浅析一种涂装污水处理工艺090316 5页

'浅析一种涂装污水处理工艺李亚奇瑞汽车股份有限公司邮编：241009【摘要】现代汽车涂装工艺发展很快，其规模越来越大，汽车及构件前处理主要由脱脂、、表调、磷化、水洗等工序组成，后续工艺为电泳、中涂、面漆等，因此在严格执行国家相关法律法规的前提下，采取合适的处理方法，达到排放标准，以最低的投入达到最大的效果是设计污水处理系统的原则。本文将浅析一种涂装污水处理工艺，供同行参考。【关键词】两级物化破乳氧化分解一、设计主要依据：1.中华人民共和国国务院（1998）第253号令《建设项目环境保护条例》2.（87）国环字第002号文附件《建设项目环境保护设计规定》；3.《建设项目竣工环境保护验收管理办法》4.《建设项目竣工验收监测技术要求》5.《污水处理设施环境保护监督管理办法》6.《污水综合排放标准》（GB8978-96）的一类污染物标准和二类污染物三级标准7.《工业企业设计卫生标准》二、涂装车间主要产污环节简述：脱脂工艺是在酸或碱及表面活性剂的作用下，产生水解反应，脱除金属构件表面的油脂、金属切削液、板材冲压脱膜油等物质。其废水主要产生环节为清洗水和清槽时的高浓度脱脂槽液，主要污染物为动植物油、表面活性剂、磷酸盐及各类酸、碱溶液等。表调和磷化废水是前处理的主要废水，金属在磷酸二氢锌溶液中，在晶化核的作用下，形成磷化膜沉积，以达到防腐和增加油漆附着力的目的。废水为清洗水和槽液清槽废水，主要污染物为表面活性剂，PO43-、Zn2+、Mn2+、Ni2+、Fe2+、Fe3+及各类有机添加剂等，其特征为pH值偏低，CODcr、BOD5高、可生化性差。电泳废水主要来自于电泳后冲洗工艺，当前汽车工业中常用阴极电泳工艺，电泳槽中主要原料为树脂、颜料、溶剂等，电泳后冲洗水通常经过超滤系统处理，以回收利用。同样电泳槽经一段时间运行后，需倒槽清理，槽底沉积物和清洗水需集中排放。油漆废水为喷漆室漆雾处理废水，主要污染物为树脂、颜料、有机溶剂和其他添加剂，这类废水通常不溢流排放，循环使用，适时添加漆雾凝聚剂和絮凝剂，以破坏废水中的油漆粘性，使其凝聚成较大颗粒，从而方便去除。该废水经一段时间循环后需定期排放，主要污染物为表面活性剂、石油类物质和悬浮物及其它添加物等。三、污水处理工艺选择1、各类槽液清洗水及喷漆废水的处理 各类槽液清洗水及喷漆废水污染物浓度高，CODcr贡献值大，具有很高的冲击负荷，如不能对其进行有效治理，将会对后续废水治理形成严重干扰，影响出水水质。对高浓度涂装废水采用Fenton试剂（H2O2+FeSO4）对其进行预处理，使其中的有机物氧化分解，是当前涂装废水处理中常用工艺。Fenton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+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。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氧化，有机物C—C键断裂，最终分解成H2O、CO2等，使CODcr大幅度降低。同时羟基自由基（·OH）亦可与有机物发生偶合反应，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。Fe2+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。2、破乳汽车涂装污水大都含有游离状态的乳化油，需对其进行破乳处理，常见的方法有酸化破乳、化学破乳、电化学破乳等。酸化破乳处理，是将pH调至2～3，使乳化剂中的高级脂肪酸皂析出脂肪酸，脂肪酸不溶于水而溶于油，从而使废水中的乳化剂破乳析油。酸化的同时使废水中的LAS分解而失去活性，起到了良好的消泡作用。化学破乳是向废水中投加破乳剂，常用的为无机破乳剂。无机破乳剂具有多核结构（高价电阳离子基因），可以中和废水中胶体颗粒的表面电荷，压缩胶团的双电层，随着双电层的破坏，乳化油的胶团排斥电位消失，胶团解体实现了水、油的分离。3、金属的去除涂装污水中含有大量的Zn、Mn、Ni离子，在碱性情况下，Zn、Ni离子可生成Zn(OH)2、Ni(OH)2沉淀物。资料表明，当pH等于9.2时，Zn离子浓度将低于1mg/L，Ni离子浓度也将处于很低水平。Mn离子的去除则可以在大量曝气及碱性条件下形成MnO颗粒物，通过沉淀或浮选方法从污水中实现分离。4、磷酸盐的去除采用化学沉淀法可以将涂装废水中的磷酸盐去除。磷酸盐可以与多种多价金属阳离子发生反应生成不溶性沉淀物。相比较而言，当pH值控制在11.5~12时，金属离子可与PO43-形成相对稳定的盐。在Ca2+离子存在的条件下，当pH值大于9时磷酸盐可以获得较高的去除率，主要反应如下：2PO3-4+3Ca2+=Ca3（PO4）2↓3PO3-4+5Ca2++OH-=Ca（PO4）3OH↓5、有机污染物的去除涂装清洗废水含有大量的添加剂和部分溶剂，其污染物大都为高分子有机物，虽然CODcr 值较高，但可生化性并不好。有机污染物的去除方法很多，在涂装废水处理中常用A/O工艺进行处理，物化混凝同样可以取得较好去除效果，故本污水处理采用两级物化，即能保证出水达到国家三级排放标准。四、工艺流程流程图如下所示：工艺流程说明：1、间歇排放废水处理系统本系统将间歇排放污水和连续排放污水分开收集，设有间歇排放高浓度废液收集池，脱脂机械加工切削液、车间地面冲洗水，电泳、喷漆废液，磷化废液分别设有三个贮存池单独存放，这三个贮存池亦可作为应急事故排放池使用。鉴于这类废液污染物浓度高，需作预处理才能保证废水处理的最终效果。本系统对含油废水作酸化破乳，脱油预处理；对污染物浓度很高的电泳废液作Fenton法预处理以降低有机污染物浓度；对磷化废液在化学破乳后调节pH，以去除各类重金属和磷酸盐；对喷漆废液进行无机混凝预处理。间歇排放废水经泵提升均匀打进各废水贮池，经预处理后排入调节池。工艺流程如下： 电泳废液→pH调节→Fenton反应沉淀喷漆废液→pH调节→混凝反应综合调节池磷化废液→化学破乳→混凝反应脱脂废液、金属切削液、地面冲清水→酸化破乳→脱油2、综合调节处理系统:各类连续排放废水经泵送，预处理后的高浓度废水自流进入综合调节池。调节池和间歇排放污水池设有预曝气系统，以促进各类污水的匀质。调节磷化废液pH值至10，使Mn2+在碱性条件下，经曝气生成MnO。3、一级破乳混凝系统:泵提调节池内的污水进入旋流反应池，泵前加碱和无机破乳剂(CaCl2)，废水与药剂在旋流反应器内充分混合，调节pH至9.0～9.3，破乳反应时间为15min。废水自流进入混凝反应池，加入混凝剂PAM，反应时间为7.5min。废水自流进入气浮机，经破乳后的污水油类物质析出，在气浮机内微小气泡作用下浮选出水面，在调节池内氧化形成的MnO等颗粒污染物以及Zn、Ni等金属离子在碱性条件下形成的不溶于水的氢氧化物，通过无机混凝剂的搭桥作用生成絮花；大量的磷酸盐在有Ca2+离子存在的条件下，形成磷酸钙盐化合物，经絮凝成为絮体。废水在气浮机内一并浮选完成分离。脂类物质及其它颗粒物漂浮在池面经捞取机收集排至污泥池，出水进入二级混凝气浮处理系统。4、二级混凝气浮处理系统:经初步处理后的废水在二级混凝反应器内分别加入铁系或铝系絮凝剂和高分子有机助凝剂，保持pH值8.5，使Zn、Mn、Ni等重金属离子形成的氢氧化物颗粒、亚铁磷酸钙盐化合物以及其他有机物等经絮凝搭桥形成絮体。废水进入斜管沉淀池，实现泥水分离，各类污泥物被进一步去除。出水自流进入清水排放池，部分废水回流至气浮溶气缸，其余废水经计量后排放。5、污泥处理系统:共有二种废渣：一是废油渣，由酸化除油器排出，经专用渣油贮槽收集后，作废燃料出售；二是物化废渣，主要由气浮机、竖流式沉淀池、斜管沉淀池底部排出，这些废渣以颗粒物为主，含有少量脂类物质，排至物化污泥池。经一段时间收集的废渣由污泥泵提至污泥改性池，改性处理后泵入带式压滤机进行泥水分离，分离后的污水经管网进入调节池处理，滤饼外运作城市垃圾处理。五、本污水处理系统的特点：1、调节系统将连续和定期排放废水分开处理，有效地对所排废水进行匀质调峰，有效地消减了汽车涂装废水冲击负荷，保证了处理效果的稳定性。2、采用二级混凝工艺实现对涂装废水的有效处理，一级混凝为无机混凝剂和破乳剂，二级混凝为添加高效有机混凝剂，可以保证废水中有机物的去除率大于80％，增强了废水达标排放的稳定性。 3、采用分步处理，处理单元功能相对独立，目的明确，便于操作，同时便于进行工艺调整。4、工艺流程简单高效，对高浓度浮化液采用酸化破乳，而对连续排放废水未采用高pH值除磷和低pH值破乳工艺，避免了pH值的大幅度调整，保证了工艺的适用性和经济性。5、采用PLC控制，实现了数字模拟化作业，各重要控制节点均实施在线监测，并由PLC控制加药量，减少了人为操作的失误，大大降低了污水处理站的人力投入，操作运行费用同步降低。6、在各重要控制单元均设有超越和回流系统，在排放水渠设有CODcr、流量在线监测系统，一旦发现超标即可实现污水排放自动回流至调节池，保证了废水达标排放。统计结果表明，经各项物理化学工艺处理后，各类污染物指标中一类污染物达到国家污水排放三级标准，出水进入城市污水处理厂再处理，最终做到达标排放的目的。六、结束语：节能环保是当今社会的主题,污水处理工艺是提高涂装车间环保的基石，需要进一步优化污水处理工艺，提高设备效率。参考文献：[1]王锡春《汽车涂装工艺技术》[M]北京：化学工业出版社，2005.125－131[2]王锡春《涂装车间设计手册》作者简介：李亚男2000年毕业于淮南化学工程学校，现为奇瑞国际公司海外制造技术部涂装工程师'