淺談汽車廠涂裝廢水處理

田軍

（合肥長安汽車有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

廢水是指水質(zhì)本身污染物含量超過出了一定的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致該物質(zhì)所在水體超出自我凈化范圍，進(jìn)一步導(dǎo)致水體本身相關(guān)的化學(xué)特性、物理特性及生物及放射性等方面的特性發(fā)生顯著改變，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成破壞，對(duì)人體健康以及生存生活環(huán)境造成威脅。汽車的涂裝是汽車四大工藝制造過程中產(chǎn)生廢水量最多、污染最嚴(yán)重的環(huán)節(jié)，涂裝廢水含有環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂、顏料、填料、重金屬離子（鎳離子、鋅離子等）、PO43-等污染物，無法進(jìn)行直接排放，需要根據(jù)污染物含量不同，對(duì)廢水進(jìn)行進(jìn)一步處置，達(dá)標(biāo)后排放。汽車涂裝廢水的處理已成為整車制造廠一大課題。

1 涂裝廢水的特點(diǎn)

涂裝工藝車間生產(chǎn)、槽液維護(hù)過程中產(chǎn)生的廢水，基本包括以下3 類：①前處理表調(diào)工序廢水、磷化工序廢水、水洗槽更更新產(chǎn)生的廢液等。②除油脫脂廢水、電泳及后水洗工序工藝倒槽、定期更換產(chǎn)生的電泳液。③噴漆廢水以及循環(huán)水槽倒槽產(chǎn)生的廢水。另外廢水處理還包含生活污水的處理。

各不同環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水污染含量不同，表調(diào)磷化廢水主要含有重金屬鎳離子（Ni2+，20～30mg/L）、磷酸鹽（PO43-，200～400mg/L）；脫脂、電泳、噴漆廢水主要含有COD（200～400mg/L）和少量PO43-；生活污水主要包含氨氮物質(zhì)（35mg/L）和PO43-。

2 涂裝廢水處理工藝研究

2.1 磷化、表調(diào)污水預(yù)處理

磷化、表調(diào)廢水含有大量磷酸鹽和重金屬Ni 離子，必須要單獨(dú)預(yù)處理。磷化、表調(diào)清洗污水泵入涂裝車間預(yù)處理間磷化表調(diào)污水調(diào)節(jié)池，然后進(jìn)入三聯(lián)反應(yīng)槽。

化學(xué)沉淀法，根據(jù)化學(xué)方法中的復(fù)分解反應(yīng)原理，用某些易溶于水的化學(xué)物質(zhì)逐漸加入廢水中，使其與廢水中的相關(guān)污染離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶或者溶解度較低的化合物，使其生產(chǎn)沉淀物，將其從廢水中固液分離的處理方法。表調(diào)、磷化廢水中加入石灰和堿，將pH 調(diào)整在堿性范圍內(nèi)（pH 控制在10.5～11），鈣離子和廢水中磷酸鹽首先生成磷酸鈣等物質(zhì)，再次調(diào)整pH，隨著堿性增強(qiáng)，磷酸鈣、氫氧化鎳的溶解度不斷下降，直至從水中析出，從而去除廢水中的磷酸鹽及重金屬Ni 離子等。

高分子混凝法，屬于化學(xué)混凝法（另外還有無機(jī)混凝法如PAC、有機(jī)混凝法），原理是向廢水中加入高分子混凝劑，破壞膠體物質(zhì)的均一性和穩(wěn)定性，使其相互作用，凝聚成大分子混合物，并進(jìn)一步形成絮狀物，沉淀后固液分離。向廢水中加入適量的高分子絮凝劑PAM，由于膠體顆粒間的相互引力大于排斥力，且引力足以克服分子之間的排斥力，使分散、均勻的膠體迅速聚合，形成絮凝體在沉淀裝置中沉淀[1]。待絮狀固體物沉降后，通過污泥泵將磷化污泥泵入污泥槽進(jìn)行排出處理，污泥現(xiàn)場(chǎng)壓濾脫水后含水率≤80%，且泥餅成型，可收集盛裝；磷化廢水沉淀裝置的出水自流進(jìn)入磷化檢測(cè)水箱，合格的廢水排入涂裝綜合污水調(diào)節(jié)池進(jìn)一步處理。

2.2 脫脂、電泳、噴漆廢水預(yù)處理

脫脂廢水、電泳廢液、噴漆廢水主要含有高分子樹脂[2]、穩(wěn)定劑、顏料、基料等在高分子表面活性劑以及各種分散劑、不間斷循環(huán)的作用下，膠體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，均勻地分散于水溶液中可穩(wěn)定存在。在膠體溶液中，用高分子無機(jī)鹽及其聚合物如PAC（聚合氯化鋁）等混凝廢水中，可形成帶有正電荷的基團(tuán)絮狀體，對(duì)水中亞穩(wěn)定狀態(tài)的膠體、添加劑、顏填料等，起到吸附、沉降作用，然后使用高分子陰離子對(duì)以上再次聚集成泥?；谝陨希?jīng)過多次反復(fù)調(diào)試，一次反應(yīng)難達(dá)到處理效果，一般選用連續(xù)處理方式：混凝沉淀和混凝氣浮。

混凝裝置沉淀法原理，廢水比其中的被沉淀物質(zhì)物密度小的原理，其重力大于浮力，沉著于液體底部的原理，通過泵體抽水，達(dá)到固體和液體分離，其作用一般在其他反應(yīng)前進(jìn)行，以達(dá)到減輕后續(xù)工序的處理負(fù)荷。綜合廢水混凝裝置沉淀，采用三級(jí)反應(yīng)槽，第一級(jí)通過NaOH 調(diào)整pH 至10～10.5，第二級(jí)通過加入SPFS（聚合硫酸鐵）進(jìn)行沉降，第三級(jí)通過加入混凝劑PAM（聚丙烯酰胺陰離子），去除部分磷酸鹽、COD 以及水體色度；完全反應(yīng)后，沉淀物進(jìn)入池底部，后續(xù)進(jìn)行除泥。過程中觀察礬花生成狀態(tài)（片狀礬花、易沉降）；SPFS 過量出水泛紅，SPFS 過少會(huì)導(dǎo)致沉淀池出水渾濁。

混凝裝置氣浮法，又稱氣泡浮上法，屬于浮上法的一種（另外還有自然浮上法、藥劑浮選法），通過人工措施，使固體/液體顆粒于氣泡結(jié)合，形成顆粒-氣泡復(fù)合體，其密度小于周圍液體，作用力的合力使復(fù)合體上升，并集中在液體表面被清除。氣浮槽采用部分回流式溶氣氣浮設(shè)備，溶氣采用多相氣、液混合泵，釋氣直徑20～30μm，釋氣效率99%以上。在最佳工況的條件下全自動(dòng)運(yùn)行。氣浮槽底部設(shè)排泥斗和排泥閥，一般配有可調(diào)節(jié)的釋放器，內(nèi)表面防腐及面漆防腐要求同設(shè)備防腐處理要求。綜合廢水混凝裝置氣浮，采用二級(jí)三格反應(yīng)槽，一級(jí)加入NaOH 調(diào)節(jié)pH 至8.5～9，二級(jí)第一格加入PAC（聚合氯化鋁），二級(jí)第二格加入PAM 進(jìn)行沉降，去除顏填料以及一級(jí)反應(yīng)殘余物等物質(zhì)，其中COD去除率為20%～25%。

2.3 生化反應(yīng)

廢水生物處理，微生物通過自身生理功能（如新陳代謝），將廢水中的COD 物質(zhì)分解并轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的無機(jī)物的過程。經(jīng)過預(yù)處理的水質(zhì)，與工廠辦公區(qū)域、員工宿舍等排放的污水進(jìn)行混合，并進(jìn)行微生物降解、氧化等處理，達(dá)標(biāo)后可排放。

過濾處理：廢水中的少許固體物質(zhì)、懸浮物，可能堵塞管道、損壞抽水設(shè)備，因此生活廢水需要預(yù)先過濾，將固體及粗大的懸浮物截留、壓干、外運(yùn)，液體繼續(xù)進(jìn)行下一步處理。

生活污水中含氮、磷及有機(jī)物質(zhì)物質(zhì)及其他懸浮廢棄物，先經(jīng)過格柵井進(jìn)行處理，將污水中固體廢物進(jìn)行過濾固液分離。

厭氧活性污泥，是厭氧生物法的一種（另外還有厭氧生物膜和綜合法），在極度缺氧/無氧環(huán)境下利用厭氧細(xì)菌，分解有機(jī)物的一種方法用于處理有機(jī)成分為主的廢水。污水經(jīng)過細(xì)菌所在的污泥層和填料層，污泥、填料對(duì)有機(jī)COD 進(jìn)行吸附、絮凝，同時(shí)去除COD 和懸浮物，其中的厭氧細(xì)菌通過新陳代謝，將固體狀態(tài)的大分子和不易降解的有機(jī)物降解為生物可降解的小分子碳?xì)浠衔颷3]酸、淳、醛，然后在脫氫細(xì)菌作用下進(jìn)行脫氫處理產(chǎn)生乙酸。

接觸氧化法：一般由槽體、填料、曝氣裝置組成，在曝氣池內(nèi)填充串裝的軟性填料、半軟性填料及硬性填料等，組成附著微生物的生物膜[4]，有較高的凈化能力和多種凈化功能，蜂窩斜管填料在預(yù)組裝時(shí)每片之間需焊接牢固，池內(nèi)組合時(shí)需將各組拼焊在一起，并系牢固定，安裝完成后，表面平整無扭曲歪斜；填料底部預(yù)設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)，池內(nèi)預(yù)鋪設(shè)曝氣管，安裝完成后調(diào)試，先進(jìn)清水至淹沒30～50cm，開啟風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢查，需曝氣均勻，無翻滾浪花；通過間隙式曝氣，將空氣中的氧氣通入廢水中；另外空氣密度較小，自池子底部而上與待處理的廢水結(jié)合，包含氣泡的廢水通過浮力通過生物膜到達(dá)水面，空氣逃逸至大氣中，廢水在重力作用下，流回池子中再次循環(huán)?；钚晕勰喔皆谔盍媳砻?，填料由安裝繩上下系牢，每組排列均勻，數(shù)量一致，不會(huì)被水沖散。氣浮過程生物膜直接受到水流強(qiáng)烈攪動(dòng)，與上升氣流中的氧氣結(jié)合，不斷更新，不斷提升了凈化效果。在此過程中，廢水中的小分子有機(jī)物質(zhì)，在有氧環(huán)境下，通過接觸好氧池內(nèi)微生物細(xì)菌，再次分解污水中的有機(jī)物，以及氨氮化合物的硝化作用。接觸氧化池的廢水，由于包含一定量的微生物，進(jìn)入二沉池后，通過重力沉降作用，去除其中攜帶的生物膜等懸浮物，流入深度除磷間，進(jìn)行深度除磷后達(dá)標(biāo)排放。

3 運(yùn)行關(guān)鍵控制

3.1 改抓關(guān)鍵環(huán)節(jié)到全過程管理

從進(jìn)廢水進(jìn)入處理站到排出合格的水，每個(gè)工藝環(huán)節(jié)、步驟涉及關(guān)鍵參數(shù)，都要以記錄表的形式進(jìn)行細(xì)化、點(diǎn)檢。所有過程加藥必須根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果計(jì)算加藥量，且加藥過程必須受控，加藥泵要求AUTO/OFF/MANUAL 自動(dòng)狀態(tài)下與所在系統(tǒng)中的反應(yīng)槽攪拌機(jī)聯(lián)鎖，當(dāng)加藥箱液位下降至0.3m（按藥箱內(nèi)底計(jì)算）時(shí)停泵，并發(fā)出低液位報(bào)警信號(hào)。

預(yù)處理環(huán)節(jié)的水量流量大小、閥門開度、調(diào)節(jié)的調(diào)配池、沉淀池的泥水分離，生化過程水解酸化池有機(jī)物降解酸化、氧化接觸池進(jìn)一步分解、二沉池泥水分離及活性污泥回流等所有步驟操作要明確，制作可用的作業(yè)指導(dǎo)書。

為了確保廢水處理的有效性和準(zhǔn)確性，作業(yè)指導(dǎo)書內(nèi)作業(yè)參數(shù)要明確、精細(xì)、客量化，以提升處理效果最大化，所有環(huán)節(jié)中每一個(gè)步驟嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，以工藝提升作為水質(zhì)全面達(dá)標(biāo)的最大保障前提。

在各工序控制效果完好的情況下，根據(jù)進(jìn)水瞬時(shí)水質(zhì)水量的變化及化驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出理論數(shù)據(jù)，做好整體調(diào)整：調(diào)節(jié)池水量調(diào)節(jié)、沉淀池排泥時(shí)間、輸送流量的合理控制、好氧池的曝氣量、曝氣頻次，二沉池活性污泥的回流量、物化污泥排放時(shí)間調(diào)整等，一系列的管理參數(shù)均要及時(shí)管控，根據(jù)來水水質(zhì)狀況，做到處理的精益化，提升處理效益。

3.2 應(yīng)急事故池的設(shè)置及事故演練

應(yīng)急事故水池容量應(yīng)根據(jù)發(fā)生事故的設(shè)備最大容量（4h 生產(chǎn)各工序產(chǎn)生的廢水總?cè)萘浚?、事故時(shí)消防用水量及可能進(jìn)入應(yīng)急事故水池的降水量等因素綜合確定。事故排放池結(jié)構(gòu)一般包含以下，地下式鋼筋混凝土內(nèi)襯耐酸堿FRP 防腐，事故排放池空氣攪拌系統(tǒng)、不銹鋼潛水排污泵、遠(yuǎn)傳液位計(jì)、電磁流量計(jì)。廢水處理站的關(guān)鍵易損壞設(shè)備均須配備備用設(shè)備，污水設(shè)備設(shè)施應(yīng)定期維護(hù)保養(yǎng)，關(guān)鍵零配件和易損件車間要有備件，確保損壞的污水處理設(shè)備能在2h 內(nèi)修復(fù)，并恢復(fù)正常運(yùn)行。故障恢復(fù)后，各調(diào)節(jié)池內(nèi)污水必須經(jīng)過化驗(yàn)后方可進(jìn)行處理，各出水口第一時(shí)間進(jìn)行化驗(yàn)，保證污水達(dá)標(biāo)排放。

廢水處理事故演練風(fēng)險(xiǎn)分析：污水處理站正常生產(chǎn)期間，設(shè)備突發(fā)故障，污水超標(biāo)排放，影響廠區(qū)周邊環(huán)境，造成環(huán)境污染事故。組織機(jī)構(gòu)一般由應(yīng)急指揮組、設(shè)備維修組、污水處理應(yīng)急組組成。應(yīng)急指揮組一般由職能人員及主題單位領(lǐng)導(dǎo)組成，在發(fā)生事故第一時(shí)間通知環(huán)保部門，負(fù)責(zé)污水處理站現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮，協(xié)調(diào)相關(guān)廠家處理解決現(xiàn)場(chǎng)問題，以及日常組織污水處理所需各種培訓(xùn)，提高員工工作能力。設(shè)備維修應(yīng)急小組負(fù)責(zé)檢查現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障，及時(shí)進(jìn)行設(shè)備搶修，盡快恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備正常，制定設(shè)備點(diǎn)檢規(guī)范、儲(chǔ)備易損設(shè)備備件、備用設(shè)備。污水處理應(yīng)急小組負(fù)責(zé)污水站備用設(shè)備的切換，各進(jìn)水出水閥門的轉(zhuǎn)換，保證應(yīng)急物資的使用，使不達(dá)標(biāo)污水盡可能留在廠區(qū)內(nèi)。

3.3 二沉池實(shí)時(shí)監(jiān)控

二沉池是污水排放最后的堡壘，務(wù)必不能出現(xiàn)翻泥狀態(tài)，否則會(huì)導(dǎo)致總排口取樣含有污泥顆粒，導(dǎo)致各項(xiàng)指標(biāo)干擾而超標(biāo)。翻泥出現(xiàn)的原因及預(yù)防措施一般有如下幾種。當(dāng)來水中存在某些特殊有毒物質(zhì)，降低了污泥的沉降性能甚至破壞了污泥絮體使其懸浮、漂浮，應(yīng)檢測(cè)來水成分，及時(shí)關(guān)閉來水。因加面肥、葡萄糖等不及時(shí)或者量少，導(dǎo)致生化污泥缺乏必須營養(yǎng)，導(dǎo)致污泥活性下降，沉降性能不良。進(jìn)水流量超過工藝范圍，水流過激導(dǎo)致二沉池沉淀作用下降，超出其沉降閾值，應(yīng)及時(shí)控制進(jìn)水水量。達(dá)到清淤標(biāo)準(zhǔn)，未及時(shí)清理淤泥，導(dǎo)致二沉池底部沉積泥層過高；污泥在二沉池停留時(shí)間、條件適宜，反硝化細(xì)菌將硝酸鹽分解成NH3和N2，在氣體向上浮出水面時(shí)，污泥混合氣體上浮，使污泥沉降性降低。

4 運(yùn)行效果

運(yùn)行表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，工藝處理效果好，處理后的出水pH 穩(wěn)定在6～9，COD 小于330mg/L，PO43-≤0.4mg/L，NH7-N 含量≤15mg/L，重金屬Ni2+≤1mg/L，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

汽車涂裝制造過程中的廢水環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂、重金屬離子具有波動(dòng)大、有機(jī)物含量高、難以生化處理等特點(diǎn)，通過本文中提到的幾種方法，磷化表調(diào)廢水通過預(yù)處理，加入石灰和堿、PAM 三級(jí)反應(yīng)進(jìn)行沉降，去除大量磷酸鹽及重金屬；噴漆、脫脂預(yù)處理通過二次連續(xù)反應(yīng)，混凝過程加入堿PAM、SPSF，氣浮過程加入堿、PAM、PAC 對(duì)COD、磷進(jìn)行去除；生化過程通過水解酸化將生活污水有機(jī)大分子、氨氮進(jìn)行分解，再通過接觸氧化過程進(jìn)一步分解，有效降解水中污染物，通過深度除磷，達(dá)標(biāo)排放。

在運(yùn)行控制階段，改抓關(guān)鍵環(huán)節(jié)到全過程管理，做到精益化管理；通過應(yīng)急事故池的設(shè)置及事故演練，降低排放事故發(fā)生率；二沉池是污水排放最后的堡壘，通過加強(qiáng)二沉池巡視及管理，杜絕二沉池翻泥，減少對(duì)在線監(jiān)控設(shè)備取樣的干擾。

采用磷化廢水、脫脂噴漆廢水各自先進(jìn)行預(yù)處理，后混合在進(jìn)行生化相結(jié)合的工藝方法，跟其他方法相比，具有穩(wěn)定性搞、成本低等特點(diǎn)，有效解決了汽車涂裝廢水污染排放的問題，具有較好的社會(huì)效益和環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益。