浅谈铝合金镀镍后的废水、污泥的处置工艺手艺
1. 后台
随着科技的飞速发展，铝合金已成为应用最为广泛的金属之一，作为化学镀镍的基材，已广泛应用于飞机、汽车、摩托车、仪器仪表、节能灯及电影机械等行业。铝合金化学镀镍还是一个年轻的行业。为了满足铝及铝合金部件的上述性能和美观度，在涂装或电镀前必须对部件进行前处理。目前国内外广泛应用的铝及铝合金电镀前处理方法主要有：
①化学浸锌—电镀铜—电镀其他镀层；
②电镀薄锌层—电镀铜—电镀其他镀层；
③阳极氧化—电镀其他镀层；
④直接电镀法；
⑤化学镀镍——电镀其他镀层；
⑥电镀镍—电镀其他镀层；
⑦铝合金及其他电镀层的一次镀铜。
其中化学浸锌工艺是铝件最简单、最经济的前处理方法，也是工业上应用最广泛的工艺。在浸锌等表面处理过程中，会产生成分复杂的生产废水，包括浸锌废水、前处理废水、含镍废水和综合废水。由于电镀废水中主要污染物指标严重超过新公布的《电镀污染物排放标准》（-2008）的排放限值，处理过程中存在诸多问题。
图：镀镍后的铝合金轮毂产品
2、铝合金镀镍废水处理存在的问题
根据市场调研和大量电镀废水工程实践，目前，综合电镀废水多采用常规化学方法处理，重金属离子基本可以达到排放标准，但预处理废水相对困难，是镀件电镀前除锈、除油等预处理，所用的高效除锈、除油剂中含有表面活性剂、预膜剂、脱膜剂、缓蚀剂等难降解有机物，且具有水溶性，一旦此类有机物混入综合废水中，混凝沉淀出水中有机物一般在150mg/L左右，难以达到新标准中的80mg/L。特别是对于铝及铝合金电镀行业的生产废水，虽然镀件简单，但成分复杂，有机物浓度高，络合性强，各项指标达标难度更大，存在以下主要问题：
（1）传统碱性破氰工艺在处理锌浸出废水时有很大的局限性。在碱性条件下，用次氯酸钠处理锌浸出废水，破氰反应速度慢，次氯酸钠氧化剂利用率很低，出水镍离子浓度严重超标，水质发蓝，药剂投加量很大，处理费用高，业主单位无法承受。锌浸出废水来源于铝合金浸锌后产生的清洗水，由于采用先进的“四元”合金浸锌剂（由硫酸镍、硫酸锌、硫酸铜和三氯化铁组成），废水中含有较高浓度的镍离子。同时，由于工艺要求，在锌浸出过程中还加入一定量的氰化钠和络合剂，因此锌浸出废水中含有氰化物和镍，并形成稳定的络合物。 常规含氰废水处理采用次氯酸钠氧化碱性破氰工艺，可氧化去除废水中的氰化物。锌浸出废水采用该法后，当进水镍离子浓度为120mg/L左右时，出水含量高达40mg/L。反应中投加的氧化剂——次氯酸钠用量极大，处理费用高达20元/吨水。另外出水中镍离子含量较高，水质较暗。
而按照国家新公布的《电镀污染物排放标准》（-2008）的排放限值，镍离子浓度应为0.5毫克/升，超出标准80倍，将严重影响电镀废水的排放和总量控制。
（2）废水预处理采用常规预处理措施，如混凝沉淀或气浮等，对去除废水中游离重金属离子效果明显，但难以提高废水的可生化性。同时，受生产因素及操作水平的影响，预处理废水中不可避免地混入了对微生物有严重抑制作用的氰化物、重金属等物质，难以培养出二次生化菌。出水中有机物浓度超标，对排放及再生水处理膜造成严重堵塞，影响再生水回用；另外，铝件化学抛光过程中会产生大量的铝离子，虽然经过沉淀处理，但出水中残留的铝离子易形成氢氧化铝胶体，成为再生水膜堵塞严重的另一大原因。
（3）传统工艺的污泥沉降性能、污泥上浮及脱水效率较差，严重影响污水处理系统的正常运行。其主要原因是铝合金电镀工艺废水中含有大量的铝离子，经混凝沉淀后以氢氧化铝胶体形式进入污泥浓缩池，污泥中的水与氢氧化铝胶体形成结合水，脱水困难。
3 废水水质特征分析
根据铝合金电镀生产工艺流程、产污环节及废水分类原则，生产废水可分为四类废水，污染特征各异，其水质特点如下：
（1）有机电镀废水。主要包括铝脱脂等前处理废水和化学清洗废水，该类废水的特点是含有大量的有机污染物。脱脂工艺有超声波脱脂、化学脱脂等，超声波脱脂时加入铝合金清洗剂等表面活性剂，废水中有机物浓度较高；化学脱脂废水主要来源于铝脱脂、除膜后的清洗，废水中含有大量的有机物，CODcr在75~100μL以上，废水的主要特点是含有机物浓度高；
（2）浸锌废水。主要来源于铝合金浸锌后产生的洗涤水。由于采用先进的“四元”合金浸锌剂（由硫酸镍、硫酸锌、硫酸铜和三氯化铁组成），废水中含有较高浓度的镍离子。同时，由于工艺要求，在浸锌过程中还加入一定量的氰化钠和络合剂。因此，浸锌废水中含有氰化物和镍，并形成稳定的络合物，常规的次氯酸钠氧化碱性破氰工艺难以取得效果；
（3）镀镍废水。主要来源于铝件前处理后为提高产品性能而进行的表面镀镍处理，废水成分单一，主要成分为镍离子，有机物浓度很低，具有很好的回收价值，单独处理；
（4）综合废水。主要来源于车间地面冲洗废水、含铝废水及化学抛光产生的酸碱废水。废水中主要污染物为pH值较低、少量重金属离子、SS，有机物浓度在100mg/L以下。
4.铝合金镀镍废水处理工艺及方法
本着铝合金镀镍废水“清污分离、分质收集、分质处理、分质回用”的原则，在充分掌握各类废水的水质特性的基础上，提出了如下切实可行的废水处理工艺，并在同类工程中得到成功应用。
（1）有机电镀废水处理工艺
有机电镀废水不同于常规的有机废水，它是一种高盐、难生物降解废水，表现在两个方面：一是废水中含有大量难生物降解的表面活性剂等高分子有机物，可生化性较差；二是废水含盐量较高，总盐含量约为10~30g/L。
常规方法是采用中和-混凝沉淀工艺，较为成熟的是采用中和-混凝沉淀-生化工艺，但这两种工艺都无法达到废水中有机污染物的达标排放，特别是国家新公布的《电镀污染物排放标准》（-2008），提出了更为严格的要求。常规的混凝沉淀预处理效果不佳，导致无法培养生化菌。解决办法是采用多元电解+高效气浮+生化处理工艺，其中多元电解工艺由多元电解和催化氧化技术组成，关键是采用新型可投加不成板多元电解填料。作为预处理手段，在部分降解有机污染物的同时，可将大分子难生物降解有机物转化为小分子醇类、酸类，提高废水的可生化性，为后续生化处理提供良好的营养环境。
（2）锌浸出废水处理工艺
锌浸出废水中镍离子和氰化物浓度较高，分别为125mg/L和40mg/L，还含有少量的铜离子。常规次氯酸钠氧化碱性破氰效果差，成本高，主要是因为四元合金中添加的镍离子和有机络合剂会形成稳定的络合物。解决方案：采用双氧水+催化剂+混凝沉淀工艺，该工艺在实验室和工程中均取得了优异的效果，出水中镍离子和氰化物均达到或低于国家排放标准。
（3）镀镍废水处理工艺
由于镀镍废水成分单一，且含有大量的贵金属——镍，不宜用常规化学方法处理该类废水达标排放，应按照分质回收的原则进行池侧回收，工艺采用严格过滤+袋滤+二级反渗透回收，浓水中镍离子浓度可达20g/L以上，可直接返回镀槽循环使用；淡水
（4）综合废水处理工艺
综合废水含有大量的铝离子及少量的其他金属离子，pH值在1.5左右，CODcr在100mg/L左右，需考虑出水中铝离子造成中水膜元件堵塞的问题。解决措施：采用二级中和反应+混凝沉淀+过滤处理。由于斜管极易结垢并形成硬化面，因此沉淀单元类型不宜采用斜管沉淀池。对于中小型区域宜采用改进的竖流沉淀池，对于中等规模区域宜采用辐流沉淀池。
（5）污泥问题解决方案
铝合金镀镍废水产生上浮污泥的主要原因是有机电镀废水采用重力沉淀，综合废水采用斜管沉淀。有机电镀废水改用气浮工艺即可解决，而综合废水斜管沉淀池上浮是由于沉淀池污泥排放不及时，时间长了粘附在斜管上的老污泥上浮。解决办法是强化处理，同时采用竖流沉淀池，增加排泥斗坡度，设立排泥管冲洗系统。针对污泥脱水困难的问题，除了采用弱阳离子絮凝剂外，对于板框压滤机采用带毛刺的滤布；对于带式压滤机采用带有预浓缩装置的压滤机。
5 结论
以上是铝合金镀镍废水处理存在的主要问题，从废水分类原则、水质特点出发，分析常规处理工艺的不足，结合实际工作经验，提出适用、可行的污染控制工艺和方法，以满足新颁布的《电镀污染物排放标准》（-2008）及国家相关要求。