汽車制造業(yè)涂裝廢水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理

許宜平

江蘇中超環(huán)保有限公司，江蘇宜興 214205

1 汽車涂裝業(yè)排污概況

隨著近年來汽車在國(guó)內(nèi)的飛速普及增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)不斷膨脹擴(kuò)張，汽車行業(yè)涂裝廢水成為一大課題，涂裝廢水目前主要采用工藝為分類預(yù)處理，然后混合進(jìn)行微生物生化處理，以達(dá)到嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)才得以允許外排或進(jìn)入下水道；涂裝廢水的處理已積累多年經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)了許多問題亟待改進(jìn)。

汽車生產(chǎn)行業(yè)涂裝廢水通常包括脫脂廢液、表調(diào)磷化廢液、磷化廢水、噴漆廢水、電泳廢液、電泳廢水及其它清洗廢水等生產(chǎn)廢水。

汽車生產(chǎn)流程中,經(jīng)過沖壓和焊裝成型的白車身含有大量的油脂,其主要是用來維護(hù)車身的防銹油,脫脂是用熱堿液和有機(jī)溶劑清洗待處理的車身表面。堿液由強(qiáng)堿、弱酸、聚合堿性鹽（如磷酸鹽、硅酸鹽等）、表面活性劑等配合而成。這些防銹油經(jīng)過堿液及表面活性劑等物質(zhì)的洗脫,形成強(qiáng)堿性的脂肪酸鹽。脫脂廢液污染物主要為石油類、COD、LAS、SSp、H等，其通常半月至3個(gè)月間隙排放，其中以石油類為最嚴(yán)重指標(biāo)，可達(dá)到2000mg/L～5000mg/L左右，廢水呈強(qiáng)堿性。其它廠內(nèi)連續(xù)發(fā)生含油廢水來自模具制造、模具清洗、總裝車間淋雨試驗(yàn)等工序。

金屬表面處理的前處理，一般有除油除銹、表調(diào)、磷化鈍化。表調(diào)磷化工藝目的主要是給基體金屬提供保護(hù)，在一定程度上防止金屬被腐蝕，用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力。前處理工序主要產(chǎn)生廢水為定期倒槽的表調(diào)磷化廢液及洗槽廢水，日常排放的磷化廢水。通常表調(diào)、磷化廢液倒槽周期為半個(gè)月到6個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間，表調(diào)、磷化廢液濃度較高，通常SS為3000mg/L左右，含磷酸根、鎳、鋅等金屬污染物含量非常高，其中磷化廢液通常pH值3～4。磷化廢水為水洗槽排放廢水，部分間歇排放或連續(xù)排放，該部分廢水主要為金屬離子與磷酸根污染。

電泳廢液來自于磷化鈍化后電泳漆膜工序定期倒槽液及洗槽廢水，電泳廢液通常3個(gè)月至半年周期間歇排放，電泳廢液濃度較高，CODcr從20000mg/L～40000mg/L不等，呈酸性，通常pH為2～5，SS約1000mg/L左右，由于排放周期較長(zhǎng)，所以一次排水量較大。

噴漆廢水主要來自于噴漆車間中涂打磨、面漆擦凈、調(diào)漆裝置、中涂循環(huán)水池等處，pH8～9，通常按半月或月為周期間歇排放。該部分廢水主要污染物為漆渣殘留、內(nèi)含可溶性有機(jī)物較高，CODcr達(dá)到 3000mg/L～5000mg/L 左右 ，pH7～9。

以上各類廢水由于性狀及排放周期不同，通常宜分類收集單獨(dú)進(jìn)行處理。

2 各類廢水分類處理工藝論述

通常涂裝廢水處理工藝是對(duì)各部分廢水進(jìn)行分類收集，單獨(dú)預(yù)處理后，混入濃度較稀的各車間生產(chǎn)廢水內(nèi)再進(jìn)行進(jìn)一步的處理以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 脫脂廢液處理

脫脂廢液及模具車間等的含油廢水內(nèi)油脂通常以乳化油形態(tài)存在，宜先進(jìn)行加酸酸化法及采用破乳劑（氯化鈣）進(jìn)行破乳，通常加酸酸化法將pH調(diào)節(jié)至2～3，使乳化劑中的高脂肪酸皂析出脂肪酸，這些高脂肪酸不溶于水而溶于油，從而使脫脂廢液破乳析油。另外，加酸后使脫脂廢液中陰離子所含的表面活性劑在酸性溶液中易分解而失去穩(wěn)定性，從而達(dá)到破乳的效果。接著投加混凝劑、絮凝劑進(jìn)行絮凝反應(yīng)，經(jīng)氣浮處理后廢水排入混合生產(chǎn)廢水池沖稀再作深度處理。經(jīng)氣浮處理后，含油指標(biāo)處理效率可以達(dá)到90%以上。

2.2 表調(diào)、磷化廢液與磷化廢水處理

表調(diào)、磷化廢液由于其濃度較高，但水量較少，而將該部分高濃度廢水均量?jī)度脒B續(xù)排放的低濃度的磷化廢水中一并預(yù)處理。磷化廢水處理主要污染物為重金屬離子與磷酸根離子等，通常先行投加氫氧化鈣將廢水pH值調(diào)節(jié)至10～11，生成Ni（OH）2、磷酸氫鈣沉淀，投加混凝劑與絮凝劑，經(jīng)過混凝沉淀去除鎳污染與磷酸根污染指標(biāo)。由于污染離子濃度較高，通常一次混凝沉淀達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)很難，首級(jí)CODcr去除效率約為50%～60%，第二級(jí)CODcr去除效率為20%～30%，經(jīng)兩級(jí)沉淀處理殘留磷酸根及重金屬離子濃度才能基本滿足排放要求。

2.3 電泳廢液處理

電泳廢液與噴漆廢水由于其CODcr濃度較高，水量較少，集中排放，通常設(shè)置間歇處理槽對(duì)其進(jìn)行分類預(yù)處理。間歇處理采用混凝沉淀，手動(dòng)控制分層排水、排泥。預(yù)處理后廢水排至混合生產(chǎn)廢水系統(tǒng)沖稀處理。電泳廢液經(jīng)混凝沉淀處理后CODcr可以降到2000mg/L～3000mg/L左右。

2.4 混合生產(chǎn)廢水處理

各股高濃度廢水經(jīng)預(yù)處理后排入混合生產(chǎn)廢水池與生產(chǎn)線排放其它低濃度廢水混合，混合后廢水CODcr約為1000mg/L左右，混合液再次進(jìn)行混凝沉淀處理后排至廠區(qū)綜合污水處理系統(tǒng)。

2.5 綜合污水處理

綜合污水處理系統(tǒng)主體工藝取決于廠區(qū)生活污水來源量。通常為進(jìn)一步保證出水達(dá)標(biāo)排放，后續(xù)處理與廠區(qū)生活污水進(jìn)行混合進(jìn)行微生物生化法進(jìn)行進(jìn)一步的二級(jí)處理。汽車行業(yè)生產(chǎn)廢水最主要的特點(diǎn)是間歇排放、沖擊負(fù)荷較大，因此后續(xù)工藝的確定應(yīng)結(jié)合廠內(nèi)實(shí)際情況作出判斷。

如南方城市生活污水濃度較低、地下水滲入量較大的情況，CODcr僅為20mg/L～80mg/L左右，則不宜采用生活污水引入生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行生化處理。低濃度生活污水由于營(yíng)養(yǎng)源不足，不足以補(bǔ)充生產(chǎn)廢水系統(tǒng)生化營(yíng)養(yǎng)需要，而較大的生活污水水量的引入反而增加系統(tǒng)建造成本。

采用微生物生化處理方法進(jìn)行后續(xù)處理，由于涂裝廢水可生化性較差，B/C僅為0.1左右，則必須投加營(yíng)養(yǎng)源，同時(shí)在微生物好氧生化前段增加厭氧水解工序以提高廢水可生化性。通常厭氧設(shè)計(jì)時(shí)間宜為10h～16h。

通常按照上述各股廢水預(yù)處理后再行混合生化處理的工藝，出水水質(zhì)可達(dá)到下水道排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 實(shí)際運(yùn)行中碰到的問題

3.1 加藥系統(tǒng)的控制模式選擇

在物化混凝沉淀處理過程中，運(yùn)行的關(guān)鍵是加藥系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)配套。加藥系統(tǒng)通常有高度自動(dòng)化泵投藥配置與高位箱多點(diǎn)重力投藥配置方式。

高度自動(dòng)化泵投藥配置為系統(tǒng)采用各類藥劑計(jì)量泵分別投藥設(shè)置——按照同類藥劑點(diǎn)對(duì)點(diǎn)計(jì)量泵投藥配置，或相同類藥劑多點(diǎn)一套計(jì)量泵投藥配置。由于涂裝廢水種類較多，投藥點(diǎn)較多，達(dá)30多點(diǎn)，如果點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，則為保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，計(jì)量泵備用率較高，投資巨大；如采用同類藥劑多點(diǎn)一套計(jì)量泵投藥配置分點(diǎn)設(shè)置自動(dòng)閥門與該分點(diǎn)系統(tǒng)連鎖開停，則由于涂裝廢水各類廢水其間歇排放變化周期不同、處理負(fù)荷變化不一，各類廢水預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)相互影響，致使加藥量不能準(zhǔn)確控制，從而影響處理效率，使系統(tǒng)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行；同時(shí)，高度自動(dòng)化配置，使系統(tǒng)高度依賴自動(dòng)化，當(dāng)自動(dòng)化設(shè)備故障時(shí)操作困難。

高位箱多點(diǎn)投藥分配方式，即配置好的藥液采用泵提升至高位貯藥槽，采用高位自流至各加藥點(diǎn)的投藥方式。各投藥點(diǎn)設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥及自動(dòng)閥門，與各類廢水集水池提升泵運(yùn)行連鎖，使各系統(tǒng)投藥互不干擾。高位箱多點(diǎn)投藥配置方式，在工程實(shí)施中應(yīng)注意高位箱液位變化對(duì)投藥流量的影響，宜在高位箱設(shè)置平衡水箱，或盡量減小高位箱液位變化，在自動(dòng)提升液位設(shè)置時(shí)在藥液提升泵允許啟動(dòng)周期范圍內(nèi)盡量縮小啟泵液位與最高液位的差距控制。

3.2 設(shè)備的選用

在設(shè)備選用上，主要為各類藥液泵、提升泵、污泥料泵的選擇。

原水提升泵如電泳廢液、電泳廢水、磷化廢水等宜選用不銹鋼或PU材質(zhì)潛污泵；加藥泵根據(jù)投加藥劑類型及加藥控制模式，聚鐵鹽、酸、石灰、氯化鈣等加藥泵宜選用磁驅(qū)泵、不銹鋼氣動(dòng)（或電動(dòng)）隔膜泵等類型，陰陽(yáng)離子PAM加藥泵宜選用螺桿泵、隔膜泵等類型。

污泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，如采用板框式壓濾機(jī)，宜選用氣動(dòng)隔膜泵，如采用帶機(jī)，宜選用管道污水泵等類型。

3.3 設(shè)備制作細(xì)節(jié)改進(jìn)

在實(shí)際運(yùn)行中，曾出現(xiàn)了許多細(xì)節(jié)的處理問題值得提起設(shè)計(jì)注意。

需要設(shè)備制作的部位主要為各股生產(chǎn)廢水預(yù)處理單元設(shè)備，各預(yù)處理單元采用的加藥混凝沉淀的物化處理方法，因此沉降效果是主要要素。

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，由于設(shè)備制作高度受限，實(shí)際可能出現(xiàn)沉淀槽下部布水緩沖段過小，而使布水水流沒有緩沖段直接進(jìn)入斜板分離區(qū)，造成局部流速過大泛渾，所以在設(shè)計(jì)時(shí)需在有限高度下縮小污泥斗高度盡量設(shè)置足夠的布水緩沖區(qū)。其次，運(yùn)行中加入石灰、PFS、PAM等各類藥劑，實(shí)際形成絮體松散，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷不宜超過1.2m3/m2.h，通常在3小時(shí)左右必須人工手動(dòng)排泥。

由于投加石灰品質(zhì)參差不齊，在設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，還需注意防止反應(yīng)槽內(nèi)沉積，造成頻繁清理。宜在pH調(diào)節(jié)槽內(nèi)死角設(shè)置曝氣點(diǎn)或設(shè)備考慮定期排泥設(shè)計(jì)。

3.4 設(shè)備防腐工藝選擇

由于涂裝行業(yè)廢水水質(zhì)復(fù)雜，多以酸性廢水居多，因此設(shè)備制作時(shí)需充分考慮防腐設(shè)計(jì)。防腐方式通常有襯膠、玻璃鋼內(nèi)襯、防酸漆等多種形式，同時(shí)防腐亦應(yīng)注意生產(chǎn)工藝中可能有氯系藥劑進(jìn)入廢水。

3.5 深度處理工藝配套上馬的可行性

由于汽車行業(yè)廢水排放的極不穩(wěn)定性，且廢水成分復(fù)雜，如設(shè)置深度處理，其面臨沖擊負(fù)荷較大，從而使超濾反滲透膜系統(tǒng)面臨較大的壽命風(fēng)險(xiǎn)，因此應(yīng)慎上工業(yè)復(fù)用水系統(tǒng)，或必須在深度處理回用系統(tǒng)進(jìn)水設(shè)置多種在線監(jiān)控儀表，以隨時(shí)在原水超標(biāo)狀態(tài)下自動(dòng)停機(jī)保證膜系統(tǒng)不受毀滅性破壞。一旦膜系統(tǒng)開機(jī)后，如需要長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，則必須及時(shí)調(diào)配保護(hù)液注入反滲透膜殼內(nèi)以保證反滲透膜正常壽命。

4 運(yùn)行管理方式

由于涂裝行業(yè)廢水種類多，排放周期不定，所以要保證廢水處理系統(tǒng)正常運(yùn)行，首先得從管理入手。

首先，必須加強(qiáng)車間排水協(xié)調(diào)管理。車間必須制嚴(yán)格的排放制度，在滿足生產(chǎn)線要求前提下，在廢水處理系統(tǒng)可承受范圍內(nèi)分時(shí)排水，是最重要的舉措。

其次，該系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)置不宜過高，宜各單元單獨(dú)可自控/手控切換，各單元自控各自獨(dú)立，互不干擾。過分依賴自動(dòng)化勢(shì)必造成系統(tǒng)失穩(wěn)甚至崩潰，因此廢水處理站的值班管理制度必須強(qiáng)化到位。工作人員必須隨時(shí)監(jiān)控來水水源及水質(zhì)濃度，調(diào)整各預(yù)處理單元運(yùn)行狀態(tài)、加藥量并及時(shí)排泥，根據(jù)實(shí)際來水水質(zhì)及預(yù)處理單元處理效果，調(diào)整進(jìn)入后續(xù)生化系統(tǒng)處理量，盡可能減小后續(xù)生化處理系統(tǒng)的沖擊負(fù)荷，以保證生化處理系統(tǒng)較高的處理效果。

5 結(jié)論

涂裝廢水的處理，設(shè)計(jì)是重點(diǎn)，管理是關(guān)鍵，在實(shí)際運(yùn)行中不斷摸索改進(jìn)才能保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]孫永泰.汽車行業(yè)涂裝前處理工藝現(xiàn)狀及改進(jìn)[J].現(xiàn)代料與涂裝，2004，6.中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司技術(shù)中心《汽車涂裝材料的發(fā)展歷史與市場(chǎng)分析[J].中國(guó)涂料，2010，25(3).