鋁型材表面處理典型污染物及防治對策

摘要：鋁型材行業(yè)在表面處理過程中會產(chǎn)生大量的污染物，主要包括廢氣、廢水和固體廢物。因此，通過研究廣東省佛山市南海區(qū)某典型的鋁型材表面處理企業(yè)，探討鋁型材表面處理典型污染物流程，提出相應(yīng)的污染治理措施并分析治理效果，以期為同類型企業(yè)開展環(huán)境保護工作提供參考。

關(guān)鍵詞：鋁型材表面處理；典型污染物；產(chǎn)污環(huán)節(jié)

中圖分類號：X51 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）11-0205-03

Typical Pollutants in the Surface Treatment of Aluminum Profiles and Corresponding Mitigation Strategies

LAI Jiaxiong

（Foshan Huansheng Ecological Environment Technology Co.， Ltd.， Foshan 528231， China）

Abstract： The aluminum profile industry generates a large amount of pollutants during surface treatment， mainly including exhaust gas， wastewater， and solid waste. Therefore， by studying a typical aluminum profile surface treatment enterprise in Nanhai district， Foshan city， Guangdong province， this study explores typical pollutant process in aluminum profile surface treatment， proposes corresponding pollution control measures， and analyzes the treatment effects， in order to provide reference for similar enterprises to carry out environmental protection work.

Keywords： aluminum profile surface treatment; typical pollutants; pollution production link

鋁型材行業(yè)作為現(xiàn)代工業(yè)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于建筑、交通、電子及汽車制造等領(lǐng)域。隨著全球工業(yè)化和城市化的快速推進，鋁型材的需求量顯著增長，促進該行業(yè)的發(fā)展。然而，鋁型材表面處理過程一般涉及陽極氧化、電泳、噴涂等環(huán)節(jié)，會產(chǎn)生大量的污染物。這些污染物主要包括廢氣、廢水以及固體廢物，含有顆粒物、酸霧廢氣、堿霧廢氣、氟化物、揮發(fā)性有機物（Volatile Organic Compounds，VOCs）、重金屬離子以及危險廢物等，若不能妥善處理，對環(huán)境會造成一定的危害性。通過研究廣東省佛山市南海區(qū)某典型鋁型材加工企業(yè)，探討鋁型材表面處理典型污染物流程。

1 鋁型材表面處理典型污染物及產(chǎn)污環(huán)節(jié)

佛山市南海區(qū)某典型鋁型材加工企業(yè)表面處理典型工藝流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)如圖1所示。

1.1 廢氣污染物

1.1.1 酸霧廢氣

在鋁型材生產(chǎn)過程中，前處理過程一般采用弱硫酸酸洗，硫酸霧產(chǎn)生量較小，可忽略不計。中和、陽極氧化過程使用大量硫酸，中和槽中硫酸濃度為180～200 g/L，陽極氧化槽中硫酸濃度為160～180 g/L，硫酸霧為陽極氧化過程的主要污染物。參照《污染源源強核算技術(shù)指南 電鍍》（HJ 984—2018）中單位鍍槽液面面積單位時間廢氣污染物產(chǎn)污系數(shù)并結(jié)合該企業(yè)臥式氧化線和立式氧化線的設(shè)置情況，得到該企業(yè)臥式氧化線生產(chǎn)過程硫酸霧產(chǎn)生速率達2.7 kg/h，立式氧化線生產(chǎn)過程硫酸霧產(chǎn)生速率達3.2 kg/h。硫酸霧具有強烈的刺激性和腐蝕性。

1.1.2 堿霧廢氣

企業(yè)將鋁型材置于40～70 g/L的氫氧化鈉水溶液在45～55 ℃的工作溫度下進行堿洗，操作過程會產(chǎn)生堿霧。由于氫氧化鈉水溶液的濃度較低，堿霧產(chǎn)生量約為酸霧產(chǎn)生量的1/40，遠低于酸霧產(chǎn)生量。

1.1.3 粉塵廢氣

在各種鋁型材的生產(chǎn)過程中，噴粉型材的生產(chǎn)是相對環(huán)保的生產(chǎn)工藝，主要包括前處理、噴粉及固化。其中，部分鋁型材產(chǎn)品外觀為了呈現(xiàn)不同的效果，采用噴粉加噴氟碳漆的生產(chǎn)工藝。靜電噴涂作業(yè)在專用噴粉房內(nèi)開展，根據(jù)鋁型材應(yīng)用場景的不同，粉末涂料可使用聚酯型粉末涂料或環(huán)氧粉末涂料。噴涂過程通過靜電使涂料粒子附著在工件表面，噴粉過程中塑粉的附著率在80%～90%[1]。未附著在工件表面的粉末涂料會形成大量的粉塵廢氣，粉末濃度在1 000 mg/m3以上，需回收未附著在工件上的粉末涂料，減少浪費，并降低對工人身體的影響。

1.1.4 有機廢氣

氧化電泳型材電泳過程使用的電泳漆為水性涂料，施工狀態(tài)電泳槽液VOCs質(zhì)量占比一般為0.5%～2.0%，涂料附著率一般為97%～99%。因此，電泳漆用量一般較小，產(chǎn)生的VOCs濃度較低，佛山市南海區(qū)某典型鋁型材加工企業(yè)電泳固化廢氣中VOCs產(chǎn)生濃度約為10 mg/m3。噴粉型材噴粉后固化溫度一般為220 ℃，粉末涂料中的固化劑受熱釋放，形成VOCs。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《排放源統(tǒng)計調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊》，該企業(yè)噴粉固化廢氣中VOCs產(chǎn)生濃度約為15 mg/m3，屬于低濃度有機廢氣。

1.1.5 噴漆廢氣

氟碳漆噴涂型材主要用于戶外幕墻，要求噴漆型材需適應(yīng)惡劣的氣候，如高溫暴曬、空氣濕度大、酸雨、大風(fēng)暴雨。溶劑型氟碳漆的漆層堅韌，表面強度高、抗沖擊、抗屈曲、耐磨性能好，具有極好的物理學(xué)機械設(shè)備性能，因此溶劑型氟碳漆涂料在建筑工業(yè)鋁型材上具有不可替代的地位。該企業(yè)使用的氟碳漆在噴涂、流平、固化過程會產(chǎn)生大量噴漆廢氣，這些廢氣一般含有VOCs、顆粒物、甲苯、二甲苯、苯系物以及氟化物。根據(jù)該企業(yè)的驗收監(jiān)測數(shù)據(jù)，氟碳漆底漆噴漆廢氣中VOCs產(chǎn)生濃度約為36 mg/m3，面漆噴漆廢氣中VOCs產(chǎn)生濃度約為190 mg/m3，清漆噴漆廢氣中VOCs產(chǎn)生濃度約為100 mg/m3，固化廢氣中VOCs產(chǎn)生濃度約為43 mg/m3。

1.2 廢水污染物

在該企業(yè)中，鋁型材表面處理的廢水污染物主要包括中性廢水、酸性廢水、堿性廢水、含鎳廢水和有機廢水。中性廢水一般在表面處理前的水洗工序中產(chǎn)生，且產(chǎn)生量較大，但濃度較低。酸性廢水在鋁型材除蠟、脫脂、中和、氧化、單錫鹽著色、鈍化工序均會產(chǎn)生，因此酸性廢水在表面處理廢水中占比最大，而且濃度較高，pH值在4以下。堿性廢水會在堿蝕工序產(chǎn)生，產(chǎn)生量較小，濃度較低。含鎳廢水會在單鎳鹽著色、封孔工序產(chǎn)生，鎳屬于第一類污染物，該企業(yè)含鎳廢水中總鎳產(chǎn)生濃度在10～15 mg/L。鎳屬于第一類重金屬，具有毒性、持久性和生物蓄積性，必須采取有效措施進行處理和管控。電泳槽定期清洗會產(chǎn)生高濃度電泳廢水，工件清洗會產(chǎn)生低濃度電泳廢水，電泳廢水中含有電泳漆，又稱有機廢水。該企業(yè)有機廢水中化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）濃度可達到1 000 mg/L，若不經(jīng)處理，會導(dǎo)致項目廢水超標排放。

1.3 固體廢物污染物

在該企業(yè)中，鋁型材表面處理行業(yè)會產(chǎn)生廢槽渣、廢槽液、含鎳污泥、綜合廢水處理污泥、化學(xué)品包裝桶、漆渣、清洗廢液、廢反滲透膜以及廢離子交換樹脂等危險廢物。危險廢物一般具有毒性、腐蝕性、易燃性，應(yīng)妥善暫存和處置[3]。

2 污染物的防治對策

2.1 廢氣防治對策

該企業(yè)為響應(yīng)環(huán)保管理要求，將氧化生產(chǎn)線區(qū)域整體圍閉，廢氣收集效率可達到90%以上，改善了車間工作環(huán)境。收集的酸霧廢氣經(jīng)堿液噴淋塔處理，根據(jù)該企業(yè)的驗收監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用堿液噴淋中和硫酸廢氣的去除效率為90%以上。同時，部分堿霧廢氣和酸霧廢氣在密閉空間內(nèi)整體收集，酸霧對堿霧有中和作用，經(jīng)處理后的堿霧排放水平較低。

為提高噴涂效率，減少粉末涂料的浪費，該企業(yè)采用靜電噴涂技術(shù)，并配套回收系統(tǒng)回收未附著在工件上的粉末涂料，聯(lián)合涂料回收利用技術(shù)可使粉末涂料利用率在98%左右，無法利用的粉末涂料經(jīng)排氣筒排放，大大減少粉塵廢氣。

電泳、電泳固化過程、噴粉固化過程產(chǎn)生的VOCs濃度較低。該企業(yè)采用“水噴淋+干式過濾+活性炭吸附”處理工藝處理固化有機廢氣，根據(jù)該企業(yè)的驗收監(jiān)測數(shù)據(jù)，活性炭吸附工藝對VOCs的處理效率為80%左右。

氟碳噴涂型材的性能較優(yōu)，但VOCs產(chǎn)生量大，治理難度也大。該企業(yè)通過懸掛輸送鏈進行各個涂裝工序的轉(zhuǎn)移，在密閉的通道內(nèi)完成噴漆并轉(zhuǎn)移至固化爐，并對通道進行抽排風(fēng)，大大減少了噴漆廢氣揮發(fā)量。該企業(yè)采用水簾柜（生產(chǎn)線自帶）+高效氣旋噴淋塔+干式過濾器+活性炭吸附-脫附-催化燃燒法處理氟碳噴涂廢氣。根據(jù)該企業(yè)的驗收監(jiān)測數(shù)據(jù)，活性炭吸附-脫附-催化燃燒法對總VOCs的處理效率為73%～93%，對苯的治理效率為17%～24%，對苯系物的治理效率為68%～96%，其中廢氣濃度越高，處理效果越好。

2.2 廢水防治對策

該企業(yè)采用“pH值調(diào)節(jié)+混凝沉淀法”處理含鎳廢水。根據(jù)該企業(yè)的驗收監(jiān)測數(shù)據(jù)，混凝沉淀法對總鎳的去除率可達到99%以上，出水濃度可達到排放標準要求?；瘜W(xué)沉淀法在南海區(qū)某典型鋁型材加工企業(yè)含鎳廢水處理中的具體數(shù)據(jù)如表1所示。

該企業(yè)采用“芬頓反應(yīng)+pH值調(diào)節(jié)+混凝沉淀工藝”處理有機廢水。根據(jù)該企業(yè)的驗收監(jiān)測數(shù)據(jù)，“芬頓反應(yīng)+pH值調(diào)節(jié)+混凝沉淀工藝”對COD的去除效率在95%以上，大大降低后續(xù)綜合廢水處理系統(tǒng)的處理負荷。

該企業(yè)采用“pH值調(diào)節(jié)+混凝沉淀工藝”處理綜合廢水。根據(jù)該企業(yè)的驗收監(jiān)測數(shù)據(jù)，“pH值調(diào)節(jié)+混凝沉淀工藝”對COD的處理效率為53%，懸浮物的去除效率為89%，石油類的去除效率為41%，氨氮的去除效率為67%，經(jīng)處理后水質(zhì)可滿足工業(yè)廢水處理站的進水要求。

2.3 固體廢物暫存及處置

鋁型材表面處理行業(yè)產(chǎn)生的危險廢物一般具有毒性、腐蝕性、易燃性。因此，該企業(yè)暫存過程需按照《危險廢物貯存污染控制標準》（GB 18597—2023）中的相關(guān)規(guī)范建設(shè)專用的危險廢物貯存場所（設(shè)施），分類收集、暫存危險廢物，并委托持有資質(zhì)的單位進行無害化處理處置。

3 結(jié)論

通過研究佛山市南海區(qū)某典型鋁型材加工企業(yè)表面處理過程酸霧廢氣、堿霧廢氣、粉塵廢氣、有機廢氣、噴漆廢氣、含鎳廢水以及有機廢水等污染物，分析各污染物治理工藝以及固體廢物暫存處置情況，為鋁型材行業(yè)表面處理廢水整治提升、VOCs減排或開展環(huán)境影響評價工作提供參考。未來，隨著環(huán)保標準的不斷提高，鋁型材表面處理行業(yè)需要進一步加強技術(shù)創(chuàng)新，持續(xù)優(yōu)化污染物處理技術(shù)，推動行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

1 徐龍輝，周玉煥.鋁型材表面處理污泥特性及綜合處理技術(shù)探究[J].南方金屬，2022（5）：64-66.

2 張曉雨.鋁型材生產(chǎn)加工與環(huán)境影響評價研析[J].世界有色金屬，2023（21）：37-39.

3 吳秋融.鋁型材表面處理生產(chǎn)廢水鋁資源化利用技術(shù)研究[J].廣東化工，2023（13）：148-150.