汽车工业涂装废水水质特征及处理措施探讨

汽车工业涂装废水水质特征及处理措施探讨环保工程所王献平摘要通过某重型卡车项目涂装废水处理工程实际监测数据，分析探讨了涂装废水的水质特征、以及处理措施在设计、调试、运行中应注意的问题。关键词涂装废水；处理措施1引言汽车涂装是保护和装饰汽车的主要工艺措施，是汽车制造最为重要的工艺。某汽车公司生产纲领为年产15吨以上重型卡车30000辆（单班生产），其涂装工艺分为二部分，即前处理部分和涂装后处理部分，其涂装工艺如下：白车身→热水洗→手工预清理→预脱脂→脱脂→水洗→表调→磷化→水洗→纯水洗→阴极电泳→UFl水洗→UF2水洗→UF3水洗→纯水洗→电泳烘干→检查→涂焊缝密封胶→喷车底PVC→密封胶→烘干→冷却→中涂→晾干→烘干→冷却→面涂→晾干→面涂烘干→冷却→检查、返修→注蜡→下件→总装车间。涂装过程排放的涂装废水含有树脂、表面活性剂、Ni2+（第一类污染物）、石油类、PO43-、油漆、颜料、有机溶剂等污染物，COD较高，且部分废水有含Ni2+。若不妥善处理，会对环境产生严重污染。涂装废水的处理方法有物化处理法、生化处理法和膜分离法等。由于涂装废水污染物浓度高、可生化性差。单纯的生化处理不能满足达标要求；单纯的物化处理不仅成本高，且出水也达不到排放标准；膜分离法与膜的性能有关且运行费用也较高。目前涂装废水处理工艺常采用以上方法的组合。2涂装废水特征分析2.1污染源分析[1]涂装工艺废水分前处理废水、电泳涂漆废水和喷漆废水。前处理废水来自漆前表面处理的脱脂、磷化、表调等工序，含有乳化油、表面活性剂、磷酸盐、Ni2+、填料(如钛白粉)、溶剂等。电泳底漆废水产生于工件附着的浮漆和槽液的清洗过程。清洗一般包括去离子水和超滤液洗涤；其成分与槽液成分相同，含有水溶性树脂(如环氧树脂、酚醛树脂等)、颜料(如碳黑、氧化铁红等。目前国家限制和淘汰含铅电泳漆的使用，因此电泳底漆废水一般不含铅、但含填料（如钛白粉、滑石粉等)、助溶剂（如三乙醇胺、丁醇等)。湿式喷漆室用水洗涤喷漆室作业区废气，废气中漆雾和有机溶剂被转移到水中形成了喷漆废水；废水中含有大量漆雾颗粒，其水质由所用漆料(以硝基漆、氨基漆、醇酸漆和环氧漆为主)和溶剂(如乙醇、丙酮、脂类、苯类等)、助溶剂而定。2.2水质特征[2]2.2.1废水种类多、成分复杂汽车涂装线排放的废水（废液)种类很多，每一种废水水质因使用的原材料而异。仅脱脂液就有多种配方；涂料种类更多，任何一种涂料均由树脂、颜料、溶剂、添加剂等组成。2.2.2排放规律性不强除部分工件清洗废水为连续溢流排放外，其它废水、废液多为间歇集中排放，如预脱脂槽、脱脂槽、磷化槽等老化液以及喷漆废水（含手工补漆喷枪清洗废水、返修打磨废水）等。2.2.3水量、水质变化大由于各种废水成份、浓度各异，且排放无规律，造成汽车涂装线排水水量、水质变化很大且无规律可循。2.3涂装废水实际监测结果该公司涂装废水（废液）水质分析结果详见表1。表1涂装废水（废液）水质分析结果汇总mg·L-1工序废水名称pHCOD磷酸盐NiZn石油类水量排放特征手工预清理7.96-8.43488-12900.18-0.7110m3·d-1间歇排放热水洗废水9.80-10.5535-376013.7-1943m3·h-1连续排放预脱脂废液10.8-11.23380-56702500-450010m3/周间歇排放脱脂废液10.4-10.87220-10800287-606500-1500200m3/月间歇排放脱脂后水洗废水9.04-9.92315-9965.98-1469m3·h-1连续排放表调废液9.53-9.92204-29141.0-2790.08-1.39190m3/周间歇排放前处理工序磷化废液2.94-3.10507-6561000-231074.9-321899-105420m3/周间歇排放第三水洗3.59-4.0657-10616.8-93.50.65-6.7818.8-15.05m3·h-1连续排放电泳废液5.84-5.9224500-2550060m3/半年间歇排放底漆工序电泳后纯水洗6.30-6.811580-21705m3·h-1连续排放面漆工序喷漆废水8.09-8.331540-3700295m3/3个月间歇排放3涂装废水处理工艺由于涂装废水成分复杂、排放规律性不强，可生化性较差。必须针对不同工序的排水特性进行分流和相应的预处理（间歇反应槽投加石灰和PFS、混凝反应池投加石灰、PFS、PAM）。涂装废水经处理后与厂区生活污水合并处理。该工程涂装废水处理工艺见图1（虚线图框中为涂装废水预处理工艺）。表调、磷化废液表调、磷化废液池预脱脂、脱脂废液预脱脂、脱脂废液池超滤膜过滤系统喷漆废水喷漆废水池间歇反应槽电泳废液电泳废液池间歇反应槽涂装废水池混凝反应池斜管沉淀器pH调节池气浮池斜管沉淀池调节池生活污水水解池生物接触氧化池达标排放连续排放废水4工程实际运行效果分析4.1监测结果系统各单元各污染物进出水浓度见表2(监测期间未排放电泳废液)，各单元去除率（为平均值）见表3。表2各单元污染物进、出水水质一览表COD/mg·L－1磷酸盐/mg·L－1总镍/mg·L－1氨氮/mg·L－1单元进水浓度出水浓度进水浓度出水浓度进水浓度出水浓度进水浓度出水浓度喷漆废水1860-25601730-2200超滤膜过滤93904120273156斜管沉淀器432-1460315-8388.54-35.50.18-1.960.28-3.520.05-0.70图1涂装废水处理工艺流程图气浮池315-838329-7320.18-1.960.18-1.840.05-0.700.01-0.58水解池410-1830460-6982.16-16.12.24-22.06.55-47.86.61-55.9生物接触氧化460-69835-1292.24-22.00.01-0.676.61-55.91.44-23.6地方排放标准1351.01.025表3各单元污染物去除率一览表单元COD磷酸盐总镍氨氮喷漆废水11.4％超滤膜过滤56.1%42.9%斜管沉淀器27.8%95.0%68.5%气浮池9.3%6.45%25.0%涂装系统总去除率34.5%95.3％76.4%水解池35.3%-71.8%-41.5%生物接触氧化84.7%97.1%70.4%系统总去除率90.1%95.1%58.1%4.2监测数据分析与讨论4.2.1涂装废水处理系统由表3可知：①没有后期的生化处理，单纯是物化处理不能使COD达标排放；②气浮单元各污染物去除率较低。从经济运行角度来看，气浮池的建设必要性不大；③喷漆废水COD去除率仅15.8%，低于设计目标去除率60%（参考以前的工程设计实例），其原因为不同汽车厂所使用的漆料不同，从而导致所选择的絮凝剂对本工程喷漆废水去除率降低。因此在工程调试过程中应针对不同的漆料选择合适的絮凝剂，提高喷漆废水物化处理单元的去除率。4.2.2厂区污水处理系统①经过生化处理后，外排废水能够做到达标排放；②污水经过水解池后，氨氮、磷酸盐均升高。其原因是污水中的有机氮在厌氧条件下通过氨化作用生成NH3,其溶解在水中所致；磷酸盐升高主要是水解池水力停留时间长（设计停留时间8h），积磷菌在厌氧的不利条件下（压抑条件）将贮存在菌体中的聚磷分解以及水解池不及时排泥所致〔3〕。③尽管水解池进水COD浓度变化较大（COD异常高值为剩余污泥排至调节池所致），但出水浓度基本稳定，说明水解池有较强的有机负荷缓冲能力。5结论通过以上分析，得出以下结论：①涂装废水种类多、成分复杂，水量、水质变化大并且排放无规律可循。②涂装废水宜根据各工序废水、废液的特征进行分流收集，分别进行预处理。③涂装废水单纯物化处理难以达标排放，必须采取后续生化处理措施。④应针对不同的漆料选择适宜的絮凝剂，避免犯经验主义的错误。⑤涂装废水经一次物化处理后，不宜设置二次物化处理（本工程为气浮池，污染物去除率低，运行不经济）。⑥生化处理单元应设置水解池，水解池可以提高污水的可生化性和系统对有机冲击负荷的缓冲能力，但应及时排除水解池中的剩余污泥，确保废水的稳定达标排放。参考文献：[1]王锡春，姜英涛.涂装技术[M].北京：化学工业出版社,1986.[2]刘绍根.汽车涂装废水处理技术[J].工业用水与废水,2001,(2):11.[3]徐亚同，黄民生.废水生物处理的运行管理与异常对策[M].北京：化学工业出版社,2003.