鋁型材生產廢水處理循環利用及廢渣綜合利用的一體化工藝的製作方法

2023-12-12 06:39:47

鋁型材生產廢水處理循環利用及廢渣綜合利用的一體化工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋁型材生產廢水處理循環利用及廢渣綜合利用的一體化工藝，解決現有廢水處理工藝無法很好的實現廢水回收利用，以及廢渣回收利用的問題。本發明包括以下處理工藝：預處理、中和調節、混凝沉澱法、UF-RO膜處理工藝。本發明首先將廢水進行合理的分類，然後根據不同類別的廢水進行預處理，隨後則統一進行處理，提高了廢水處理效率。同時經本發明處理後的廢水中COD達到1.8mg/L，電導率達到45.4μs/㎝，濁度＜0.1NTU；同時可以實現廢水工業回收率達到70%以上，廢渣可100%實現綜合利用。
【專利說明】鋁型材生產廢水處理循環利用及廢渣綜合利用的一體化工
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋁型材生產廢水處理循環利用及廢渣綜合利用的一體化工藝。
【背景技術】
[0002]鋁型材製品需進行表面處理，目前國內外主要採用陽極氧化方法而獲得3~30 μ m厚的人工氧化膜，在進行表面處理的脫脂，鹼洗，中和，陽極氧化等各工序中，均產生大量的老化失效廢液，含有部分鉻、鋅、錫、銅等汙染物，如果不經過處理或處理不徹底將造成非常嚴重的環境汙染。近年來，我國鋁型材生產能力迅速增加，技術裝備水平不斷提高，但環境保護技術研究相對滯後，環境監管比較薄弱。國家環境保護總局文件(環發[2004]94號)關於進一步加強電解鋁行業環境管理的通知，要求加大對現有鋁型材企業的環境監管力度，進一步搞好鋁型材建設項目環境影響評價工作，鼓勵開展鋁型材環保科研和在線監測能力建設。
[0003]根據《建設項目環境保護管理條例》等有關環保法規要求，鋁型材企業在生產車間規劃設計、建設、投產的同時，應完成對應的環境治理工程的設計、建設及運行。產生的工藝廢水進行分類收集後通過高架管網泵至廠區廢水處理站，先進行分類預處理後再進行綜合處理，一類汙染物達到《汙水綜合排放標準》(GB8978-1996) —級標準，綜合廢水處理達到《汙水綜合排放標準》(GB8978-1996)三級標準。一部分綜合廢水深度處理後回用於生產的冷卻水或洗滌水等，另一部分廢水和生活汙水一起通過城市汙水管網排至汙水處理廠，處理達到《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB18918-2002) —級A類標準後排放。
[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，單位產品廢水排放量可控制在3~5m3/t.Α1 ;對於年產20萬噸鋁型材以上規模的特大型企業廢水排放量低於2m3/fAl ;以年產8萬噸大型鋁型材廠計，日廢水排量低於2m3/d。因此，鋁型材廠日廢水處理量全部屬於較小型規模。
[0005]廢水處理現狀:目前對於鋁型材生產廢水的研究主要著眼於如何處理使其達到規定的排放標準這個問題，而不夠重視廢水循環利用，導致廢水的循環利用率不高，一般只有30%左右。鋁型材企業廢水一般採用石灰中和調節及混凝沉澱法工藝處理，處理後的廢水部分循環回用，由於水質問題，循環水使用量受到限制，目前大多數企業循環使用率不高，大多數廢水經處理後排放。廢水循環利用率不高的原因在於目前應用的石灰中和調節及混凝沉澱法處理鋁型材廢水無法達到回用水質標準，而採用離子交換樹脂過濾進行二次再處理的成本較高。
[0006]經廢水處理會產生大量汙泥，進一步脫水後即為含鋁廢渣。計算表明，僅一條年產鋁型材2400噸的氧化著色流水線，每年產生汙泥約15萬噸，廢渣2000噸，數量極大。而據統計，僅2010年全國鋁型材產量超過1000萬噸，預計這個數字還會隨國內建築市場的發展繼續增大，因此廢渣數量極大，如果不對其及時處理而任意堆放，不僅佔用大量土地，造成二次汙染，而且使得許多有用化學成分流失和浪費，所以合理地回收利用這部分固體廢物，變廢為寶，事關重大，具有重要的環保和經濟意義。

【發明內容】

[0007]本發明的目的在於提供一種鋁型材生產廢水處理循環利用及廢渣綜合利用的一體化工藝，解決現有廢水處理工藝無法很好的實現廢水回收利用，以及廢渣回收利用的問題。
[0008]本發明通過下述技術方案實現:
鋁型材生產廢水處理循環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:根據廢水汙染源將廢水分為含鉻廢水、含錫含鎳廢水、綜合廢水三類；
(2)預處理:針對不同類別的廢水，採取相應的預處理，分別去除鉻、錫、鎳；
(3)中和調節:將預處理後的廢水通入中和調節池，調節pH值至6~9;
(4)混凝沉澱法:將調節pH值後的廢水通入沉澱池內，再加入鹼使廢水中的Al3+與or充分反應生成難溶的Al (OH) 3沉澱；然後加入絮凝劑，通過沉澱池固液分離去除沉澱物；
(5 )UF-R0膜處理工藝:將沉澱池內的液體通入UF-RO膜處理裝置進行超濾-反滲透處理，出水即可重新利用；而將沉澱池內的沉澱進行脫水處理，隨後進行綜合利用。
[0009]進一步地，廢渣綜合利用具體實現方式是:將經沉澱池排出的鋁型材汙泥進行脫水處理，使廢渣含水率降至65~75%，然後將其分為含鉻廢渣、含氟廢渣、不含鉻氟廢渣；並將含鉻廢渣用於生產玻璃著色`劑/礦化劑，含氟廢渣用於生產人造冰晶石，不含鉻氟廢渣用於生產活性氧化鋁。
[0010]在進一步地，所述步驟(2)具體的處理方式是:將含鉻廢水採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，再調節PH值使得鉻離子以氫氧化物形式被沉澱，隨後去除沉澱即可；含錫含鎳廢水通過調節PH值使錫離子和鎳離子以氫氧化物的形式被沉澱，隨後去除沉澱即可；綜合廢水通過調節pH值至7.3~7.7即可。
[0011]本發明具有以下優點及有益效果:
(I)本發明首先將廢水進行合理的分類，然後根據不同類別的廢水進行預處理，隨後則統一進行處理，提高了廢水處理效率，同時提高了廢水的回收利用率。
[0012](2)本發明處理後的廢水中COD達到1.8mg/L，電導率達到45.4 μ s/Cm，濁度
<0.1NTU ;同時可以實現廢水工業回收率達到70%以上，廢渣可100%實現綜合利用，從而解決了廢渣對環境產生嚴重的汙染和對資源造成極大的浪費的問題。
【具體實施方式】
[0013]下面結合實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的實施方式並不限於此。實施例
[0014]鋁型材生產企業的廢水有:前處理的脫脂廢水，前處理後酸性水洗水、鹼腐蝕後的鹼性水洗水、酸蝕後酸性水洗水、氧化後的酸性水洗水、鈍化後的含Cr3+、著色後的含Ni2+、Sn2+、酸性水洗水、電泳塗漆離子交換裝置產生的廢酸、廢鹼和少量電泳塗漆廢水。廢水混合後呈酸性，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物。廢液有脫脂中和產生的廢硫酸，廢硝酸以及氧化產生的廢硫酸、著色產生的廢液、電泳塗漆產生的廢丙烯酸液、封孔產生的含Ni2+、F—等廢液。
[0015]本發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、鹼性廢水和其他衝洗地面水等。
[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+)等汙染物質。
[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添加劑等汙染物質。
[0018](c)綜合廢水:酸性廢水、鹼性廢水和其它衝洗地面水等統稱為綜合廢水,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+和少量油脂類物質等。
[0019]②鹼性廢水:主要來自鹼蝕和模具鹼洗的水洗工序。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生酸性或鹼性廢水。該廢水定期排放，廢水主要呈弱酸性或弱鹼性。
[0021]④熔鑄車間冷卻水系統定期排放廢水:熔鑄車間的澆鑄工序採取直接冷卻的方式冷卻澆鑄設備，冷卻水循環利用，定期少量排放，廢水中基本無汙染物質。
[0022]再分別針對不同類別的廢水，採取相應的預處理，具體情況如下；
Ca)含鉻廢水:鉻為一類汙染物，必須單獨預處理，將六價鉻處理達標後與其它廢水混合。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，以便後續處理生成氧化物沉澱。具體採用連續操作，機械攪拌，還原反應的關鍵在於控制反應的pH和氧化還原電位(0RP)，為此採用一套pH控制儀和一套ORP控制儀，由計量泵準確控制加藥量保證六價鉻還原為三價鉻反應充分進行。反應PH控制在2~3左右，氧化還原電位控制在300~350mV左右。還原完全後計量投加液鹼調節pH，當pH
9.5時，氫氧化鉻又重新溶解，調節pH為8.5有很好的沉澱效果，對Cr3+的去除率最高。其中的反應式如下:
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:車間採用RO回收工藝進行回收套用，RO出水則不含錫含鎳。
[0024](c)綜合廢水:該廢水水量打，pH變化範圍較大，並含有一定的石油類汙染物。利用其中的酸性廢水與鹼性廢水在調節池中直接中和反應，調節廢水的PH值；然後與其它預處理後廢水混合。
[0025]然後，將混合後的廢水通入調節池對水質水量進行調節。調節池內設有曝氣管，促進廢水的混合併防止池內積渣 ，再將調節池內廢水用泵提升進入沉澱池，池內設有PH在線監測儀，加酸或加鹼調節pH。由於廢水中含有大量的鋁，而鋁在溶液中呈兩性狀態:當pH
8.5後，大部分氫氧化鋁水解為帶負電荷的配陰離子；故pH調至7.5左右，通過空氣攪拌，反應生成氫氧化物沉澱，並投加絮凝劑PAM促進沉澱，廢水自流進入沉澱池。在沉澱池中進行泥水分離。
[0026]最後，將沉澱池內的上半部清液通入UF-RO膜處理裝置進行超濾-反滲透處理，經過處理後的廢水水質的COD達到1.8 mg /L,電導率達到45.4 μ s/ Cm，濁度< 0.1NTU，可直接回至生產利用，提高廢水的循環利用率，水回收率可達到70%以上。而沉澱池內的汙泥則進行脫水處理，使廢渣含水量降至65~75%，然後將其分為含鉻廢渣、含氟廢渣、不含鉻氟廢渣；並將含鉻廢渣用於生產玻璃著色劑/礦化劑，含氟廢渣用於生產人造冰晶石，不含鉻氟廢渣用於生產活性氧化鋁。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+進入玻璃體內，因Cr3+是一種著色力較強，著色範圍較大的離子。三價鉻離子在玻璃熔融體中熔解，過冷後，生產含Cr3+的玻璃，使玻璃呈翠綠色。用鉻渣代替鉻鐵礦作著色劑，既可消除汙染，降低成本。
[0027]②作為結晶促進劑(礦化劑):用含鉻廢渣代替鉻鐵礦作結晶促進劑(礦化劑)，與頁巖、硫酸渣等混合熔融於150(TC高溫下，然後澆鑄成型鉻渣鑄石。
[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，然後再溶液體系中加入一定比例的氯化鈉和氯化鋁溶液，通過調節反應溫度、酸度及NaCl用量合成含Na3AlF6的產物，將其沉澱、過濾、烘乾得到最終產品人造冰晶石。
[0029](C)不含鉻、氟廢渣的綜合利用:
將廢渣在球磨機中溼法球磨4h，桶蒸餾水洗滌5次後烘乾，以硝酸作為粘結劑，將硝酸溶液與廢渣粉末按一定配比混合製成直徑4~6_的球狀顆粒，將顆粒在室溫下乾燥，然後置於高溫爐中煅燒並保溫，保溫結束後自然冷卻到室溫。這樣製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，便可很好地實現本發明。值得說明的是，基於上述設計的前提下，為解決同樣的技術問題，即使在本發明上做出的一些無實質性的改動或潤色，所採用的技術方案的實質仍然與本發明一樣，故其也應當在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.鋁型材生產廢水處理循環利用及廢渣綜合利用的一體化工藝，其特徵在於，包括以下步驟: (1)廢水分類:根據廢水汙染源將廢水分為含鉻廢水、含錫含鎳廢水、綜合廢水三類； (2)預處理:針對不同類別的廢水，採取相應的預處理，分別去除鉻、錫、鎳； (3)中和調節:將預處理後的廢水通入中和調節池，調節pH值至6~9; (4)混凝沉澱法:將調節pH值後的廢水通入沉澱池內，再加入鹼使廢水中的Al3+與or充分反應生成難溶的Al (OH) 3沉澱；然後加入絮凝劑，通過沉澱池固液分離去除沉澱物； (5 )UF-R0膜處理工藝:將沉澱池內的液體通入UF-RO膜處理裝置進行超濾-反滲透處理，出水即可重新利用；而將沉澱池內的沉澱進行脫水處理，隨後進行綜合利用。
2.根據權利要求1所述的鋁型材生產廢水處理循環利用及廢渣綜合利用的一體化工藝，其特徵在於，廢渣綜合利用具體實現方式是:將經沉澱池排出的鋁型材汙泥進行脫水處理，使廢渣含水率降至65~75%，然後將其分為含鉻廢渣、含氟廢渣、不含鉻氟廢渣；並將含鉻廢渣用於生產玻璃著色劑/礦化劑，含氟廢渣用於生產人造冰晶石，不含鉻氟廢渣用於生產活性氧化鋁。
3.根據權利要求2所述的鋁型材生產廢水處理循環利用及廢渣綜合利用的一體化工藝，其特徵在於，所述步驟(2)具體的處理方式是:將含鉻廢水採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，再調節PH值使得鉻離子以氫氧化物形式被沉澱，隨後去除沉澱即可；含錫含鎳廢水通過調節PH值使錫離子和鎳離子以氫氧化物的形式被沉澱，隨後去除沉澱即可；綜合廢水通過調節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 優先權日:2013年12月13日
【發明者】張正榮 申請人:四川典奧志博環保科技有限公司