铝型材加工废水处理工程研究论文
摘要：以沈阳市某铝型材废水处理工程为例，采用Ca（OH)2作为中和药剂，PAM作为絮凝剂的化学中和－混凝沉淀过滤组合工艺处理该废水。该工程处理量为1200m3/d，进水Ni2+浓度为1.5～4mg/L，F-浓度为20～30mg/L，pH值为3～4，处理后出水Ni2+浓度为0.6mg/L，F-浓度为5mg/L，pH值为6～9。处理效果较好，处理后的水质能达到GB8978-2002国家一级B标准。运行费用低，处理成本仅为0.55元/t，具有良好的经济效益。
关键词：铝型材加工废水；中和；混凝沉淀过滤
我国铝型材加工产量仅次于钢铁，居金属材料第二位，在国民经济发展方面发挥着重要的作用。但是加工过程中产生的废水也是我国最大的有机污染源之一。铝型材加工废水主要分为：酸性废水、碱性废水、锡镍氟废水、含铬废水、含磷废水、生活污水和其它废水。其特点是有机物含量相对较低，B/C低，可生化性较差，含有较多种类的金属离子，是较难处理的有机废水。沈阳某铝材制造有限公司以从事铝材加工为主，主要产品是铝型材门窗料。所排污水主要包括铝材制造氧化工艺车间的铝材水洗后的工艺废水和部分生活污水。氧化工艺过程中的加药剂有BY-C11点解着色添加剂，BY-03A常温封闭剂，硫酸亚锡，硫酸镍，氢氧化钠，氟化氢铵等。污水中主要含有各种镍离子和氟离子，而且pH值偏低。由于厂区生活污水由污水公司吸粪车定期吸走，进入专业污水处理厂处理，所以本工程只处理工艺废水。针对该厂区铝型材废水中主要含有各种金属离子及pH值偏低的特征，采用Ca（OH）2作为中和药剂，PAM作为絮凝剂的化学中和－混凝沉淀过滤组合工艺。
1工程概况
该工程现排污水处理量为32m3/h，设计时按50m3/h。水站污水主要以生产污水为主。通过水量计算，对出水进行了分析检测，废水水质，设计水质及排放标准见表1。出水要满足《污水综合排放标准》（GB8978-2002）中的一级B标准。
2工艺设计
2.1工艺流程废水进入调节池均质均量后，由泵提升至中和反应槽，由于废水的pH值较低，呈酸性，需将废水调节至碱性，利于镍离子生成氢氧化镍［Ni（OH）2］沉淀。将NaOH溶药槽配成的碱液，通过计量泵打入化学反应槽，再向反应槽中加入石灰乳，利于生成氟化钙（CaF2）沉淀从而去除氟离子（F-）。经过两级化学中和沉淀后，水中会存在大量的小絮体，出水自流至絮凝反应槽，在其中添加絮凝剂聚丙烯酰胺，将水中小絮体通过吸附架桥、表面吸附等反应机理聚合成较大的`絮体，而后进入斜板沉淀池进行沉降，达到固液分离的目的。斜板沉淀池去除效率高，且占地面积小，水利停留时间短，在水处理工程上常作为沉淀池的优选工艺。斜板沉淀池中清水通过堰板溢流至清水池，经过投加H2SO4药剂调整pH值后，清水池的水经泵打入砂滤罐，进而去除水中存在的细小悬浮物。斜板沉淀池底泥排至污泥浓缩池，污泥浓缩池上清液回流至调节池、通过污泥螺杆泵将污泥提升至带式压滤机进行污泥脱水。带式压滤机泥饼外运，滤液回流至调节池。该污水处理站的废水处理工艺流程如图1所示。
2.2主要构筑物及配套设备
（1）调节池：1座，废水的水质、水量经调节后提升至化学反应槽进行处理。尺寸：L×B×H=30m×8m×3.85m，水力停留时间6h，有效水深3.35m；结构形式：钢筋混凝土，内壁防腐，全地下式。配套设备：提升泵2台，1用1备，Q=45m3/h，H=15m，N=3.7kw。
（2）化学反应槽：1座，水力停留时间5min。尺寸：L×B×H=3m×3m×1.5m。结构形式：Q235钢板。配套设备：NaOH溶药槽，1套，上溶药、加药，V=1.5m3；NaOH溶药搅拌器，1台；NaOH加药泵2台，1用1备，Q=250L/h，P=0.35Mpa，N=0.25kw；化学反应槽搅拌器，1台，N=0.25kw；石灰乳溶药槽，1套，V=1.5m3；石灰乳溶药搅拌器，1台，N=0.25kw；石灰乳药剂加药泵2台，1用1备，Q=250L/h，P=0.35Mpa，N=0.25kw。
（3）絮凝槽：1座，水力停留时间13.5min。尺寸：L×B×H=3m×3m×1.5m。结构形式：Q235钢板。配套设备：PAM溶药槽，1套，上溶药、下加药，V=1.5m3；PAM药剂加药泵2台，1用1备，Q=250L/h，P=0.35MPa，N=0.25kw；絮凝反应槽搅拌器，1台，N=0.25kw。
（4）斜板沉淀池：1座，水力停留时间1.8h，表面水力负荷4m3/m2?h；尺寸：L×B×H=6m×3m×4.8m，有效沉淀面积18m2。结构形式：Q235钢板。配套设备：斜管蜂窝填料φ80mm，聚氯乙烯材质。池底设有排泥管，污泥排放至污泥浓缩池。
（5）pH值调节清水槽：1座，水利停留时间38.4min。尺寸：L×B×H=3m×3m×3m；槽体底版厚8mm，槽体立板厚6mm。结构形式：Q235钢板。外表面先涂刷灰油性防锈漆，干后再涂刷浅色酯胶调合漆装饰；内表面涂刷环氧聚氨酯耐水底漆和环氧聚氨酯水漆。配套设备：H2SO4存放罐；H2SO4加药泵2台，1用1备，Q=250L/h，P=0.35MPa；清水槽搅拌器，1台，N=0.25kw。
（6）砂滤罐：1台，尺寸：直径为2m，直边高度2m，总高度3.7m，壁厚8mm。设计流速10m/h，设计压力0.65MPa。结构形式：采用Q235－A制作，内部防腐采用环氧煤沥青。配水采用孔板加滤帽，滤帽的材质为ABS。内有反冲洗装置，反冲洗的水直接进入调节池。配套设备：砂滤罐提升泵，1台。滤料采用双层滤料：1mm滤粒的石英砂滤料，滤层厚0.9m；6mm砂粒的石英砂滤料，滤层厚0.3m；垫层0.2m。
（7）污泥浓缩槽：1座，尺寸：L×B×H=4m×2m×3m，有效容积24m3；槽体底版厚8mm，槽体立板厚6mm，斜板厚6mm。结构形式：Q235钢板。外表面先涂刷灰油性防锈漆，干后再涂刷浅色酯胶调合漆装饰；内表面涂刷环氧聚氨酯耐水底漆和环氧聚氨酯水漆。配套设备：污泥螺杆泵，2台，Q=2.7m3/h，P=0.6MPa，N=2.2kw；板框压滤机，1台，带宽D=500mm。
3运行效果及分析
3.1运行效果该
污水站竣工后自启动以来，通过监测出水水质表明处理效果很好，具有较高地去除效率，出水Ni2+浓度低于1mg/L，F-浓度一直在10mg/L以下，pH值在6～9之间，可以达到GB8978-2002国家一级B标准。废水处理效果见表。从表2的数据可以看出，经处理后SS去除率在95%以上，Ni2+和F-的去除效率均在85%以上，出水水质能够满足《污染综合排放标准》（GB8978-2002）中的一级B标准，可见该工艺适用于铝型材加工废水的处理。
3.2效果分析
（1）在化学反应槽中加入药剂NaOH调节酸性水质，之后加入氢氧化钙与水中的镍离子发生反应生成Ni（OH）2沉淀，与氟离子发生反应生成CaF2沉淀。此化学中和法对Ni+2的去除率可达到85%以上，对F-去除率可达到83%以上，具有良好的去除效果。
（2）在斜板沉淀池中布置许多密集的斜长1m的聚氯乙烯（PVC）蜂窝斜板，使水中较大的絮体在斜板中进行沉淀。斜板沉淀池可以提高沉淀效率50%～60%，同一面积上可提高处理能力3～5倍。污水综合排放标准［S］.——54以上，出水水质能够满足《污染综合排放标准》（GB8978-2002）中的一级B标准，可见该工艺适用于铝型材加工废水的处理。
（3）砂滤罐可以去除在沉淀池中没有沉淀下来的细小悬浮物质。结构简单，占地面积小，去除率可达到90%以上。
4经济分析
4.1工程投资该污水站总投资47.57万元，其中构筑物费用8万元，设备及附属材料费用27.07万元，安装调试及其他费用12.5万元。
4.2运行费用药剂费：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，药剂费=（0.5+0.7+3.75）/50=0.1元/t。电费：电机装机功率为39kw×0.5=19.5kw，按当地电价0.8元/kwh计，年费用19.5kw×（24×360h/a）×0.8=13.6万元/年每吨水动力费用0.31元/t。人工费：水站需要2名转运工，每月人工费2500元，折合水费用0.14元/t。总计运行费用=（0.1+0.31＋0.14）=0.55元/t
5结论
工程实践证明，采用中和－混凝沉淀过滤组合工艺处理铝型材废水中的SS、镍离子、氟离子等具有较好的效果；且该工艺运行稳定，成本低，操作简单，对水质适应能力强，处理后的水质能满足GB8978-2002国家一级B标准。
参考文献：
［1］姚淑霞，张尊举，金泥沙.铝材加工废水的处理.工业安全与环保，2013（6）：4-5，15.
［2］张志杰，唐正宇.铝型材生产含氟废水二次处理工艺.工业水处理，2010，30（2）：76-78.
［3］王君，李栋源.铝型材生产企业工艺介绍和污染源分析探讨.科技创新导报，2012（6）：61-63.
［4］王自焘.中国铝型材工业的发展与现状［J］.轻合金加工技术，2002，30（2）：11-15.
［5］GB8978－2002，污水综合排放标准［S］.
【铝型材加工废水处理工程研究论文】相关文章：
3.电镀废水处理研究