鋁型材生產(chǎn)廢水處理循環(huán)利用及廢渣綜合利用的一體化工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁型材生產(chǎn)廢水處理循環(huán)利用及廢渣綜合利用的一體化工藝，解決現(xiàn)有廢水處理工藝無法很好的實現(xiàn)廢水回收利用，以及廢渣回收利用的問題。本發(fā)明包括以下處理工藝：預(yù)處理、中和調(diào)節(jié)、混凝沉淀法、UF-RO膜處理工藝。本發(fā)明首先將廢水進(jìn)行合理的分類，然后根據(jù)不同類別的廢水進(jìn)行預(yù)處理，隨后則統(tǒng)一進(jìn)行處理，提高了廢水處理效率。同時經(jīng)本發(fā)明處理后的廢水中COD達(dá)到1.8mg/L，電導(dǎo)率達(dá)到45.4μs/㎝，濁度＜0.1NTU；同時可以實現(xiàn)廢水工業(yè)回收率達(dá)到70%以上，廢渣可100%實現(xiàn)綜合利用。
【專利說明】鋁型材生產(chǎn)廢水處理循環(huán)利用及廢渣綜合利用的一體化工
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁型材生產(chǎn)廢水處理循環(huán)利用及廢渣綜合利用的一體化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁型材制品需進(jìn)行表面處理，目前國內(nèi)外主要采用陽極氧化方法而獲得3~30 μ m厚的人工氧化膜，在進(jìn)行表面處理的脫脂，堿洗，中和，陽極氧化等各工序中，均產(chǎn)生大量的老化失效廢液，含有部分鉻、鋅、錫、銅等污染物，如果不經(jīng)過處理或處理不徹底將造成非常嚴(yán)重的環(huán)境污染。近年來，我國鋁型材生產(chǎn)能力迅速增加，技術(shù)裝備水平不斷提高，但環(huán)境保護(hù)技術(shù)研究相對滯后，環(huán)境監(jiān)管比較薄弱。國家環(huán)境保護(hù)總局文件(環(huán)發(fā)[2004]94號)關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)電解鋁行業(yè)環(huán)境管理的通知，要求加大對現(xiàn)有鋁型材企業(yè)的環(huán)境監(jiān)管力度，進(jìn)一步搞好鋁型材建設(shè)項目環(huán)境影響評價工作，鼓勵開展鋁型材環(huán)?？蒲泻驮诰€監(jiān)測能力建設(shè)。
[0003]根據(jù)《建設(shè)項目環(huán)境保護(hù)管理條例》等有關(guān)環(huán)保法規(guī)要求，鋁型材企業(yè)在生產(chǎn)車間規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)、投產(chǎn)的同時，應(yīng)完成對應(yīng)的環(huán)境治理工程的設(shè)計、建設(shè)及運(yùn)行。產(chǎn)生的工藝廢水進(jìn)行分類收集后通過高架管網(wǎng)泵至廠區(qū)廢水處理站，先進(jìn)行分類預(yù)處理后再進(jìn)行綜合處理，一類污染物達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996) —級標(biāo)準(zhǔn)，綜合廢水處理達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)三級標(biāo)準(zhǔn)。一部分綜合廢水深度處理后回用于生產(chǎn)的冷卻水或洗滌水等，另一部分廢水和生活污水一起通過城市污水管網(wǎng)排至污水處理廠，處理達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002) —級A類標(biāo)準(zhǔn)后排放。
[0004]在廢水處理方面，目前鋁型材廠廢水量在不考慮廢水回用的情況下，單位產(chǎn)品廢水排放量可控制在3~5m3/t.Α1 ;對于年產(chǎn)20萬噸鋁型材以上規(guī)模的特大型企業(yè)廢水排放量低于2m3/fAl ;以年產(chǎn)8萬噸大型鋁型材廠計，日廢水排量低于2m3/d。因此，鋁型材廠日廢水處理量全部屬于較小型規(guī)模。
[0005]廢水處理現(xiàn)狀:目前對于鋁型材生產(chǎn)廢水的研究主要著眼于如何處理使其達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)這個問題，而不夠重視廢水循環(huán)利用，導(dǎo)致廢水的循環(huán)利用率不高，一般只有30%左右。鋁型材企業(yè)廢水一般采用石灰中和調(diào)節(jié)及混凝沉淀法工藝處理，處理后的廢水部分循環(huán)回用，由于水質(zhì)問題，循環(huán)水使用量受到限制，目前大多數(shù)企業(yè)循環(huán)使用率不高，大多數(shù)廢水經(jīng)處理后排放。廢水循環(huán)利用率不高的原因在于目前應(yīng)用的石灰中和調(diào)節(jié)及混凝沉淀法處理鋁型材廢水無法達(dá)到回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而采用離子交換樹脂過濾進(jìn)行二次再處理的成本較高。
[0006]經(jīng)廢水處理會產(chǎn)生大量污泥，進(jìn)一步脫水后即為含鋁廢渣。計算表明，僅一條年產(chǎn)鋁型材2400噸的氧化著色流水線，每年產(chǎn)生污泥約15萬噸，廢渣2000噸，數(shù)量極大。而據(jù)統(tǒng)計，僅2010年全國鋁型材產(chǎn)量超過1000萬噸，預(yù)計這個數(shù)字還會隨國內(nèi)建筑市場的發(fā)展繼續(xù)增大，因此廢渣數(shù)量極大，如果不對其及時處理而任意堆放，不僅占用大量土地，造成二次污染，而且使得許多有用化學(xué)成分流失和浪費(fèi)，所以合理地回收利用這部分固體廢物，變廢為寶，事關(guān)重大，具有重要的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種鋁型材生產(chǎn)廢水處理循環(huán)利用及廢渣綜合利用的一體化工藝，解決現(xiàn)有廢水處理工藝無法很好的實現(xiàn)廢水回收利用，以及廢渣回收利用的問題。
[0008]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
鋁型材生產(chǎn)廢水處理循環(huán)利用及廢渣綜合利用的一體化工藝，包括以下步驟:
(1)廢水分類:根據(jù)廢水污染源將廢水分為含鉻廢水、含錫含鎳廢水、綜合廢水三類；
(2)預(yù)處理:針對不同類別的廢水，采取相應(yīng)的預(yù)處理，分別去除鉻、錫、鎳；
(3)中和調(diào)節(jié):將預(yù)處理后的廢水通入中和調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)pH值至6~9;
(4)混凝沉淀法:將調(diào)節(jié)pH值后的廢水通入沉淀池內(nèi)，再加入堿使廢水中的Al3+與or充分反應(yīng)生成難溶的Al (OH) 3沉淀；然后加入絮凝劑，通過沉淀池固液分離去除沉淀物；
(5 )UF-R0膜處理工藝:將沉淀池內(nèi)的液體通入UF-RO膜處理裝置進(jìn)行超濾-反滲透處理，出水即可重新利用；而將沉淀池內(nèi)的沉淀進(jìn)行脫水處理，隨后進(jìn)行綜合利用。
[0009]進(jìn)一步地，廢渣綜合利用具體實現(xiàn)方式是:將經(jīng)沉淀池排出的鋁型材污泥進(jìn)行脫水處理，使廢渣含水率降至65~75%，然后將其分為含鉻廢渣、含氟廢渣、不含鉻氟廢渣；并將含鉻廢渣用于生產(chǎn)玻璃著色`劑/礦化劑，含氟廢渣用于生產(chǎn)人造冰晶石，不含鉻氟廢渣用于生產(chǎn)活性氧化鋁。
[0010]在進(jìn)一步地，所述步驟(2)具體的處理方式是:將含鉻廢水采用硫代硫酸鈉作為還原劑將廢水中劉價鉻全部還原為三價鉻，再調(diào)節(jié)PH值使得鉻離子以氫氧化物形式被沉淀，隨后去除沉淀即可；含錫含鎳廢水通過調(diào)節(jié)PH值使錫離子和鎳離子以氫氧化物的形式被沉淀，隨后去除沉淀即可；綜合廢水通過調(diào)節(jié)pH值至7.3~7.7即可。
[0011]本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果:
(I)本發(fā)明首先將廢水進(jìn)行合理的分類，然后根據(jù)不同類別的廢水進(jìn)行預(yù)處理，隨后則統(tǒng)一進(jìn)行處理，提高了廢水處理效率，同時提高了廢水的回收利用率。
[0012](2)本發(fā)明處理后的廢水中COD達(dá)到1.8mg/L，電導(dǎo)率達(dá)到45.4 μ s/Cm，濁度
<0.1NTU ;同時可以實現(xiàn)廢水工業(yè)回收率達(dá)到70%以上，廢渣可100%實現(xiàn)綜合利用，從而解決了廢渣對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染和對資源造成極大的浪費(fèi)的問題。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的實施方式并不限于此。實施例
[0014]鋁型材生產(chǎn)企業(yè)的廢水有:前處理的脫脂廢水，前處理后酸性水洗水、堿腐蝕后的堿性水洗水、酸蝕后酸性水洗水、氧化后的酸性水洗水、鈍化后的含Cr3+、著色后的含Ni2+、Sn2+、酸性水洗水、電泳涂漆離子交換裝置產(chǎn)生的廢酸、廢堿和少量電泳涂漆廢水。廢水混合后呈酸性，含有 Al3+、Ni2+、Sn2+、Sn4+、Na+、Cr3+等陽離子，以及 SO42'F-、NO3'Cl-、AlO2'Ac-等陰離子，以及表面活性劑和丙烯酸樹脂等有機(jī)物。廢液有脫脂中和產(chǎn)生的廢硫酸，廢硝酸以及氧化產(chǎn)生的廢硫酸、著色產(chǎn)生的廢液、電泳涂漆產(chǎn)生的廢丙烯酸液、封孔產(chǎn)生的含Ni2+、F—等廢液。
[0015]本發(fā)明的工藝則是先將廢水分為三類:含鉻廢水、含錫含鎳廢水、綜合廢水，其中綜合廢水包括酸性廢水、堿性廢水和其他沖洗地面水等。
[0016](a)含鉻廢水:主要來自鈍化工序的水洗過程。廢水中主要含有六價鉻(Cr6+)等污染物質(zhì)。
[0017](b)含錫含鎳廢水:主要來自電解著色工序的水洗過程。廢水中主要含有二價錫(Sn2+)、二價鎳(Ni2+)、TB添加劑等污染物質(zhì)。
[0018](c)綜合廢水:酸性廢水、堿性廢水和其它沖洗地面水等統(tǒng)稱為綜合廢水,其主要來源及水量如下:
①酸性廢水:主要來自脫脂、中和、除蠟、陽極氧化、電泳水洗、除油等的水洗工序。廢水中主要含有Al3+和少量油脂類物質(zhì)等。
[0019]②堿性廢水:主要來自堿蝕和模具堿洗的水洗工序。廢水中主要含有Al3+。
[0020]③軟化水裝置定期排放廢水:軟化水裝置中的離子交換樹脂再生過程產(chǎn)生酸性或堿性廢水。該廢水定期排放，廢水主要呈弱酸性或弱堿性。
[0021]④熔鑄車間冷卻水系統(tǒng)定期排放廢水:熔鑄車間的澆鑄工序采取直接冷卻的方式冷卻澆鑄設(shè)備，冷卻水循環(huán)利用，定期少量排放，廢水中基本無污染物質(zhì)。
[0022]再分別針對不同類別的廢水，采取相應(yīng)的預(yù)處理，具體情況如下；
Ca)含鉻廢水:鉻為一類污染物，必須單獨(dú)預(yù)處理，將六價鉻處理達(dá)標(biāo)后與其它廢水混合。含鉻廢水需將廢水中的六價鉻還原，在反應(yīng)池中頭加焦亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉將六價鉻還原為三價鉻，以便后續(xù)處理生成氧化物沉淀。具體采用連續(xù)操作，機(jī)械攪拌，還原反應(yīng)的關(guān)鍵在于控制反應(yīng)的pH和氧化還原電位(0RP)，為此采用一套pH控制儀和一套ORP控制儀，由計量泵準(zhǔn)確控制加藥量保證六價鉻還原為三價鉻反應(yīng)充分進(jìn)行。反應(yīng)PH控制在2~3左右，氧化還原電位控制在300~350mV左右。還原完全后計量投加液堿調(diào)節(jié)pH，當(dāng)pH
<8時，氫氧化鉻沉淀反應(yīng)的速度慢且不徹底，Cr3+濃度高，pH > 9.5時，氫氧化鉻又重新溶解，調(diào)節(jié)pH為8.5有很好的沉淀效果，對Cr3+的去除率最高。其中的反應(yīng)式如下:
2H2Cr207+3Na2S205+3H2S04=2Cr2 (SO4) 3+3Na2S04+5H20
Cr2 (SO4) 3+6Na0H=2Cr (OH)3 丨 +3Na2S04。
[0023](b)含錫含鎳廢水:車間采用RO回收工藝進(jìn)行回收套用，RO出水則不含錫含鎳。
[0024](c)綜合廢水:該廢水水量打，pH變化范圍較大，并含有一定的石油類污染物。利用其中的酸性廢水與堿性廢水在調(diào)節(jié)池中直接中和反應(yīng)，調(diào)節(jié)廢水的PH值；然后與其它預(yù)處理后廢水混合。
[0025]然后，將混合后的廢水通入調(diào)節(jié)池對水質(zhì)水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有曝氣管，促進(jìn)廢水的混合并防止池內(nèi)積渣 ，再將調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水用泵提升進(jìn)入沉淀池，池內(nèi)設(shè)有PH在線監(jiān)測儀，加酸或加堿調(diào)節(jié)pH。由于廢水中含有大量的鋁，而鋁在溶液中呈兩性狀態(tài):當(dāng)pH
<3時，鋁主要的存在形態(tài)為[Al (H2O) 6]3+;當(dāng)pH=7時，氫氧化鋁成為Al3+的主要存在形態(tài)；當(dāng)pH > 8.5后，大部分氫氧化鋁水解為帶負(fù)電荷的配陰離子；故pH調(diào)至7.5左右，通過空氣攪拌，反應(yīng)生成氫氧化物沉淀，并投加絮凝劑PAM促進(jìn)沉淀，廢水自流進(jìn)入沉淀池。在沉淀池中進(jìn)行泥水分離。
[0026]最后，將沉淀池內(nèi)的上半部清液通入UF-RO膜處理裝置進(jìn)行超濾-反滲透處理，經(jīng)過處理后的廢水水質(zhì)的COD達(dá)到1.8 mg /L,電導(dǎo)率達(dá)到45.4 μ s/ Cm，濁度< 0.1NTU，可直接回至生產(chǎn)利用，提高廢水的循環(huán)利用率，水回收率可達(dá)到70%以上。而沉淀池內(nèi)的污泥則進(jìn)行脫水處理，使廢渣含水量降至65~75%，然后將其分為含鉻廢渣、含氟廢渣、不含鉻氟廢渣；并將含鉻廢渣用于生產(chǎn)玻璃著色劑/礦化劑，含氟廢渣用于生產(chǎn)人造冰晶石，不含鉻氟廢渣用于生產(chǎn)活性氧化鋁。廢渣具體的回收利用如下:
(a)含鉻廢渣的綜合利用:
①作為玻璃著色劑:在玻璃窯爐的高溫還原條件下，Cr3+進(jìn)入玻璃體內(nèi)，因Cr3+是一種著色力較強(qiáng)，著色范圍較大的離子。三價鉻離子在玻璃熔融體中熔解，過冷后，生產(chǎn)含Cr3+的玻璃，使玻璃呈翠綠色。用鉻渣代替鉻鐵礦作著色劑，既可消除污染，降低成本。
[0027]②作為結(jié)晶促進(jìn)劑(礦化劑):用含鉻廢渣代替鉻鐵礦作結(jié)晶促進(jìn)劑(礦化劑)，與頁巖、硫酸渣等混合熔融于150(TC高溫下，然后澆鑄成型鉻渣鑄石。
[0028](b)含氟廢渣的綜合利用:
在含氟廢渣中加入高效除雜藥劑，通過控制酸度等條件去除雜質(zhì)，然后再溶液體系中加入一定比例的氯化鈉和氯化鋁溶液，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度、酸度及NaCl用量合成含Na3AlF6的產(chǎn)物，將其沉淀、過濾、烘干得到最終產(chǎn)品人造冰晶石。
[0029](C)不含鉻、氟廢渣的綜合利用:
將廢渣在球磨機(jī)中濕法球磨4h，桶蒸餾水洗滌5次后烘干，以硝酸作為粘結(jié)劑，將硝酸溶液與廢渣粉末按一定配比混合制成直徑4~6_的球狀顆粒，將顆粒在室溫下干燥，然后置于高溫爐中煅燒并保溫，保溫結(jié)束后自然冷卻到室溫。這樣制備的活性氧化鋁的表面積和孔容分別為283 m2 /g和0.56m3/g，平均孔徑為6.8nm。
[0030]按照上述實施例，便可很好地實現(xiàn)本發(fā)明。值得說明的是，基于上述設(shè)計的前提下，為解決同樣的技術(shù)問題，即使在本發(fā)明上做出的一些無實質(zhì)性的改動或潤色，所采用的技術(shù)方案的實質(zhì)仍然與本發(fā)明一樣，故其也應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.鋁型材生產(chǎn)廢水處理循環(huán)利用及廢渣綜合利用的一體化工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)廢水分類:根據(jù)廢水污染源將廢水分為含鉻廢水、含錫含鎳廢水、綜合廢水三類； (2)預(yù)處理:針對不同類別的廢水，采取相應(yīng)的預(yù)處理，分別去除鉻、錫、鎳； (3)中和調(diào)節(jié):將預(yù)處理后的廢水通入中和調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)pH值至6~9; (4)混凝沉淀法:將調(diào)節(jié)pH值后的廢水通入沉淀池內(nèi)，再加入堿使廢水中的Al3+與or充分反應(yīng)生成難溶的Al (OH) 3沉淀；然后加入絮凝劑，通過沉淀池固液分離去除沉淀物； (5 )UF-R0膜處理工藝:將沉淀池內(nèi)的液體通入UF-RO膜處理裝置進(jìn)行超濾-反滲透處理，出水即可重新利用；而將沉淀池內(nèi)的沉淀進(jìn)行脫水處理，隨后進(jìn)行綜合利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁型材生產(chǎn)廢水處理循環(huán)利用及廢渣綜合利用的一體化工藝，其特征在于，廢渣綜合利用具體實現(xiàn)方式是:將經(jīng)沉淀池排出的鋁型材污泥進(jìn)行脫水處理，使廢渣含水率降至65~75%，然后將其分為含鉻廢渣、含氟廢渣、不含鉻氟廢渣；并將含鉻廢渣用于生產(chǎn)玻璃著色劑/礦化劑，含氟廢渣用于生產(chǎn)人造冰晶石，不含鉻氟廢渣用于生產(chǎn)活性氧化鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁型材生產(chǎn)廢水處理循環(huán)利用及廢渣綜合利用的一體化工藝，其特征在于，所述步驟(2)具體的處理方式是:將含鉻廢水采用硫代硫酸鈉作為還原劑將廢水中六價鉻全部還原為三價鉻，再調(diào)節(jié)PH值使得鉻離子以氫氧化物形式被沉淀，隨后去除沉淀即可；含錫含鎳廢水通過調(diào)節(jié)PH值使錫離子和鎳離子以氫氧化物的形式被沉淀，隨后去除沉淀即可；綜合廢水通過調(diào)節(jié)PH值至7.3~7.7即可。
【文檔編號】C02F9/04GK103601322SQ201310676456
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】張正榮 申請人:四川典奧志博環(huán)?？萍加邢薰?br>