1、1典型汽车涂装废水处理工艺蔡 莹， 高 亮（上海市机电设计研究院，上海市北京西路 1287 号，邮编 200040）Shanghai Institute of Mechanical & Electrical Engineering摘 要：本文针对汽车涂装废水中含有 树脂、表面活性剂、重金属离子，Oil、颜料等污染物，特 别是其中的电泳废水、 喷漆废水成份复 杂， 浓度高，可生化性差的实际情况，采用分 质处理、混凝沉淀、混凝气浮、砂 滤等工艺对涂装废水进行处理，取得了良好效果： CODCr 去除率大于 80%。实际运行表明，该工艺在技术和经济上均是合理可行的。Treatment technics
2、 of representative coating wastewater of automobile manufacturingAbstract：In this article, in allusion to the contamination of coating wastewater of automobile manufacturing which contains resin, surface active agent, heavy metal ion, oil, paint, dyestuff etc, especially the ELPO wastewater and pain
3、ting wastewater which is complex, and has high concentration. we use separated pre-treatment, coagulating sedimentation, air flotation and sand filtration to treat coating wastewater and obtains good results: the removal rate of CODCr could be higher than 80%. The operate of the set proved that unde
4、r this condition, it would be practicable both in technology and economy.关键词：涂装废水；分质处理；混凝沉淀；混凝气浮；砂滤；Fenton 试剂Keywords：coating wastewater；separated pre-treatment；coagulating sedimentation；air flotation；sand filtration；Fenton reagent中图分类号：X703.1 文献标识码：C 文章编号：汽车及其零部件的涂装是汽车制造过程中产生废水排放最多的环节之一。涂装废水含有树脂、表面
5、活性剂、重金属离子，Oil 、PO 43-、油漆、颜料、有机溶剂等污染物，COD Cr 值高，若不妥善处理，会对环境产生严重污染。对此类废水，传统的方法是直接对混合废水进行混凝处理，治理效果不理想，出水水质不稳定，较难达到排放标准。特别是其中的喷漆废水，含大量溶于水的有机溶剂，直接采用混凝法处理效果很差。我们在上海某汽车厂经过实地勘查、大量分析调研和小试，针对涂装废水的特点，采用分质预处理再进行后续处理的二步处理的方法，并选择芬顿氧化混凝沉淀，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 废水的来源和主要污染物1.1 涂装废水的来源及有害物质涂装废水主要来自于预
6、脱脂、脱脂、表调、磷化、钝化等车身前处理工序；阴极电泳工序和中涂、喷面漆工序。废水中含有的主要有毒、有害物质如下：涂装前处理：亚硝酸盐、磷酸盐、乳化油、表面活性剂、Ni 2+、Zn 2+。底涂：低溶剂阴极电泳漆膜、无铅阴极电泳漆膜、颜料、粉剂、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、面涂：二甲苯、香蕉水等有机溶剂、漆膜、颜料、粉剂。1.2 废水水质、水量本工程设计处理水量 60m3/h。油漆车间排放的废水分为间歇排放的废槽液和连续排放的清洗水。间歇排放废水主要来源于前处理槽的倒槽废液、喷漆工段排放的废液等，废水浓度高，一次排放量大，水质如表
7、1 所示。2表 1 间歇排放废水的水质CODCrmg/LOilmg/LPO43-mg/LZn2+mg/LNi2+mg/LCd2+mg/L碳黑mg/L pH 其它预脱脂槽、脱脂槽废槽液、后喷淋、浸渍槽废槽液25004000300950 250400 9.511表调槽废槽液 1530 8.510.5磷化槽废槽液、后喷淋、浸渍槽废槽液 400600 100150 2030 6钝化槽废槽液、后喷淋、浸渍槽废槽液 50100 13 45电泳废槽液 300020000 81 79中涂、面漆喷漆室水槽废液 3000 56 漆渣连续排放废水主要来自于前处理工序的后喷淋、浸渍槽的溢流废水等，相对间歇排放废水，其
8、浓度低、总排放水量大，其水质如表 2所示。表 2 连续排放废水的水质CODCrmg/LOilmg/LPO43-mg/LZn2+mg/LNi2+mg/LCd2+mg/L碳黑mg/L pH脱脂后冲洗废水 300 25 1020 78磷化后冲洗废水 2030 12 8 6钝化后冲洗废水 1015 0.1 56DI 水喷淋槽喷淋废水 3900 13 4循环去离子清洗废水 400 6自泳后水洗溢流废水 1001000 8 792涂装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清浊分质。对部分难处理或影响后续处理的废水，根据其性质和排放规律，先进行间歇的预处理，再和其它废水集中连续处理，这样不
9、仅可以取得较好的和稳定的处理效果，而且在经济上也合理可行。2.1 涂装废水处理工艺流程涂装废水处理工艺流程如图 1 所示。211图 1 某汽车厂涂装废水处理站处理流程污 染 物水来 源废污 染 物水来 源废32.2 间歇预处理2.2.1 脱脂废液对脱脂废液采用酸化法进行破乳预处理，向脱脂废液中投加无机酸将 pH 调至 23，使乳化剂中的高级脂肪酸皂析出脂肪酸，这些高级脂肪酸不溶于水而溶于油，从而使脱脂废液破乳析油。另外，加酸后使脱脂废液中的阴离子表面活性剂在酸性溶液中易分解而失去稳定性，失去了原有的亲油和亲水的平衡，从而达到破乳。经预处理后 CODCr 从 2500 4000mg/L 降低到1
10、5002400mg/L，去除率在 40%左右；而含油量从 300950 mg/L 降至 5070 mg/L，去除率高达 90%95%。2.2.2 电泳废液在阴极电泳废水中含有大量高分子有机物，CODCr 最高可达 20000mg/L，还含大量电泳渣，这些物质在水中呈细小悬浮物或呈负电性的胶体状。处理中加入适当的阳离子型聚丙烯酰胺（PAM ）和聚合氯化铝（PAC ）作混凝剂，利用絮凝剂的吸附架桥作用来快速去除废水中的污染物。电泳废液在预处理时要求 pH 值在1112 之间，有较好的沉淀效果。反应后的出水 CODCr 在 2000 mg/L 左右。2.2.3 喷漆废水对喷漆废水先采用 Fenton
11、 试剂（H 2O2+FeSO4）对其进行预处理，使其中的有机物氧化分解，COD Cr 去除效率约在 30%左右，再加入 PAC 和 PAM 对其进行混凝沉淀，经过此两步处理，COD Cr 的总去除率可达到60%80 ，由 300020000mg/L 降至12004000mg/L。出水排入混合废水调节池。Fenton 试剂具有很强的氧化能力，当 pH值较低时（控制在 3 左右） ，H 2O2 被 Fe2+催化分解生成羟基自由基（OH） ，并引发更多的其他自由基，从而引发一系列的链反应 1。通过具有极强的氧化能力的OH 与有机物的反应，使废水中的难降解有机物发生部分氧化、使废水中的有机物 CC 键
12、断裂，最终分解成H2O、CO 2 等，使 CODCr 降低。或者发生偶合或氧化，改变其电子云密度和结构，形成分子量不太大的中间产物，从而改变它们的溶解性和混凝沉淀性。同时，Fe 2+被氧化生成 Fe(OH)3 在一定酸度下以胶体形态存在，具有凝聚、吸附性能，还可除去水中部分悬浮物和杂质。出水通过后续的混凝沉淀进一步去除污染物，以达到净化的目的 2。2.3 连续处理经预处理的各类废水排入均和调节池中，与其它废水混合后进入连续处理流程。混合后的废水 CODCr 约为 700900mg/L 。连续处理分为二级：混凝沉淀和混凝气浮。在涂装废水中，油、高分子树脂（环氧树脂） 、颜料（碳黑） 、粉剂、磷酸
13、盐等在表面活性剂、溶剂及各种助剂的作用下，以胶体的形式稳定地分散在水溶液中。可以靠投加化学药剂来破坏胶体的细微悬浮颗粒在水中形成的稳定体系，使其聚集成有明显沉淀性能的絮凝体，然后形成沉淀或浮渣加以除去 3。在废水中加入一定量的无机絮凝剂后，它们可中和乳化油或高分子树脂的电位，压缩双电层，胶粒碰撞促进凝集，完成脱稳过程，形成细小密实的絮凝物。这样可使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小颗粒形成沉淀物 4。所以混凝处理可有效地去除汽车涂装废水中的油、高分子树脂、颜料和粉剂 5。重金属离子和磷酸盐中，由于 Ni2+生成Ni(OH)2 沉淀以及 PO43-生成 Ca3 (PO4)
14、2 沉淀的最佳 pH 值是 10 以上；而 Zn2+生成氢氧化物沉淀的最佳 pH 值范围是 8.59.5，pH 过高会形成 ZnO22 而溶解。所以要分二级混凝反应以分别去除 Ni2+，PO 43-和 Zn2+ 。同时，混凝反应后的固液分离分别采用的是斜板沉淀池和气浮池，这样既可以用斜板沉淀池来去除比重较大的重金属化合物沉淀，又可以用气浮池来去除比重较轻的有机物等。2.3.1 混凝沉淀第一级为混凝沉淀调节 pH 值为1010.5。反应槽采用推流式反应槽，分为三格。第一格加碱将 pH 调高至 1010.5 ，加入CaCl2，第二格加 FeSO4，第三格加混凝剂PAM，反应后进入斜板沉淀池进行固液
15、分离。三格停留时间分别为 15min、15min、7.5min。4斜板沉淀池表面负荷按 2m3/m2h 设计。一级反应 CODCr 去除率为 50%60%。图 2 为一级反应槽示意图。 CalNOHFeS4PAM图 2 一级反应槽示意图2.3.2 混凝气浮二级反应的反应槽，也采用推流式反应槽，分为三格。第一格加酸将 pH 回调至 8.59，第二格加 PAC，第三格加 PAM，反应后进入气浮池进行固液分离。二级反应槽三格停留时间分别为 10min、10min、5min。气浮池的溶气水按处理水量的 30%设计。二级反应 CODCr去除率为 20%25%，同时气浮也去除了 Zn2+和一部分的表面活性
16、剂。2.4 深度处理深度处理采用砂滤和活性炭过滤。从运行情况看，经砂滤后的出水即能达到排放标准（COD Cr300mg/L） 。砂滤装置的过滤速度控制在 1012m 3/（m 2h） 。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1618L/（m 2s） 。砂滤后的出水已能达到排放要求，因此，活性炭过滤只是一个应急保证措施，一般情况下较少使用。2.5 污泥处理污泥处理的好坏，直接影响废水处理站的运行。由于污泥含油量高，直接进行压滤效果较差，在污泥浓缩槽中加入 Ca（OH） 2，pH调整至 10 左右，能达到较好的压滤效果。污泥含水率经板框压滤机后可由 99%下降至75%80%。2.6
17、连续处理去除率分析连续处理过程去除率如表 3 所示。表 3 连续处理效率出水位置 CODCr 去除率斜板沉淀池出口 50%60%气浮池出口 20%25%砂滤出口 15%3 处理效果分析该工程自 2002 年运行至今，处理效果稳定，表 4 为上海市环境监测中心 2004 年对该厂的监测分析报告数据汇总。监测时间为 3 天，每天取样 12 次（1 小时取样一次，包括废水处理装置进口和出口） 。表 4 废水处理设施总排口监测数据废水处理装置进口* 废水处理装置出口监测项目 浓度最小值 (mg/L) 浓度最大值 (mg/L) 浓度平均值 (mg/L) 浓度最小值 (mg/L) 浓度最大值 (mg/L)
18、 浓度平均值 (mg/L)上海市污水综合排放标准（ DB31/1991997）pH 6.94 8.96 8.32 7.57 8.85 7.8 69CODCr 434 759 625 73 132 115.6 300 三级标准SS 93 351 204 21 145 29 350 三级标准BOD5 36 145 87 4 83 16.9 150 三级标准Oil 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 0.1
19、8 0.09 1.0 第一类污染物排放标准苯 ND ND ND ND ND ND 0.2 二级标准甲苯 ND ND ND ND ND ND 0.2 二级标准二甲苯 ND ND ND ND ND ND 0.6 二级标准*废水处理装置进口指连续处理装置进口。* Zn2+、Mn 2+、Ni 2+本次监测未分析，表中所列为该厂废水处理站日常分析数据。由上表可以看出，经处理后的废水以上海市污水综合排放标准 （DB31/199 1997）进行评价，其中 CODCr、BOD 5、SS 按三级标准评价（废水处理后排入安亭水质净化厂） ，其余采用二级标准及第一类污染物最高允许排放浓度，均能达到工程设计指标。5目
20、前，处理装置运行稳定，出水均能达标。4技术经济分析工程造价和运行费用是人们在选用处理方法时所必须考虑和关心的问题。本工程采用分质处理后，与一般的集中物化处理比较，节省了加药量，污泥产量也有所减少，在一定程度上减少了运行费用，更重要的是保证了出水水质的稳定达标。本项目的技术经济指标见表5。表 5 本处理工程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/m 3800 1.11 30 1.67*年工作日按 250 天计，日处理水量为 720 m3。5结论1、本工程采用分质处理、混凝沉淀、混凝气浮、砂滤等工艺对汽车涂装废水进行处理在技术和经济上是合理可行的。实
21、际运行结果证明，此工艺对重金属、SS、Oil 的去除效率超过 90%，对 CODCr 的去除率大于 80%。2、汽车涂装废水水量和水质变化大，要特别的重视废水水量、水质均衡和分质预处理。根据工程实践证明，对脱脂废液，电泳废水、废液和喷漆废水这三股废水分别进行间歇预处理，这不仅有利于后续处理效率的提高，体现出技术和经济的统一，而且对整个系统的稳定运行和出水的稳定达标至关重要。参考文献：1 熊忠，林衍等 Fenton 氧化法在废水处理中的应用J 新疆环境保护，2002，24（2）：35392 张林生，魏峰等 物理化学法处理汽车工业电泳涂装工艺中的超滤液废水J 给水排水，1999，25（10）：33
22、363 刘绍根,汽车涂装废水处理技术J 工业用水与废水，2001，32（2）：11134 刘绍根，黄显怀 物化生化法处理汽车生产废水J 给水排水， 2001，27（12 ）：53565 廖亮，吴一飞等 磷化-喷漆线的废水处理工艺研究J 环境技术， 2000，18， （4 ）：1821本文第一作者蔡莹简介：蔡莹，女，1968 年 11 月出生，毕业于同济大学环境工程学院，现工作单位：上海市机电设计研究院环保设计室工程师，主要从事环保工程设计及环境影响评价等工作。电子邮件：本文第二作者高亮简介：高亮，男，1978 年 7 月出生，毕业于上海东华大学环境工程学院，获得工学学士学位，曾在第一届固体废弃
23、物处理技术与工程设计全国学术会议上发表了“城市生活垃圾焚烧厂垃圾渗漏液的处理”一文。现工作单位：上海市机电设计研究院环保设计室工程师，主要从事环保工程设计及环境影响评价等工作。地址：上海市静安区北京西路 1287 号邮编：200040电话：02162472277(总机)转 2004 分机传真：02163516188电子邮件：上海市机电设计研究院简介：上海市机电设计研究院(SIMEE)创建于 1953 年，是国家核准的具有机械工程、建筑、轻工、医药工程设计甲级资质及工程总承包、工程监理、项目管理及对外经济技术合作等多项资质的大型综合性设计企业。其主要业务范围是：机械、轻工、医药、电子工程设计、建
24、筑工程设计、民用建筑设计、机电设备设计、工程总承包、工程技术咨询、工程监理、工程项目管理、工程投资审价等。该院现有专业工程技术人员 800 余名，其综合实力踞全国勘察设计单位百强之列。近年来，该院为不少国家及地区的许多著名公司，如德国大众、美国通用汽车和施乐、瑞士迅达、英国皮尔金顿、日本三菱和索尼、富士电气等，在汽车、电梯、浮法玻璃、6信息电子、家电、复印机、摩托车、医疗器械等领域承担了设计、咨询、工程总承包、项目管理、施工监理等多项业务。建院以来，已完成国内外工程 3000 余项。 其中 150 多项荣获了国家、部、市(省)级优秀设计奖。(来源:中国净水技术网独家版权所有,转载请注明出处)(本文摘自 2004 年第 6 期出版的中国水行业科技核心期刊-净水技术应用技术栏目)
