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摘要:鉴于汽车涂装废水中含有树脂、表面活性剂、重金属离子、油、颜料等污染物。特别是电泳废水和涂装废水成分复杂、浓度高、可生化性差，本文采用水质处理、混凝沉淀、混凝气浮、砂滤等技术处理涂装废水，取得了良好的效果:CODCr去除率达到80%以上。实际运行表明，该工艺在技术和经济上是合理可行的。
汽车制造典型涂装废水的处理工艺
文摘:本文针对汽车制造涂装废水的污染，包括树脂、表面活性剂、重金属离子、油类、油漆、染料等，特别是ELPO废水和涂装废水，成分复杂，浓度高。采用分离预处理、混凝沉淀、气浮、砂滤等工艺处理涂装废水，取得了良好的效果:CODCr去除率可达80%以上。该装置的运行证明，在这种条件下，它在技术上和经济上都是可行的。
关键词:涂料废水；优质治疗；凝结和沉淀；混凝气浮；砂滤；芬顿试剂
关键词:涂料废水；分离预处理；凝结沉淀；空气浮选；砂滤；芬顿试剂
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翻译
汽车及其零部件的涂装是汽车制造过程中产生废水最多的环节之一。涂料废水含有树脂、表面活性剂、重金属离子、油、PO43-、油漆、颜料、有机溶剂等污染物，CODCr值高。如果处理不当，会对环境造成严重污染。对于这类废水，传统的方法是采用混凝法直接处理混合废水，但处理效果不理想，出水水质不稳定，难以达标排放。特别是喷漆废水中含有大量易溶于水的有机溶剂，直接用混凝法处理效果很差。经过实地考察、大量分析、调研和在上海某汽车厂的小规模试验，根据涂装废水的特点，我们采用了水质预处理和后续处理的二级处理方法，选择Fenton氧化-混凝沉淀和气浮物化工艺进行处理，达到了排放标准，CODCr去除率达到80%以上。
1废水来源及主要污染物
1.1涂装废水来源及有害物质
涂装废水主要来源于预脱脂、脱脂、表面调理、磷化、钝化等车身前处理工序；阴极电泳工艺和中涂及面漆喷涂工艺。
废水中含有的主要有毒有害物质如下:
涂装前预处理:亚硝酸盐、磷酸盐、乳化油、表面活性剂、Ni2+、Zn2+。
底漆:低溶剂阴极电泳漆膜、无铅阴极电泳漆膜、颜料、粉末、环氧树脂、丁醇、乙二醇单丁醚、异丙醇、二甲基乙醇胺、聚丁二烯树脂、二甲基乙醇、油漆等。
中涂和面漆:二甲苯、香蕉水等有机溶剂、漆膜、颜料、粉末。
1.2废水质量和数量
本项目设计水处理能力为60m3/h
油漆车间排放的废水分为间歇废槽液和连续冲洗水。
废水的间歇排放主要来自预处理槽反槽的废液和涂装工段排放的废液等。废水浓度高，一次排放量大，水质见表1。
表1间歇排放废水水质
肮脏的
给…染色
东西
来源
来
水
有缺陷的
CODCr
毫克/升
油
毫克/升
PO43-
毫克/升
锌离子
毫克/升
镍离子
毫克/升
镉离子
毫克/升
炭黑
毫克/升
PH其他
预脱脂槽2500~脱脂槽废液，后喷浸槽废液。
4000
300~
950
250~400 9.5~11
地面调节池废液15~30 8.5~10.5
400 ~ 600 100 ~ 150 20 ~ 306磷化槽、后喷槽、浸槽的废槽液。
钝化槽、后喷槽和浸渍槽的废槽液50-100-1-34-5。
电泳废槽液3000~
20000
81 7~9
3000 5~6中涂和面漆喷漆房水槽漆渣。
废水的连续排放主要来源于预处理工艺的后喷淋和浸渍池的溢流废水等。与废水间歇排放相比，其浓度低，排放总量大，其水质见表2。
表2连续排放废水的水质
来源
来
水
有缺陷的
肮脏的
给…染色
东西
CODCr
毫克/升
油
毫克/升
PO43-
毫克/升
锌离子
毫克/升
镍离子
毫克/升
镉离子
毫克/升
炭黑
毫克/升
pH值
脱脂后的洗涤废水300 25 10~20 7~8
磷化后漂洗废水20~30 12 8 6
钝化后冲洗废水10 ~ 15 0.1.5 ~ 6
去离子水喷淋槽喷淋废水3900 1~3 4
循环去离子清洗废水400 6
自泳后冲洗溢出废水100~1000 8 7~9。
2.涂料废水处理工艺设计
汽车涂装废水处理工艺的关键之一在于合理的浊度分离。对于一些难以处理或影响后续处理的废水，应根据其性质和排放规律，先进行间歇式预处理，然后与其他废水集中连续处理，不仅能达到较好且稳定的处理效果，而且在经济上也是合理可行的。
2.1涂料废水处理工艺
涂装废水处理工艺流程见图1。
图1某汽车厂涂装废水处理站处理流程
2.2间歇预处理
2.2.1脱脂废液
对脱脂废液进行酸化预处理，向脱脂废液中加入无机酸调节pH值至2 ~ 3，使乳化剂中的高级脂肪酸皂析出不溶于水而溶于油的脂肪酸，从而使脱脂废液破乳并析出油。
此外，加酸后，脱脂废液中的阴离子表面活性剂在酸性溶液中容易分解，失去稳定性，失去原有的亲油和亲水性平衡，从而达到破乳的目的。预处理后，CODCr从2500 ~ 4000 mg/L降至1500 ~ 2400 mg/L，去除率约为40%。含油量从300 ~ 950 mg/L下降到50 ~ 70 mg/L，去除率高达90% ~ 95%。
2.2.2电泳废液
阴极电泳废水中含有大量高分子有机物，最高CODCr可达20000mg/L，还含有大量电泳残留物，这些残留物在水中以细小悬浮物或带负电胶体的形式存在。在处理过程中加入适量的阳离子聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化铝(PAC)作为混凝剂，利用絮凝剂的吸附架桥效应快速去除废水中的污染物。电泳废液预处理时pH值应在11 ~ 12之间，沉淀效果好。反应后出水的CODCr约为2000 mg/L
喷漆废水
采用Fenton试剂(H2O2+FeSO4)预处理喷漆废水，使其中的有机物被氧化分解，CODCr去除率约为30%。然后加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺进行混凝沉淀。经过这两步，CODCr总去除率可达60% ~ 80%，从3000 ~ 20000 mg/L提高到1200。出水排入混合废水调节池。
芬顿试剂具有很强的氧化能力。当pH值较低时(控制在3左右)，H2O2被Fe2+分解生成羟基自由基(OH)，进而引发更多的其他自由基，从而引发一系列连锁反应[1]。通过氧化能力强的OH与有机物的反应，废水中难降解有机物被部分氧化，废水中有机物的C-C键断裂，最终分解为H2O、CO2等。，降低了CODCr。或发生偶联或氧化，改变其电子云的密度和结构，形成小分子量的中间产物，从而改变其溶解性和混凝沉淀性。同时，Fe2+氧化生成的Fe(OH)3在一定酸度下以胶体形式存在，具有混凝和吸附性能，还能去除水中的一些悬浮物和杂质。出水通过后续的混凝沉淀进一步去除，达到净化的目的[2]。
2.3连续治疗
各种预处理后的废水排入均衡调节池，与其他废水混合进入连续处理过程。混合废水的CODCr约为700～900mg/l，连续处理分为混凝沉淀和混凝气浮两个阶段。
在涂装废水中，油、高分子树脂(环氧树脂)、颜料(炭黑)、粉末、磷酸盐在表面活性剂、溶剂和各种添加剂的作用下，以胶体的形式稳定分散在水溶液中。可加入化学药剂破坏水中胶体状细小悬浮颗粒形成的稳定体系，使其聚集成具有明显沉降性能的絮体，进而形成沉淀或浮渣予以去除[3]。
在废水中加入一定量的无机絮凝剂后，可以中和乳化油或高分子树脂的电位，压缩双电层，胶粒的碰撞促进凝集，完成脱稳过程，形成细密的絮体。这样，涂装废水中的金属离子和磷酸根离子在碱性条件下生成的固体颗粒就可以形成沉淀[4]。因此，混凝处理可以有效去除汽车涂装废水中的油类、高分子树脂、色素和粉末[5]。
在重金属离子和磷酸盐中，Ni2+生成的Ni(OH)2沉淀和PO43-生成的Ca3 (PO4) 2沉淀的最佳pH值在10以上。然而，Zn2+生成氢氧化物沉淀的最佳pH范围是8.5 ~ 9.5。如果pH值过高，会形成ZnO22 -并溶解。因此，两级混凝反应应分开进行，分别去除Ni2+、PO43-和Zn2+。同时利用斜板沉淀池和气浮池进行混凝反应后的固液分离，使得高比重的重金属化合物沉淀既可以通过斜板沉淀池去除，低比重的有机物也可以通过气浮池去除。
2.3.1混凝沉淀
第一阶段为混凝沉淀，调节pH值至10 ~ 10.5。
反应池采用推流式反应池，分为三格。第一槽加碱调节pH至10 ~ 10.5，第二槽加CaCl2 _ 2，FeSO4 _ 4，第三槽加混凝剂PAM。反应后进入斜板沉淀池进行固液分离。三个隔室的停留时间分别为65438±05分钟、65438±05分钟和7.5分钟。斜板沉淀池表面负荷按2 m3/m2·h设计，一级反应CODCr去除率为50% ~ 60%。图2是初级反应罐的示意图。
图2一级反应罐示意图
混凝和气浮
二级反应的反应池也采用推流式反应池，分为三格。第一格加酸调节pH至8.5 ~ 9，第二格加PAC，第三格加PAM，反应后进入气浮池进行固液分离。二级反应罐的三格停留时间分别为65438±00分钟、65438±00分钟和5分钟。气浮池中的溶气水设计为处理水的30%。二级反应CODCr去除率为20% ~ 25%，Zn2+和部分表面活性剂也通过气浮去除。
2.4高级治疗
深度处理采用砂滤和活性炭过滤。从运行情况来看，砂滤后的出水可以达到排放标准(CODCr≤300mg/L)。砂滤装置的过滤速度控制在10 ~ 12 m3/(m2·h)。反冲洗水由监测水箱中的水加压后提供，反冲洗强度控制在16 ~ 18l/(m2·s)。
砂滤后的出水可以满足排放要求，因此活性炭过滤只是一种应急保障措施，一般情况下很少使用。
2.5污泥处理
污泥处理的质量直接影响污水处理站的运行。由于污泥含油量高，直接压滤效果差。在污泥浓缩池中加入Ca(OH)2，调节pH值至10左右，可以达到较好的压滤效果。板框压滤机可将污泥含水率从99%降至75% ~ 80%。
2.6连续处理去除率分析
连续处理过程的去除率见表3。
表3连续加工效率
出口处CODCr去除率
斜板沉淀池出口的50% ~ 60%
气浮池出口的20% ~ 25%
砂滤器出口15%
3治疗效果分析
该工程自2002年开始运行，处理效果稳定。表4是上海市环境监测中心站2004年监测分析报告的数据汇总。监测时间为3天，每天采样12次(每1小时采样一次，包括废水处理装置进出口)。
表4废水处理设施总排放口监测数据
班长
项目
废水处理设备进口*废水处理设备出口达到上海市污水综合排放标准(DB 31/199–1997)
最小浓度(毫克/升)最大浓度(毫克/升)平均浓度(毫克/升)最小浓度(毫克/升)最大浓度(毫克/升)平均浓度(毫克/升)
pH值6.94 8.96 8.32 7.57 8.85 7.8 6~9
CODCr 434 759 625 73 132 115.6 300三类标准。
SS 93 351 204 21 1 45 29 350 III级标准。
BOD 536 145 87 483 16.9 150三级标准。
油2.6 11.5 5.1 0.1 0.9 0.6 10二级标准。
Zn2+** - 0.02 1.6 0.09 4.0二级标准
Mn2+** - 0.05 0.26 0.16 5.0二级标准
Ni2+* *-Nd 0.18 0.09 1.0第一类污染物排放标准
苯二级标准钕钕钕钕钕钕0.2
甲苯二级标准钕钕钕钕钕钕0.2
二甲苯二级标准钕钕钕钕钕0.6
*废水处理单元的入口指连续处理单元的入口。
**本次监测未对Zn2+、Mn2+和Ni2+进行分析，表中所列日分析数据为该厂废水处理站。
由上表可见，处理后的废水按《上海市污水综合排放标准》(DB 31/199—1997)进行评价，其中CODCr、BOD5、SS按三级标准(废水经处理后排入安亭净水厂)进行评价，其余按二级标准和一类污染物最高容许排放浓度进行评价。
目前，该处理装置运行稳定，出水能够达标。
4.技术经济分析
工程费用和运行费用是人们在选择处理方法时必须考虑和关心的问题。与一般的集中物化处理相比，本项目节省了药剂，减少了污泥产量，在一定程度上降低了运行成本，更重要的是保证了出水水质稳定达标。本项目的技术经济指标见表5。
表5本处理项目的技术经济指标
总投资/万元单位体积污水投资/万元年运行费用/万元单位体积污水处理费/元/m3。
800 1.11 30 1.67
*年工作日250天，日处理水量720 m3。
5.结论
1.本项目采用水质处理、混凝沉淀、混凝气浮、砂滤等不同工艺处理汽车涂装废水，在技术和经济上是合理可行的。实际运行结果表明，重金属、SS和油的去除率达到90%以上，CODCr的去除率达到80%以上。
2.汽车涂装废水的水量和水质变化较大，应特别注意废水的水量和水质平衡及水质预处理。工程实践证明，脱脂废水、电泳废水、涂装废水的间歇预处理不仅有利于后续处理效率的提高，而且对整个系统的稳定运行和水的稳定排放也具有重要意义。
参考资料:
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