鋁型材加工廢水處理工程研究
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摘要：以沈陽(yáng)市某鋁型材廢水處理工程為例，采用Ca（OH)2作為中和藥劑，PAM作為絮凝劑的化學(xué)中和－混凝沉淀過(guò)濾組合工藝處理該廢水。該工程處理量為1200m3/d，進(jìn)水Ni2+濃度為1.5～4mg/L，F(xiàn)-濃度為20～30mg/L，pH值為3～4，處理后出水Ni2+濃度為0.6mg/L，F(xiàn)-濃度為5mg/L，pH值為6～9。處理效果較好，處理后的水質(zhì)能達(dá)到GB8978-2002國(guó)家一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行費(fèi)用低，處理成本僅為0.55元/t，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：鋁型材加工廢水；中和；混凝沉淀過(guò)濾
我國(guó)鋁型材加工產(chǎn)量?jī)H次于鋼鐵，居金屬材料第二位，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮著重要的作用。但是加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢水也是我國(guó)最大的有機(jī)污染源之一。鋁型材加工廢水主要分為：酸性廢水、堿性廢水、錫鎳氟廢水、含鉻廢水、含磷廢水、生活污水和其它廢水。其特點(diǎn)是有機(jī)物含量相對(duì)較低，B/C低，可生化性較差，含有較多種類(lèi)的金屬離子，是較難處理的有機(jī)廢水。沈陽(yáng)某鋁材制造有限公司以從事鋁材加工為主，主要產(chǎn)品是鋁型材門(mén)窗料。所排污水主要包括鋁材制造氧化工藝車(chē)間的鋁材水洗后的工藝廢水和部分生活污水。氧化工藝過(guò)程中的加藥劑有BY-C11點(diǎn)解著色添加劑，BY-03A常溫封閉劑，硫酸亞錫，硫酸鎳，氫氧化鈉，氟化氫銨等。污水中主要含有各種鎳離子和氟離子，而且pH值偏低。由于廠區(qū)生活污水由污水公司吸糞車(chē)定期吸走，進(jìn)入專業(yè)污水處理廠處理，所以本工程只處理工藝廢水。針對(duì)該廠區(qū)鋁型材廢水中主要含有各種金屬離子及pH值偏低的特征，采用Ca（OH）2作為中和藥劑，PAM作為絮凝劑的化學(xué)中和－混凝沉淀過(guò)濾組合工藝。
1工程概況
該工程現(xiàn)排污水處理量為32m3/h，設(shè)計(jì)時(shí)按50m3/h。水站污水主要以生產(chǎn)污水為主。通過(guò)水量計(jì)算，對(duì)出水進(jìn)行了分析檢測(cè)，廢水水質(zhì)，設(shè)計(jì)水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。出水要滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-2002）中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。
2工藝設(shè)計(jì)
2.1工藝流程廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池均質(zhì)均量后，由泵提升至中和反應(yīng)槽，由于廢水的pH值較低，呈酸性，需將廢水調(diào)節(jié)至堿性，利于鎳離子生成氫氧化鎳［Ni（OH）2］沉淀。將NaOH溶藥槽配成的堿液，通過(guò)計(jì)量泵打入化學(xué)反應(yīng)槽，再向反應(yīng)槽中加入石灰乳，利于生成氟化鈣（CaF2）沉淀從而去除氟離子（F-）。經(jīng)過(guò)兩級(jí)化學(xué)中和沉淀后，水中會(huì)存在大量的小絮體，出水自流至絮凝反應(yīng)槽，在其中添加絮凝劑聚丙烯酰胺，將水中小絮體通過(guò)吸附架橋、表面吸附等反應(yīng)機(jī)理聚合成較大的絮體，而后進(jìn)入斜板沉淀池進(jìn)行沉降，達(dá)到固液分離的目的。斜板沉淀池去除效率高，且占地面積小，水利停留時(shí)間短，在水處理工程上常作為沉淀池的優(yōu)選工藝。斜板沉淀池中清水通過(guò)堰板溢流至清水池，經(jīng)過(guò)投加H2SO4藥劑調(diào)整pH值后，清水池的水經(jīng)泵打入砂濾罐，進(jìn)而去除水中存在的細(xì)小懸浮物。斜板沉淀池底泥排至污泥濃縮池，污泥濃縮池上清液回流至調(diào)節(jié)池、通過(guò)污泥螺桿泵將污泥提升至帶式壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水。帶式壓濾機(jī)泥餅外運(yùn)，濾液回流至調(diào)節(jié)池。該污水處理站的廢水處理工藝流程如圖1所示。
2.2主要構(gòu)筑物及配套設(shè)備
（1）調(diào)節(jié)池：1座，廢水的水質(zhì)、水量經(jīng)調(diào)節(jié)后提升至化學(xué)反應(yīng)槽進(jìn)行處理。尺寸：L×B×H=30m×8m×3.85m，水力停留時(shí)間6h，有效水深3.35m；結(jié)構(gòu)形式：鋼筋混凝土，內(nèi)壁防腐，全地下式。配套設(shè)備：提升泵2臺(tái)，1用1備，Q=45m3/h，H=15m，N=3.7kw。
（2）化學(xué)反應(yīng)槽：1座，水力停留時(shí)間5min。尺寸：L×B×H=3m×3m×1.5m。結(jié)構(gòu)形式：Q235鋼板。配套設(shè)備：NaOH溶藥槽，1套，上溶藥、加藥，V=1.5m3；NaOH溶藥攪拌器，1臺(tái)；NaOH加藥泵2臺(tái)，1用1備，Q=250L/h，P=0.35Mpa，N=0.25kw；化學(xué)反應(yīng)槽攪拌器，1臺(tái)，N=0.25kw；石灰乳溶藥槽，1套，V=1.5m3；石灰乳溶藥攪拌器，1臺(tái)，N=0.25kw；石灰乳藥劑加藥泵2臺(tái)，1用1備，Q=250L/h，P=0.35Mpa，N=0.25kw。
（3）絮凝槽：1座，水力停留時(shí)間13.5min。尺寸：L×B×H=3m×3m×1.5m。結(jié)構(gòu)形式：Q235鋼板。配套設(shè)備：PAM溶藥槽，1套，上溶藥、下加藥，V=1.5m3；PAM藥劑加藥泵2臺(tái)，1用1備，Q=250L/h，P=0.35MPa，N=0.25kw；絮凝反應(yīng)槽攪拌器，1臺(tái)，N=0.25kw。
（4）斜板沉淀池：1座，水力停留時(shí)間1.8h，表面水力負(fù)荷4m3/m2?h；尺寸：L×B×H=6m×3m×4.8m，有效沉淀面積18m2。結(jié)構(gòu)形式：Q235鋼板。配套設(shè)備：斜管蜂窩填料φ80mm，聚氯乙烯材質(zhì)。池底設(shè)有排泥管，污泥排放至污泥濃縮池。
（5）pH值調(diào)節(jié)清水槽：1座，水利停留時(shí)間38.4min。尺寸：L×B×H=3m×3m×3m；槽體底版厚8mm，槽體立板厚6mm。結(jié)構(gòu)形式：Q235鋼板。外表面先涂刷灰油性防銹漆，干后再涂刷淺色酯膠調(diào)合漆裝飾；內(nèi)表面涂刷環(huán)氧聚氨酯耐水底漆和環(huán)氧聚氨酯水漆。配套設(shè)備：H2SO4存放罐；H2SO4加藥泵2臺(tái)，1用1備，Q=250L/h，P=0.35MPa；清水槽攪拌器，1臺(tái)，N=0.25kw。
（6）砂濾罐：1臺(tái)，尺寸：直徑為2m，直邊高度2m，總高度3.7m，壁厚8mm。設(shè)計(jì)流速10m/h，設(shè)計(jì)壓力0.65MPa。結(jié)構(gòu)形式：采用Q235－A制作，內(nèi)部防腐采用環(huán)氧煤瀝青。配水采用孔板加濾帽，濾帽的材質(zhì)為ABS。內(nèi)有反沖洗裝置，反沖洗的水直接進(jìn)入調(diào)節(jié)池。配套設(shè)備：砂濾罐提升泵，1臺(tái)。濾料采用雙層濾料：1mm濾粒的石英砂濾料，濾層厚0.9m；6mm砂粒的石英砂濾料，濾層厚0.3m；墊層0.2m。
（7）污泥濃縮槽：1座，尺寸：L×B×H=4m×2m×3m，有效容積24m3；槽體底版厚8mm，槽體立板厚6mm，斜板厚6mm。結(jié)構(gòu)形式：Q235鋼板。外表面先涂刷灰油性防銹漆，干后再涂刷淺色酯膠調(diào)合漆裝飾；內(nèi)表面涂刷環(huán)氧聚氨酯耐水底漆和環(huán)氧聚氨酯水漆。配套設(shè)備：污泥螺桿泵，2臺(tái)，Q=2.7m3/h，P=0.6MPa，N=2.2kw；板框壓濾機(jī)，1臺(tái)，帶寬D=500mm。
3運(yùn)行效果及分析
3.1運(yùn)行效果該
污水站竣工后自啟動(dòng)以來(lái)，通過(guò)監(jiān)測(cè)出水水質(zhì)表明處理效果很好，具有較高地去除效率，出水Ni2+濃度低于1mg/L，F(xiàn)-濃度一直在10mg/L以下，pH值在6～9之間，可以達(dá)到GB8978-2002國(guó)家一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。廢水處理效果見(jiàn)表。從表2的數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)處理后SS去除率在95%以上，Ni2+和F-的去除效率均在85%以上，出水水質(zhì)能夠滿足《污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-2002）中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，可見(jiàn)該工藝適用于鋁型材加工廢水的處理。
3.2效果分析
（1）在化學(xué)反應(yīng)槽中加入藥劑NaOH調(diào)節(jié)酸性水質(zhì)，之后加入氫氧化鈣與水中的鎳離子發(fā)生反應(yīng)生成Ni（OH）2沉淀，與氟離子發(fā)生反應(yīng)生成CaF2沉淀。此化學(xué)中和法對(duì)Ni+2的去除率可達(dá)到85%以上，對(duì)F-去除率可達(dá)到83%以上，具有良好的去除效果。
（2）在斜板沉淀池中布置許多密集的斜長(zhǎng)1m的聚氯乙烯（PVC）蜂窩斜板，使水中較大的絮體在斜板中進(jìn)行沉淀。斜板沉淀池可以提高沉淀效率50%～60%，同一面積上可提高處理能力3～5倍。污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.——54以上，出水水質(zhì)能夠滿足《污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-2002）中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，可見(jiàn)該工藝適用于鋁型材加工廢水的處理。
（3）砂濾罐可以去除在沉淀池中沒(méi)有沉淀下來(lái)的細(xì)小懸浮物質(zhì)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，去除率可達(dá)到90%以上。
4經(jīng)濟(jì)分析
4.1工程投資該污水站總投資47.57萬(wàn)元，其中構(gòu)筑物費(fèi)用8萬(wàn)元，設(shè)備及附屬材料費(fèi)用27.07萬(wàn)元，安裝調(diào)試及其他費(fèi)用12.5萬(wàn)元。
4.2運(yùn)行費(fèi)用藥劑費(fèi)：NaOH=0.21kg/d×2500元/t×10-3=0.5元，Ca（OH）3=2kg/d×350元/t×10-3=0.7元，PAM=0.25kg/d×15000元/t×10-3=3.75元，藥劑費(fèi)=（0.5+0.7+3.75）/50=0.1元/t。電費(fèi)：電機(jī)裝機(jī)功率為39kw×0.5=19.5kw，按當(dāng)?shù)仉妰r(jià)0.8元/kwh計(jì)，年費(fèi)用19.5kw×（24×360h/a）×0.8=13.6萬(wàn)元/年每噸水動(dòng)力費(fèi)用0.31元/t。人工費(fèi)：水站需要2名轉(zhuǎn)運(yùn)工，每月人工費(fèi)2500元，折合水費(fèi)用0.14元/t?？傆?jì)運(yùn)行費(fèi)用=（0.1+0.31＋0.14）=0.55元/t
5結(jié)論
工程實(shí)踐證明，采用中和－混凝沉淀過(guò)濾組合工藝處理鋁型材廢水中的SS、鎳離子、氟離子等具有較好的效果；且該工藝運(yùn)行穩(wěn)定，成本低，操作簡(jiǎn)單，對(duì)水質(zhì)適應(yīng)能力強(qiáng)，處理后的水質(zhì)能滿足GB8978-2002國(guó)家一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。
參考文獻(xiàn)：
［1］姚淑霞，張尊舉，金泥沙.鋁材加工廢水的處理.工業(yè)安全與環(huán)保，2013（6）：4-5，15.
［2］張志杰，唐正宇.鋁型材生產(chǎn)含氟廢水二次處理工藝.工業(yè)水處理，2010，30（2）：76-78.
［3］王君，李棟源.鋁型材生產(chǎn)企業(yè)工藝介紹和污染源分析探討.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（6）：61-63.
［4］王自燾.中國(guó)鋁型材工業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀［J］.輕合金加工技術(shù)，2002，30（2）：11-15.
［5］GB8978－2002，污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.
作者:李慧 單位:沈陽(yáng)建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院