我国目前铝合金表面处理的工艺及其环境效应(Word).doc
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1、我国目前铝合金表面处理的工艺及其环境效应 我国铝合金型材的表面处理工艺包括阳极氧化,阳极氧化后电泳涂漆,化学转化后喷粉,化学转化后喷漆等四种工艺。它们虽然源自西欧和日本的工艺,但在我国得到了融合、提升和发展。但是在过去引进国外技术及国产化过程中,重点放在结合我国的当时技术水平、资源特点、并从方便管理和降低成本等因素考虑较多,环境效应关注不够。因此有关废水、废气的处理思路、方案和措施,甚至在某些工艺路线方面,从新的环境效益的视角去审视,都存在不少问题,其中包括若干亟待解决的问题,本文在此基础上提出一些技术设想和新建议。一、铝材表面处理生产线废水废气的排放标准各行业的不同工艺需要控制的污染物质并不
2、相同,为此废水的排放的浓度标准也不可能相同。对于铝合金加工行业,废水的排放标准可执行国家标准GB 8978-1988 “污水综合排放标准”。排放标准按地面水域使用功能要求和污水排放去向,对于向地面水水域排放和城市下水道排放的污水分别执行一、二、三级的标准。对排入重点保护水域、生活饮用水水源地、一般经济渔业水域、重要风景游览区等水域的污水需要执行一级标准。对排入一般保护水域,一般工业用水区、景观用水区及农业用水区等水域的污水执行二级标准。对排入城镇下水道并进入二级污水处理厂,进行生物处理的污水执行三级标准。在某些情形下,不仅排放的要求更高,而且对于中水的回收使用比例要求更高,例如最近华加日对于新
3、厂的废水排放,不仅排放的“废水”需要达标,而且回收利用率要达到90%,没有新的环境保护思路和高标准的环境治理措施是不可能达到的。国家标准GB 8978-1988还把排放的69种污染物按性质分为两类,读者需要时可以直接查阅标准。第一类污染物是指能在环境或动植物体内蓄积,对人体健康产生长远不良影响者。含有此类有害污染物质的污水,不分行业和污水排放方式,也不分受纳水体的功能类别,一律在车间或车间处理设施排出口取样,其最高允许排放浓度必须符合表1的规定。第二类污染物是指其长远影响小于第一类的污染物质,在排污单位排出口取样,其最高允许排放浓度和部分行业最高允许排水定额必须符合表2的规定。表1 第一类污物
4、最高允许排放浓度(与铝材表面处理废水有关的指标)1序号污染物最高允许排放浓度/mg/ L1总铬1.52六价铬0.53总镍1.0表2 第二类污染物最高允许排放浓度 (与铝材表面处理废水有关的指标)1序号污染物适用范围一级标准二级标准三级标准1pH一切排污单位6969692色度(稀释倍数)其他排污单位50803悬浮物(SS)其他排污单位7020040045日生化需氧量(BOD5)其他排污单位30603005化学需氧量(COD)城镇二级污水处理厂601206石油类其他排污单位1001505007氟化物低氟地区(水体含氟量0.5mg/L)1010208磷酸盐(以P计)其它排污单位0.51.0经过环保处
5、理的废水必须达到上述指标才能排放,在一、二类污染物中,排放废水的pH值是最直观的检测指标,也是废水处理操作人员的重点控制因素。废水的pH值在反应池中就应该调节到符合排放标准,在调节pH值的操作中,需要反复测量废水的pH值,掌握其变化规律,并逐渐减少中和剂的添加量,最终达到pH 69的排放标准。在废水处理工艺完善、废水处理装置运行正常、操作人员严格按要求操作的情况下,是可以保证废水的pH值达到排放标准的。阳极氧化电解着色(镍盐)可能应该按照电镀污染物的标准排放,那么实际要求明显地比GB 8978-1988的要求严格许多,国家标准GB21900-2008”电镀污染物排放标准”2 的废水排放限制见表
6、3所示。表3 水污染物特别排放限值2序号污染物项目排放限值/ mg/L污染物排放监控位置总 铬0.5车间或生产设施废水排放口六价铬0.1总 镍0.1总 锌1.0企业或废水总排放口总 铝2.0化学需氧量50pH值6-9铝材阳极氧化生产线的废气主要是酸雾、碱雾,通常采用湿法净化的吸收方法进行处理,只要设计正确,处理方法基本上没有技术难度问题。如果阳极氧化生产线包括三酸化学抛光工序,硝酸挥发引起的氧化氮的废气污染极为严重,不论是黄烟还是白烟的气体污染的问题都非常严重,也就是一氧化氮和二氧化氮同样是极其有害的污染。事实上白烟对于钢铁设备的腐蚀性可能更强,虽然看起来不像黄烟那么可怕而已,一般的湿法净化的
7、方法难于进行氧化氮气体的彻底治理。铝合金静电喷漆生产线的废气还有挥发性有机化合物(VOC),而静电喷粉存在悬浮粉尘,都是极其有害的污染源,构成严重的大气污染和环境腐蚀,必须彻底进行治理。二、阳极氧化的工艺路线及存在的环境问题我国目前阳极氧化的工艺路线按照国家标准如图1所示,如果没有电泳涂漆可直接进行封孔处理,目前我国的封孔工艺以冷封孔或中温封孔为主。如果进行电泳涂漆,则舍弃封孔处理而代之热水洗再进行电泳涂漆即可。在图1的阳极氧化的工艺路线中,其中脱脂、阳极氧化、去灰和中和(图中以绿色表示)一般没有毒性较高的污染源,只有污染程度不高的酸性或碱性溶液问题。而碱洗、电解着色、染色和封孔(图中以红色表
8、示)存在多种对环境有害的有机或无机化合物,可能存在比较严重污染问题,必须认真治理。某些阳极氧化生产线可能安排含氟化氢铵的“酸浸蚀”处理,更存在严重的氟离子的污染问题,在图1的典型生产流程中没有表示。图1 铝型材阳极氧化典型工艺流程图1根据图1表示的流程,结合我国目前的主要工业实践,并重点从环境污染的角度进行以下简单的补充说明和评述。(1) 脱脂我国主要采用硫酸脱脂,一般并不添加表面活性物质,为此槽液和水洗液均为普通的酸性物质,如硫酸根等,并不存在严重的环境污染的有毒物质。如果添加表面活性物质,还需要考虑有机化合物的处理;(2) 碱洗目前我国主要采用源自欧洲的长寿命碱洗添加剂工艺,添加剂中含有大
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