“以废治废”在阳极氧化废水处理工程中的应用

管刚，蒋平辉，王飞，梁柏英

（1.江西百舸环保科技有限公司，江西 宜春 336000；2.易成创意（厦门）展览服务有限公司，福建 厦门 361006；3.厦门路桥景观艺术有限公司，福建 厦门 361006）

铝合金常用于制成包装容器。为了让包装容器外表光亮、美观，企业常采用阳极氧化工艺技术对铝合金包装容器表面进行处理。在阳极氧化处理过程中，首先用硝酸钠、片碱组成的碱性液体进行除油、除污处理，然后用硫酸、硝酸、磷酸组成的混合酸进行表面钝化，清洗后用醋酸镍进行表面封孔处理，最后经过染色晾干即为成品。当这些溶液在阳极氧化过程中消耗到一定程度后，就会溶解大量铝离子等杂质，并以废水的形式从生产线上排放出来，形成阳极氧化废水。

1 项目概况

福建某公司有个两生产工厂，一个为旧厂，一个为2020 年建设的新厂，两个工厂主要从事铝盖、铝罐等铝合金包装容器的生产，新厂年加工铝合金制品5000 万件。新厂在生产过程中，每天约产生240m3的阳极氧化废水，废水中含有硫酸、磷酸、硝酸、片碱、亚硝酸钠、铝离子、油脂、重金属镍离子、有机染料等污染物。

旧厂采用常规调节池混合收集+中和+漂白+微电解+沉淀+砂滤+活性炭过滤+生化工艺处理废水，出水难以达到《电镀污染物排放标准》（GB 21900—2008）。因此新厂需要改变废水处理工艺，以满足排放标准。

2 阳极氧化废水处理工艺

在进行小试、中试试验的基础上，确定了该阳极氧化废水处理项目工艺为：分类收集+“以废治废”物化处理+污泥泥层过滤+SBR 反硝化生物脱氮深度处理组合工艺。企业生产废水主要包括含酸废水、含碱废水、含镍废水、含染料废水四种类型[1]。将含酸废水与含碱废水进行“以废治废”中和处理，中和处理后的出水总氮超标，还需进行反硝化生物脱氮深度处理；含染料废水、含镍废水采用单独物化处理方式，处理后可达标排放。该项目为了实现资源化利用，将过滤后的废水用于稀释酸碱中和后的废水中的总盐浓度，为进行反硝化生物脱氮深度处理创造低盐度的有利环境，最终使各类出水均可达标排放。

3 参数设计及处理过程

3.1 含酸废水、含碱废水的物化处理

含酸废水与含碱废水按比例在混合器中进行“以废治废”中和处理，中和至pH 值为6。中和混合器直径为110mm、长度为1200mm，主要材质为PP，混合器搅拌速度为2900 转/min，可瞬间完成中和反应，然后输送至1#反应罐。1#反应罐尺寸为2.25m×2.8m，锥底结构，主要材质为PPR。中和废水在机械强力搅拌过程中，通过投加氧化钙溶液调节其pH 值至8—9，氧化钙溶液中的钙离子与废酸中的硫酸根离子及磷酸根离子发生化学反应，形成不可溶物——硫酸钙及磷酸钙。先投加助凝剂与含酸废水、含碱废水中不饱和油脂结合成不可溶物质，含碱废水中大量铝离子在碱与强酸中和的过程中形成不溶于水的氢氧化铝胶体，再投加助凝剂用于促进氢氧化铝胶体凝结成颗粒，最后依次投加药剂PAC、PAM 进行混凝絮凝，硫酸钙、磷酸钙、氢氧化铝颗粒等形成矾花状絮凝体，絮凝完的污水泵入由矾花状絮凝体形成的泥层过滤器进行“以废治废”过滤。由于过滤后的硝酸根离子与亚硝酸离子仍溶于水中，使总氮超过排放标准，因此需排放至生化调节池进行后续反硝化生物脱氮深度处理。

3.2 含镍废水的物化处理

含镍废水泵至2# 反应罐，反应罐尺寸为2.25m×2.8m，锥底结构，主要材质为PPR。在机械强力搅拌过程中，投加氧化钙溶液调节pH 值至8—9，投加重金属络合剂、吸附剂，重金属络合剂与镍离子发生化学反应，形成不溶于水的固体镍化物，在吸附剂吸附作用下形成大颗粒固体镍化物，最后依次投加PAC、PAM 溶液进行混凝絮凝，固体镍化物与吸附剂形成矾花状絮凝体，絮凝完的污水泵入由矾花状絮凝体形成的泥层过滤器进行“以废治废”过滤，过滤后出水中镍含量已降至1.0mg/L 以下。为实现资源化循环利用，将过滤后的含镍废水排放至生化池，用于稀释含酸废水与含碱废水中和过滤后的废水中的总盐浓度。

3.3 含染料废水的物化处理

含染料废水泵至3#反应罐，反应罐尺寸为2.25m×2.8m，锥底结构，主要材质为PPR。在强力机械搅拌过程中，投加脱色剂，脱色剂与废水中的有机染料进行化学反应，再投氧化钙溶液，调节pH 值至7—8，使废水处于偏碱性状态，脱色剂与有机染料在碱性条件下可形成不可溶于水的固体染料化合物，最后依次投加助沉剂、PAC、PAM 进行混凝絮凝，固体染料化合物形成矾花状絮凝体，絮凝完的污水泵入由矾花状絮凝体形成的泥层过滤器进行“以废治废”过滤，过滤后的出水中的色度、COD 等指标均符合排放标准。为实现资源化循环利用，将过滤后的含染料废水排放至生化调节池用于稀释含酸废水与含碱废水中和过滤后的废水中的总盐浓度。

3.4 综合废水的SBR 反硝化生物深度脱氮处理

经过物化处理、泥层过滤后的四种类型废水，在调节池混合成综合废水，调节池建造2 个，尺寸为2.25m×2.8m，材质为钢混结构。综合废水泵入SBR 反硝化池，SBR 反硝化池建造4 个，尺寸为4m×3.8m，材质为钢混结构。在SBR 生化池内投加反硝化菌、碳源，调节反硝化菌所需的温度，控制水中含氧量等，水力停留时间为16—24h，完成反硝化生化脱氮深度处理后，出水各类指标均可达到《电镀污染物排放标准》（GB 21900—2008）中表2 的排放要求。

4 废水处理效果

该工程经过15d 的调试后，系统可稳定运行，综合废水可实现出水达标排放，处理效果良好，经第三方检测，各类废水处理前后数据见下表。

在经济效益方面，旧厂废水处理直接费用为32 元/t，新厂废水处理直接费用为7.6 元/t，其中药剂费6.15 元/t、电费0.85 元/t、人工费0.6 元/t。通过新、旧厂的工艺对比，可以看出新厂采用的处理工艺有较高的经济效益。

5 结语

充分考虑生产废水中所含污染物的特征[2]，选择合理分类的处理方法，可降低工程造价。采用“以废治废”物化处理+泥层过滤+SBR 反硝化深度生物脱氮组合工艺处理铝合金表面阳极氧化废水，工程实践效果良好，出水达到《电镀污染物排放标准》（GB21900—2008）中表2 的排放要求，而且工艺流程短、操作简单、投资少、运行费用低。

废水处理前后数据