鋁合金鍍鎳廢水治理中存在問(wèn)題及解決措施

摘要：本文針對鋁合金鍍鎳廢水處理中存在的主要問(wèn)題進(jìn)行了討論，同時(shí)結合工作實(shí)踐，從電鍍廢水水質(zhì)特征、處理工藝及其可靠性進(jìn)行了分析，并提出了一系列適用于國家新頒布的《電鍍污染物排放標準》（GB21900-2008）的工藝措施。

關(guān)鍵詞：鋁合金鍍鎳廢水；水質(zhì)特征；工藝措施

1·背景

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，鋁合金已成為應用最廣泛的金屬之一[1]，它作為化學(xué)鍍鎳的基底材料已被廣泛地應用在飛機、汽車(chē)、摩托車(chē)、儀器儀表、節能燈及電影機械工業(yè)上。鋁合金化學(xué)鍍鎳迄今仍然是年輕的產(chǎn)業(yè)。為了滿(mǎn)足鋁及鋁合金構件上述性能及美觀(guān)度，需先對構件進(jìn)行前處理，再進(jìn)行涂裝或電鍍等表面處理。目前國內外普遍采用的鋁及鋁合金鍍前處理方法主要有[2]:①化學(xué)浸鋅-電鍍銅-電鍍其它鍍層；②電鍍薄鋅層-電鍍銅-電鍍其它鍍層；③陽(yáng)極氧化-電鍍其它鍍層；④直接電鍍法；⑤化學(xué)鍍鎳-電鍍其它鍍層；⑥電鍍鎳-電鍍其它鍍層；⑦鋁合金一步法鍍銅電鍍其它鍍層。其中，化學(xué)浸鋅工藝是鋁件電鍍前處理方法中最為簡(jiǎn)便、經(jīng)濟，也是工業(yè)上使用最廣的工藝。在浸鋅等表面處理過(guò)程將產(chǎn)生成分復雜的生產(chǎn)廢水，包括浸鋅廢水、前處理廢水、含鎳廢水及綜合廢水等。由于電鍍廢水中主要污染物指標嚴重超過(guò)國家新頒布的《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)的排放限值，在治理過(guò)程中存在諸多問(wèn)題。

2·鋁合金鍍鎳廢水處理存在問(wèn)題

根據市場(chǎng)調研及大量電鍍廢水工程實(shí)踐，目前綜合性電鍍廢水多采用常規化學(xué)法進(jìn)行處理，重金屬離子基本能做到達標排放，而相對較難的是前處理廢水，它是鍍件在電鍍前進(jìn)行除銹除油等前處理，使用的高效除銹除油劑含有難降解的如表面活性劑、預膜劑、除膜劑、緩蝕劑等有機物質(zhì)，且為水溶性，該類(lèi)有機物一旦混入綜合廢水中，混凝沉淀出水有機物一般在150mg/L左右，難以達標新標準中的80mg/L。特別是對鋁及鋁合金電鍍行業(yè)生產(chǎn)廢水，鍍件雖然單一，但成份復雜，有機物濃度高、絡(luò )合性強，各項指標達標處理難度更大，存在以下主要問(wèn)題：

（1）傳統的堿性破氰工藝對浸鋅廢水處理存在很大局限。在堿性條件下，用次氯酸鈉處理浸鋅廢水，破氰反應速度較慢，次氯酸鈉氧化劑利用率很低，而出水鎳離子濃度嚴重超標，水質(zhì)呈藍色，且藥劑用量非常大，處理成本高，業(yè)主單位難以承受。浸鋅 廢水來(lái)自鋁合金浸鋅后產(chǎn)生的清洗水，由于采用先進(jìn)的“四元”合金浸鋅劑（由硫酸鎳、硫酸鋅、硫酸銅及氯化鐵），廢水中含有較高濃度的鎳離子，同時(shí)浸鋅過(guò)程中因工藝要求投加了一定量的氰化鈉和絡(luò )合劑，因此浸鋅廢水中含氰、含鎳，且形成穩定的絡(luò )合物。常規含氰廢水處理采用次氯酸鈉氧化堿性破氰工藝，能將廢水中的氰根氧化去除。而浸鋅廢水采用該方法后，在進(jìn)水鎳離子濃度在120mg/L左右時(shí)，出水含量高達40mg/L，反應中所投加的氧化劑-次氯酸鈉用量極大，處理成本高達20元/噸水，且出水中鎳離子含量較高，水質(zhì)顏色較深。

根據國家新頒布的《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)的排放限值，鎳離子濃度應為0.5mg/L，超標80倍，將會(huì )嚴重影響電鍍廢水達標排放及總量控制。

（2）前處理廢水采用常規預處理手段，如混凝沉淀或氣浮對廢水中的游離重金屬離子去除有效，但難以提高廢水的可生化性，同時(shí)前處理廢水受生產(chǎn)因素和操作水平的影響不可避免的混入氰化物、重金屬等對微生物起到嚴重抑制作用的物質(zhì)，導致二級生化細菌難以培養，出水中有機物濃度超標，給達標排放及中水處理膜件造成嚴重堵塞，影響中水回用；加之鋁件化學(xué)拋光中產(chǎn)生的大量鋁離子，雖經(jīng)沉淀處理，但出水中殘余的鋁離子易形成氫氧化鋁膠體，成為嚴重堵塞中水膜件另一主要原因。

（3）傳統工藝產(chǎn)生的污泥沉淀性能差、污泥上浮及脫水效率低，嚴重影響污水處理系統的正常運行。其主要原因是由于鋁合金電鍍過(guò)程中廢水含有大量的鋁離子，經(jīng)混凝沉淀后以氫氧化鋁膠體形式進(jìn)入污泥濃縮池中，污泥中水與氫氧化鋁膠體形成結合水，造成脫水困難。

3·廢水水質(zhì)特征分析

根據鋁合金電鍍生產(chǎn)工藝、產(chǎn)污環(huán)節及廢水分類(lèi)原則，生產(chǎn)廢水可分為四類(lèi)各自具有明顯污染特征的廢水類(lèi)別，其水質(zhì)特征如下：

（1）有機類(lèi)電鍍廢水。主要包括鋁件除油等前處理廢水和化學(xué)清洗廢水，該類(lèi)廢水的特征為廢水中含有大量的有機污染物。除油過(guò)程包括超聲波除油、化學(xué)除油等，超聲波除油中投加鋁合金清洗劑及其他表面活性劑，廢水中有機物濃度相對較高；化學(xué)除油廢水主要來(lái)自鋁件除油、除膜后的清洗，廢水中含有大量的有機物，CODcr在1000mg/L以上，廢水均以含高濃度有機物為主要特點(diǎn)；

（2）浸鋅廢水。主要來(lái)自鋁合金浸鋅后產(chǎn)生的清洗水，由于采用先進(jìn)的“四元”合金浸鋅劑（由硫酸鎳、硫酸鋅、硫酸銅及氯化鐵），廢水中含有較高濃度的鎳離子，同時(shí)浸鋅過(guò)程中因工藝要求投加了一定量的氰化鈉和絡(luò )合劑，因此浸鋅廢水中含氰、含鎳，且形成穩定的絡(luò )合物。常規次氯酸鈉氧化堿性破氰工藝難以奏效；

（3）鍍鎳廢水。主要來(lái)自鋁件前處理后進(jìn)行的表面鍍鎳處理，以提高產(chǎn)品性能，廢水成分單一，主要成分為鎳離子，有機物濃度很低，具有良好的回收價(jià)值，單獨處理；

（4）綜合廢水。主要來(lái)自車(chē)間地面沖洗廢水、化學(xué)拋光中產(chǎn)生的含鋁廢水及酸堿廢水，廢水主要污染物為低pH、少量重金屬離子、SS，有機物濃度在100mg/L以下。

4·鋁合金鍍鎳廢水治理工藝及措施

基于鋁合金鍍鎳廢水“清污分流、分質(zhì)收集、分質(zhì)處理和分質(zhì)回收原則”，并在充分掌握各類(lèi)廢水水質(zhì)特征的情況下，提出如下可行的廢水處理工藝，該工藝在同類(lèi)工程中已得到成功應用。

（1）有機類(lèi)電鍍廢水處理工藝

有機類(lèi)電鍍廢水不同于常規有機廢水，屬高鹽難生物降解類(lèi)廢水，表現在兩方面，一是廢水中含有大量的高分子有機物，如難生物降解的表面活性劑等，生化性較差；二是廢水中含有較高的鹽度，總鹽量在10000mg/L左右。

常規措施是采用中和-混凝沉淀工藝，成熟一點(diǎn)的采用中和-混凝沉淀-生化工藝，但這兩種工藝無(wú)法實(shí)現廢水中有機污染的達標排放，尤其是國家新頒布的《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)，對此提出了更嚴的要求。常規的混凝沉淀預處理效果較差，造成生化細菌無(wú)法培養，解決辦法是采用多元氧化+高效氣浮+生化處理工藝，其中多元氧化工藝由多元微電解和催化氧化技術(shù)組成，其關(guān)鍵在于采用了新型可投加式無(wú)板結多元微電解填料，作為預處理手段在部分降解有機污染物的同時(shí)，可將大分子難生化有機物轉化成小分子臺醇、酸類(lèi)物質(zhì)，以提高廢水的可生化性，為后續生化處理提供良好的營(yíng)養環(huán)境。

（2）浸鋅廢水處理工藝

浸鋅廢水中含有較高濃度的鎳離子和氰根，濃度分別為125mg/L、40mg/L，還有少量的銅離子，常規的次氯酸鈉氧化堿性破氰效果較差，成本高，主要是鎳離子與四元合金中添加的有機絡(luò )合劑形成穩定的絡(luò )合物。解決措施：采用過(guò)氧化氫+催化劑+混凝沉淀工藝，該工藝在實(shí)驗室和工程中均取得了良好的效果，出水中鎳離子和氰根達到或低于國家排放標準。

（3）鍍鎳廢水處理工藝

因鍍鎳廢水成分單一，并含有大量的貴金屬-鎳，故該類(lèi)廢水不宜采用常規化學(xué)法處理達標排放，應按照分質(zhì)回收的原則進(jìn)行槽邊回收，工藝采用精密過(guò)濾+袋式過(guò)濾+二級反滲透回收，濃水中鎳離子濃度可達到20g/L以上，可直接回到鍍槽內循環(huán)使用；淡水水質(zhì)滿(mǎn)足純水要求，也可回到生產(chǎn)線(xiàn)中，實(shí)現零排放，效益明顯。

（4）綜合廢水處理工藝

綜合廢水中含有大量的鋁離子和少量的其它金屬離子，pH在1.5左右，CODcr在100mg/L左右，須考慮出水中鋁離子對中水膜元件造成堵塞問(wèn)題。解決措施：采用二級中和反應+混凝沉淀+過(guò)濾處理。因斜管極易結垢的形成板結，故沉淀單元的型式不宜采用斜管沉淀池，中小型規模宜采用改進(jìn)型豎流式沉淀池，中型規模采用輻流式沉淀池。

（5）污泥問(wèn)題的解決措施

鋁合金鍍鎳廢水出現污泥上浮的單元主要是有機類(lèi)電鍍廢水采用重力沉淀及綜合廢水采用斜管沉淀而造成的，對有機類(lèi)電鍍廢水改為氣浮工藝即可解決，而綜合廢水斜管沉淀池是因沉淀池排泥不及時(shí)造成漂泥，以及粘附于斜管上老泥時(shí)間久后上浮，解決辦法是加強管理，同時(shí)改用豎流式沉淀池，增大泥斗坡度，設置排泥管沖洗系統。對污泥脫水困難問(wèn)題，除改用弱陽(yáng)離子型絮凝劑外，對板框壓濾機，采用帶毛刺的濾布；對帶式壓濾機，采用帶預濃縮的單元的壓濾機。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

5·結語(yǔ)

以上是針對鋁合金鍍鎳廢水處理中存在的主要問(wèn)題，從廢水分類(lèi)原則、水質(zhì)特征入手，分析了常規處理工藝存在的不足，結合實(shí)際工作的經(jīng)驗，提出了適用、可行的污染治理工藝及措施，以滿(mǎn)足國家新頒布的《電鍍污染物排放標準》（GB21900-2008）及相關(guān)要求。

參考文獻

[1]謝金平，王紅娟，彭峰.鋁基上光亮化學(xué)鍍鎳工藝研究.廣東化工，2005,14(1).

[2]黃曉梅，李寧，蔣麗敏，黎德育.鋁及鋁合金電鍍的浸鋅工藝.電鍍與環(huán)保，2005,25(2).來(lái)源：中國電鍍助劑網(wǎng)