鋁型材產業是佛山市傳統優勢制造業的重要組成部分。2017年，全國鋁型材產量1950萬t，廣東400萬t，占全國鋁型材產量的20%，佛山約300萬t，超全省產量的70%。數據顯示，2016年佛山市為鋁型材產業服務的上下游企業近萬家。不斷發展和完善鋁型材產業鏈，以佛山為中心的全國鋁工業產業集聚效應已非常明顯。然而鋁型材生產過程中需要消耗大量的水資源。據統計，年產量10萬t的鋁型材企業，每年清洗鋁型材表面用水超過200萬m3。依照《佛山市最嚴格水資源管理制度實施方案》的有關要求，強化取用水大戶的用水總量控制和定額管理，重點抓好年用水量100萬m3以上用水大戶在線監管，是未來5年實現“民富市強，幸福佛山”目標的重要舉措。本文在全面分析鋁型材行業廢水產生來源的基礎上，系統梳理鋁型材行業廢水治理及回用中存在的問題，從“源頭控制、清潔生產”的理念出發，提出針對性的對策措施，為鋁型材行業今后能夠有效開展廢水減量化、再利用工作明確方向。
一、廢水處理存在的問題
1.1 廢水產生分析
鋁型材廢水來源于各主要生產工序，包括氧化、噴涂、煲膜等。廢水的產生主要有以下4個方面。
1.1.1 煲膜廢水
鋁型材擠壓模具使用后要放入高濃度堿液中進行煲模，將模腔內的鋁反應腐蝕掉。煲模液中氫氧化鈉的濃度達200-300g/L，隨著反應的進行，鋁離子含量不斷升高，當達到60-70g/L以上、反應速度明顯降低時，就必須將煲模液排掉，如圖1所示。煲模廢液的處理一般采取“以廢治廢”的方式，直接排放進廢水中心，與氧化工序產生的廢酸中和處理。大量鈉離子進入廢水中心，污染中水，徹底斷絕中水回用的可能性。
1.1.2 陽極氧化生產線廢水
陽極氧化型材生產工藝如圖2所示。陽極氧化過程中，要經過除油、堿蝕、中和、氧化、著色、封孔等工序，每道主槽后面都配有兩道水洗槽，水洗槽產生大量的廢水排入到污水處理車間進行處理，每生產1t陽極氧化型材，產生15t的廢水，溶鋁15kg。值得注意的是，由于各個功能槽中使用大量的添加劑，陽極氧化廢水中含有硫酸根、磷酸根、氟離子、亞錫離子、鎳離子、硝酸根、亞硝酸根、檸檬酸根以及山梨醇、TX-10、表面活性劑、酒石酸、對苯二酚、鄰苯二酚等物質。目前，大部分鋁型材企業對鎳進行單獨收集處理，其余集中處理，這些復雜組分進入中水廢水中心，使得中水回用極具困難。
1.1.3 氧化拋光及著色線廢水
鋁合金拋光是生產高檔鋁材的重要手段，各類電子產品外殼、高鐵內裝修、衛浴設備等，一般選用拋光鋁材。氧化拋光著色型材生產工藝如圖3所示。生產過程中，要經過拋光、除灰、氧化、著色、封孔等工序，每道主槽后面都配有兩道水洗槽，水洗槽產生大量的廢水排入到污水處理車間進行處理，據統計，每生產一噸氧化拋光著色型材，會產生15t的廢水，消耗拋光液350kg(含磷酸227.5kg、硫酸105kg、硝酸17.5kg)。與陽極氧化生產線廢水處理方式類似，大部分鋁型材企業對鎳進行單獨收集處理，其余集中處理。
1.1.4 噴涂生產線廢水
噴涂型材需要經過預處理才能進行噴涂，噴涂預處理有鉻鉻化預處理和無鉻鈍化預處理兩種，其中有鉻鉻化工藝見圖4所示，無鉻鈍化工藝見圖5所示。
鉻化槽化學組分為鉻酐、氫氟酸、氟化氫銨、鐵氰化鉀、硝酸等。無鉻鈍化槽化學組分為氟鈦酸、氟鋯酸、丙烯酸、氫氟酸等。鋁型材企業對鉻進行單獨收集處理，其余物質進入廢水中心集中處理。
1.2 廢水處理現狀
廢水中心收集的廢水，含有Al3+、Na+、NH4+、Ni2+、Sn2+、Cr6+等陽離子，SO42-、F-、NO3-、NO2-、S2-、Cl-、酒石酸根、葡萄糖酸根、醋酸根等陰離子，以及有機酚、表面活性劑和丙烯酸樹脂等有機物等。酸性廢水、堿性廢水通常是混合中和處理，目前鋁型材行業廢水仍然普遍采用中和調節及混凝沉淀法處理，處理流程是：酸堿廢水互相中和，調節pH至中性，陽離子Al3+等形成氫氧化物沉淀。經中和沉淀的廢水打入混凝槽中，加入絮凝劑PAC、PAM，絮凝后進入沉淀槽，清液達標排放或回用。然而，實際情況是，廢水固液分離后，由于含有鈉離子、銨離子、硫酸根、硝酸根、亞硝酸根、醋酸根、酒石酸根、硫代硫酸根、氯離子、硫離子、氟離子等，中水不可回用。
含鉻廢水現在的處理方法是：加入焦亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉等還原劑，將六價鉻還原成毒性更低的三價鉻，然后再加入堿、PAM進行反應沉淀，污泥脫水壓濾后得到鉻渣，上清液經過RO等技術處理后回用。典型處理流程如圖5所示。
鎳離子回收僅限于單鎳鹽著色槽，封孔廢水中的鎳離子因含量低直接排放。含鎳廢水的處理方式是，鎳離子采用在線回收裝置，然后利用沉淀法，加入氫氧化鈉及PAM，調節pH，反應生成氫氧化鎳沉淀，污泥脫水壓濾后得到鎳渣。后續流程與含鉻廢水一致。典型處理流程如圖5。
值得注意的是，雖然部分廠家按照要求對鎳離子和鉻離子進行在線回收，中水回用，但是效率低、而且產生的濃水仍然無法處理，效果同樣不盡理想。同時，相對于鋁型材表面處理整個工藝而言，鉻化槽封孔槽用水量占比小，只回用該部分中水，并不能解決鋁型材企業中水回用率低的問題。
二、廢水回用存在的問題
2.1 擠壓煲模液及氧化前處理堿蝕液回收
擠壓煲模液含有大量的氫氧化鈉及鋁離子，煲模液回收方面有不少的研究報道，例如意大利的Crystalfix堿回收系統，但因流程復雜、綜合效益不高，實際應用的不多。鋁型材企業處理煲模廢液的通行做法是中和氧化工序產生的廢酸，企業不但沒有回收利用煲模液中的鈉離子、鋁離子等資源，反而增加了成本，鈉離子污染中水，限制了中水回用。
氧化前處理堿蝕液的回收一般采用晶析法，回收氫氧化鋁，回用氫氧化鈉。但氫氧化鋁粒度較細、經濟價值低。此外，晶析法將鋁離子保持在較低濃度(小于30g/L)，易造成型材粗晶、粗砂、過腐蝕等缺陷，且鋁耗太高。晶析法對設備運行及工藝要求較高，管理不好就會沉淀結垢，此時只能停產人工清理，耗時耗力。有少量廠家投用了在線堿回收裝置，因回收效果不佳、成本高，大多已棄之不用。加入了緩蝕劑、絡合劑的堿蝕槽液不適用堿回收裝置，也限制了該技術的應用。
2.2 氧化液鋁離子和硫酸回收
鋁合金陽極氧化液中的鋁離子，直接影響槽液的導電性能和膜層質量，最佳控制濃度應在3~10kg/L范圍之間。鋁離子隨著生產量的增加不斷積累升高，膜層質量變差、電耗升高，但考慮到藥劑成本和環保壓力，企業實際生產中鋁離子濃度一般控制在15~20g/L區間。達到上限后，必須降低鋁離子含量。降低鋁離子的通常做法是排掉一半槽液，補充硫酸后繼續生產。此法簡單，但存在以下不足：一是損失了硫酸，浪費了鋁離子，硫酸消耗達到60kg/t以上，二是處理廢酸增加了相當大的成本，三是巨量廢渣造成環境危害。
采用擴散滲析原理的硫酸回收機曾是被廣泛使用的控制鋁離子的有效手段。硫酸回收機是鋁離子的穩定裝置，采用擴散滲析離子交換膜達到回收硫酸、除去鋁離子的目的。在實際運行中，存在回收效果差、能耗高、效率低、渣量沒有減少等不足。鑒于這些問題，大部分鋁型材企業，已逐步停用該裝置，恢復了倒一半氧化槽液的傳統方法。
2.3 拋光液的回收處理
采用拋光后不流動水洗槽截留拋光液、進行蒸發回用曾是被廣泛使用的節酸手段。但是，截留三酸蒸發過程產生大量煙霧，污染環境，處理成本巨大，三酸蒸發過程能耗巨大，成本高，蒸發容器腐蝕過快，每兩年需要更換一次，投入大。三酸回收實際運行中，存在污染大、能耗高、效率低、成本大等不足。鑒于這些問題，大部分鋁型材企業，已逐步停用三酸回收，恢復了直接排放進廢水中心的傳統方法。這種方式危害巨大，一是損失了三酸，浪費了金屬鋁，二是處理廢酸增加了相當大的成本，三是巨量廢渣造成環境危害。
綜上所述，目前鋁型材企業廢水治理與回用方面存在如下的問題：
(1)大部分企業只對含鎳含鉻廢水進行在線處理回用，而對一般綜合廢水只是達標排放，廢水整體回用率偏低，
(2)生產過程中，各種添加劑的大量使用，導致廢水成分復雜，增加了廢水回用的難度，
(3)目前理論上的一些中水回用的技術和方案存在能耗高、成本高、管理難、效率低等問題，在實際運行過程中逐漸被鋁型材企業棄用，而轉用傳統的方法處理。
三、建議
3.1 采用清潔工藝，源頭削減
鼓勵企業淘汰用水量大的落后工序，從源頭控制廢水的產生量，實現過程可控，
3.2 嚴控添加劑的使用
對于目前技術上不能停止使用的添加劑，采取分類回收新技術，轉化成可利用的化工原料，減少進入綜合廢水中的物質的種類和數量。恪守少用藥、少用水、少排渣的環保理念。
3.3 分類收集處理
企業采用廢水在線分類收集、科學轉化新技術，按藥劑兼容、反向串聯清洗、多種工序組合回收、縮短轉化工藝流程、節約場地和設備投資的技術要求，對槽位布置、廢水收集處理系統進行整體規劃和集成設計。(來源：廣東環境保護工程職業學院 循環經濟與低碳經濟系)
