含有大量的氢氧化铝,如果加以开发利用,提炼出非常纯净的氢氧化铝作为一种化工原料,具有广泛的用途。

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