汽车涂装废水处理技术 15页

'汽车涂装废水处理技术　　　汽车涂装是保护和装饰汽车的主要措施，是非常重要的汽车制造工艺之一。1汽车涂装工艺简介[1] 　　涂装工艺一般由漆前表面处理、涂布和干燥等三个基本工序组成。　　漆前表面处理是涂装工艺的基础，它包括表面清理(除锈、脱脂等)和磷化处理两部分。　　脱脂一般用热碱液清洗和有机溶剂清洗，碱液由强碱、弱酸、聚合碱性盐(如磷酸盐、硅酸盐等)、表面活性剂(阳离子型或非离子型)等适当配合而成。　　磷化处理是通过化学反应在金属表面形成一层非金属的、不导电的、多孔的磷酸盐薄膜，磷化膜可显著提高涂层的附着力。耐蚀性和耐水性。车身、车厢等磷化一般都采用薄膜锌盐快速磷化处理。磷化液的主要成分是磷酸二氢锌、氧化剂(如硝酸钠)、催化剂(如亚硝酸钠、氯酸钠)和一些添加剂(如三聚磷酸钠、氟化钠)。磷化处理后一般再进行2－3次水洗。　　涂布系指将涂料在被涂物表面扩散开的操作，目前多用阴极电泳涂装法泳涂阳离子型水溶性漆。电泳后用超滤液进行2－3次回收水洗，再用脱离子水淋洗。装饰性要求高的轿车和轻型载重汽车一般采用静电涂装法涂中间层涂料；面漆一般用三聚氰氨基醇酸树脂磁漆，采用自动喷涂或静电喷涂。2汽车涂装废水特征2.1污染源分析[1]　　在涂装工艺生产中产生的废水主要分前处理废水、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、表面调整等工序，含有乳化油、表面活性剂、磷酸盐、重金属离子(如Zn2+)、填料(如钛白粉)、溶剂等。电泳涂漆废水产生于涂件上附着的浮漆和槽液的清洗过程，一般包括去离子水洗水和超滤液；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、铅汞等)、填料(如钛白粉、滑石粉等)、助溶剂(如三乙醇胺、丁醇等)和少量重金属离子。　　湿式喷漆室用水洗涤喷漆室作业区空气，空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汽车涂装废水特征2.2.1废水种类多、成分复杂　　 汽车涂装线排放的废水(或废液)种类很多，每一种废水水质(成分、浓度)因使用的材料而异。仅脱脂液就有多种配方，涂料(任何一种涂料均由树脂、颜料、溶剂、添加剂等组成)种类更多。2.2.2排放无规律　　除部分水洗水连续溢流排放外，涂装线废水或废液多为间歇集中排放。某汽车厂车身车间排水情况见表1。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。3国内汽车涂装废水处理技术　表１　　某汽车厂车身车间排水情况生产工序废水名称pHCODCr/(mg.L-1)TP/(mg.L-1)石油类／(mg.L-1)水量前处理工作预脱脂废液1313000-1400050-1003000-400040m3/2个月：溢流1312000-1600050-60500-150040m3 脱脂废液/2个月：溢流脱脂水洗水9.5-10.5150-2501-3　40m3/次：溢流表调水10-10.3160-87085-95　40m3/2周：溢流磷化废液2.4-2.6200-300800-1000　清渣一次/2周磷化水洗水3.5-5.050-10050-100　40m3/2周：溢流5.8-6.210000-14000　　溢流 底漆工序越滤液去离子水洗水6.0-7.05000-7000　　40m3/次：溢流面漆工序喷漆废水9.8-111200-4000　　40m3/3-4个月3.1物化法　　油、高分子树脂、颜料、钛白粉等在表面活性剂、溶剂及各种助剂的作用下，可以胶体的形式稳定地分散在水溶液中。金属盐类(如Fe3+、A13+、Ca2+等)或金属盐类的聚合物(如PAC、PFS等)投入水中后，可形成带正电荷基团的絮体。它们既可中和乳化油或高分子树脂的ζ 电位，完成脱稳过程；又可通过吸附架桥作用吸附水中脱稳的乳化油、高分子树脂、颜料、钛白粉等。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、颜料和钛白粉。　　阴离子表面活性剂亦可通过混凝处理得以部分去除，但非离子表面活性剂及溶剂、各种助剂等则难以通过混凝处理去除，由它们形成的COD需通过生化处理或吸附作用来去除。　　由表1可知，前处理废水属于高浓度含磷废水。工程实践表明，石灰法处理含磷废水具有去除率高、运行费用低等优点，是目前最有效的高浓度含磷废水处理方法之一[2，3]。　　南京某汽车制造厂电泳磷化废水采用物化法处理，工艺流程见图[4]：　　其工艺要点有：两级混凝采用的PAC除可完成乳化油、高分子树脂的胶体脱稳、凝聚过程外，大量絮体的表面吸附作用可去除相当数量的可溶性大分子量有机物；一级混凝采用阳离子型高分子絮凝剂聚二丙烯二甲基氯化铵(PDADMA)作助凝剂，若在反应的最后2－3min投加，还可与拥有阴离子基团的表面活性剂及高分子物质发生综合反应，进一步提高处理效果；气浮池表面形成大量泡沫表明加压溶气对水中表面活性剂的良好去除效果；粉煤灰用于吸附残余溶解性COD(尤其是少量低分子溶剂)，反冲至泥渣浓缩池，具有可兼作泥渣脱水的沥水剂的作用。出水水质为：pH=7.0；CODCr ＜150mg／L；色度＜150倍；油＜5mg／L。　　上海大众汽车有限公司某分厂采取如下废水处理工艺：将涂装线的几种废水分别收集，排入各自专用废水池；向废水池内投加专用药剂，同时用压缩空气搅拌；由泵提升废水依次经过机械反应池、斜板沉淀池、气浮池、石英砂过滤器、活性碳过滤器，出水排人城市污水处理系统。由于废水并非直排水体，活性碳未按规定定期更换或再生，基本失效。出水CODccr一般在400mg／L左右。3.2物化——生化法　　物化法处理汽车涂装废水存在出水不能稳定达标、运行费用高等问题，随着排放标准的提高，物化——生化法将取代纯物化法而成为今后汽车涂装废水处理的主要方法。尤其是当工厂自身或邻近工厂有其他废水需进行生化处理时，应优先采用。　　合肥昌河汽车公司涂装废水处理工艺见图2。　　其工艺要点有：设置废液池，用来储存碱洗、磷化和电泳漆系统定期排放的废液，避免对后续处理系统造成高浓度有机负荷的冲击；过量投加石灰，利用时“完成乳化油、高分子树脂的胶体脱稳、凝聚过程；同时，把pH值控制在12.0以上，使磷酸根和锌离子生成羟基磷灰石［Ca5(OH)(PO4)3 ］和氢氧化锌沉淀物；用盐酸调pH值至10.0以下，利用水解酸化池内缺氧条件下特定微生物破坏不溶性有机物的长链后，利用SBR池内微生物降解有机物。出水能达到《污水综合排放标准》(GB8978－1996)二级标准的要求(CODCr≤150mg／L；PO43-(P)≤1.0mg／L)。　　合肥江淮汽车制造厂主厂区有车桥、车架、车身、总装等分厂，除乳化液和清洗机废水在车间内进行预处理外，所有生产废水均直排废水处理站。废水处理工艺见图3。　　其工艺要点有：用石灰乳将磷化液、脱脂液、表调水和溢流水的pH分别调至10、12.5、12.5和10以上，可确保含磷废水处理出水磷酸盐浓度低于5.0mg/L；经PAC混凝沉淀——气浮处理，高浓度有机废水中大部分乳化油、高分子树脂、表面活性剂被分离出来；对含磷废水和高浓度有机废水进行有效预处理后，调节池水质得以较好地均衡；CODCr为300-600mg／L、PO43-(P)为3－5mg／L的综合废水经混凝沉淀—缺氧—好氧—接触过滤工艺处理后，废水可达到《污水综合排放标准》(GB8978－1996)一级标准的要求(CODCr≤100mg／L；PO43-(P)≤0.5mg/L)。4结束语 　　汽车涂装线各种废水的水质取决于涂装工艺，故应深入调查，在对污染源做细致分析的基础上精心地设计。设计时应注意以下几个问题：　　①汽车徐装废水水量和水质变化大，有的废水处理工程在设计时对水量、水质均衡和分质预处理重视不够，造成系统运行不稳定甚至不能正常运行。　　②汽车涂装废水可生化性差，生化宜采用水解酸化－生物接触氧化法或SBR法，应保证足够的生化时间。　　③因除磷的反应条件要求严格，含磷废水与其它废水混合后一般难以有效去除，故含磷废水应单独预处理。　　④应从清洁生产的角度出发，协助生产技术人员改进生产工艺、改良涂装材料配方、强化生产管理，以减少污染物排放。潜没式电泵在污水处理项目中的应用　一、种潜没式电泵的性能与特点1.QW系列潜水排污泵　　QW系列潜水排污泵是根据市场需要采用多种高新技术开发的新一代机电产品，用来输送含有污物、固体颗粒、纤维等杂质的液体，广泛应用于冶金、矿山、煤炭、电力、化工、轻工、食品等工业废水和城市污水处理、河道、港口疏通。 　　该系列泵有以下主要特点　　(1).潜污泵为立式，泵与电机同轴，叶轮为双流道式叶轮，其流道对称，平衡性好运行平稳，根据用户的要求，也可制造成螺旋式、旋流式。　　(2).电机外壳的防护等级为IP68。　　(3).潜水电动机为干式或油浸式，与水泵连成一体，并置于水泵的上方，从进水口方向看，叶轮逆时针方向旋转。　　(4).电机定子铁心采用优质硅钢片，定子绕组采用F级绝缘，定子铁心嵌线后，经整体浸漆工艺处理，成为一坚实的整体具有良好的电气、机械、防潮性能及很好的热稳定性能。对于大功率电机采用耐油、耐水电磁线，提高工作可靠性。　　(5).泵叶轮经严格的动或静平衡校正后直接装在轴上，保证泵运转平稳，震动小。　　(6).轴承全部采用高级轴承，分油润滑和脂润滑两种，轴承的计算寿命均在15000小时以上，并采用了严格的密封措施，保证轴承可靠运行。　　(7).电缆采用先进的结构及密封技术，防止泄漏及毛细渗漏，电机采用油室和两道串联机械密封与泵联接，机械密封的对磨副的材质视介质不同可采用碳化钨/碳化钨、碳化硅/碳化硅、碳化硅/硬质合金，以保证电机长期安全可靠密封，每台电机出厂前均经充气检查合格后才能出厂。　　(8). 电机绕组和轴承装有过热保护元件，当绕组和轴承过热时，保护元件通过控制系统发出信号或切断电源。电机和油室内装有进水检测装置，一旦有水进入电机内和油室内，都会发出信号报警及切断电源。　　(9).潜水电泵及浸入水中的所有部件均经防锈处理或用耐蚀材料制造，电泵的所有螺栓、螺钉、螺母等均采用不锈钢材料制成，叶轮、导壳表面喷涂耐磨涂层，电泵的所有钢铁件都在表面清理后进行磷化处理，喷涂环氧聚脂防腐漆，具有良好的防锈性能，且不污染水源。　　(10).电机冷却方式分为电机内油冷循环式和电机外水套夹层水循环式两类。　　a.电机内油冷循环式可避免电机脱水运行时烧坏电机，可以使吸取水位降到最低，又不需单独的冷却水系统，是一种很可靠的冷却方式。　　b.电机外带水套的水循环冷却方式，通常是用工作介质作冷却水，结构简单，因此使用起来也很方便可靠。　　(11).该泵在运行时水位应淹没泵叶轮，否则可能烧毁电机或使绕组过热保护器动作。针对这种可能出现的不利工况，应加装水位控制。　　该系列电泵参数范围：流量20m3/h～7000m3/h；扬程7m～40m；电机功率1.5kW～600kW；电压等级：380V,3000V,6000V。安装方便，主要有固定湿式安装和移动式安装。2.QWN系列潜水电泵 　　QWN系列潜水电泵，适用于各种水质的给排水工程，其结构采用下吸式浸没叶轮，它具有结构紧凑、体积小，可制造成多级泵，扬程达到150米以上，工作平稳，操作简单，安装方便，占地面积小，水池利用率高，标准化程度高等优点。广泛应用在冶金、市政工程污水处理、矿山、化工、造纸、农业排灌、医院、建筑、火车站、水电站等场所。该系列潜水电泵有以下主要特点：　　(1).泵为立式结构，设计合理，结构紧凑，开启方便，便于维修。根据不同参数叶轮可设计为离心式、轴流式、混流式、旋流式、螺旋式，导叶采用空间导叶结构以适用内装式结构，使电机有良好的冷却。　　(2).与泵相配的电机是油浸式耐水结构，电机内部充满绝缘油，以增加冷却效果。电机绕组采用耐水耐油绕组，即使电机内部进水也不会使绝缘下降，使机组运行故障率降至最低；电机轴承采用增强的滚动轴承，稀油润滑，并装绕组过热保护器，使电机在运行时绕组温度过高可以提供信号。电机的动密封采用硬对硬的机械密封，密封性能好、机组寿命长。　　该系列电泵参数范围：流量50m3/h～2500m3/h；扬程9m～150m；电机功率：7.5kW～600kW电压等级380V,3000V,6000V。3.QSKG系列同轴潜水电泵 　　同轴潜水电泵是泵的叶轮直接安装在电机的轴伸端，机泵一体。其特点是结构紧凑，安装方便，不需泵房，占地面积小，能实现远距离控制运行，安全可靠，维护简单，电泵体积短粗。可供矿山（包括露天矿）排水抢险，地表疏干排水，城市供水，农业排灌用。　　该系列潜水电泵有以下特点：　　(1).系统组成：同轴泵系统由同轴潜水电机、泵、动力电缆、信号电缆、接头材料、闸阀、逆止阀、弯头等组成。　　(2).潜水电机：为充水湿式密封结构，一般为立式安装。　　a.根据使用情况，有的机壳带散热筋及水道，并装有吸水罩，以利电机散热。　　b.电机底部装有弹性胶囊，能自动调节，平衡电机内外压力。　　c.电机采用机械密封和橡胶油封，止口配合面采用橡胶“○”形圈及密封胶，具有良好的密封性能。　　d.电机导轴承及止推轴承均选用优质高强度耐磨材料，耐磨性能好，承载轴向力高。　　e.电机绕组直接由引接电缆连接并引出。　　(3).泵：多采用单级叶轮，直接装在电机轴伸端，叶轮和导壳采用耐磨的高强度铸铁，也可根据用户要求采用合金或涂敷耐磨涂料。　　该系列电泵主要参数范围：流量200m3/h～1500m3/h；扬程10m～120m；电机功率：33kW～500kW；电压等级：380V,3000V,6000V。二、潜没式电泵主要应用情况　　1984年初为鞍山大沽山铁矿露天矿提供QSKG1300-500-1500/85高电压同轴潜水电泵。流量1500m3/h，扬程85 m，6kV电压，500kW无故障运行4年，随后在鞍山矿普遍推广使用，至今已订货20余台，该电泵于1988年获市级金奖。　　1988年开滦矿物局荆各庄等煤矿被水淹，数十台6H1162-1000和6H1166-1700kW高压潜水电机配套大型双吸泵后为煤矿抢险工作顺利完成起了决定性作用。同期2台6H1166-1900kW电机在河北峰峰矿物局九龙口矿下井运行，至今运转正常。　　1994年QSZG1080-400-1200/70高压潜浊水电泵为嘉陵机器工业股份有限公司抽取长江水起到了较大的作用。该泵在每年三个月洪水期时含砂量高达10%～15%，已经经历了3个洪水期未出现过任何质量问题，97年后又订购了四台同样型号电泵至今均运转正常，用户非常满意。　　自1991年以来，先后为齐鲁石化总公司水厂首钢矿业公司水厂选矿厂，天津经济开发区热电公司等几十个单位提供了潜没式排污泵。并为广州水泵厂，石家庄水泵厂，无锡水泵厂，乐清水泵厂的潜没式排污泵配套电机达200余台。潜没式电泵经过多年的应用证明，不论是在污水中，高含砂水中，还是在含有腐蚀性液体中使用，均能达到满意的使用效果。尤其我们采用了先进技术，使得潜没式电泵的绝缘、密封、承载力等技术关键点得到解决，已批量生产3000V级和6000V级高压潜水电泵，为工业和矿山企业提供了优良的产品。　 '