《安全管理論文》之典型汽車涂裝廢水處理工藝

.::;典型汽車涂裝廢水處置工藝

摘

要：本文針對汽車涂裝廢水中含有樹脂、外表活性劑、重金屬離子，Oil、顏料等污染物，特別是其中的電泳廢水、噴漆廢水成份復雜，濃度高，可生化性差的實際情況，采用分質(zhì)處置、混凝沉淀、混凝氣浮、砂濾等工藝對涂裝廢水進展處置，獲得了良好效果：CODCr去除率大于80%。實際運行說明，該工藝在技術和經(jīng)濟上均是合理可行的。關鍵詞：涂裝廢水；分質(zhì)處置；混凝沉淀；混凝氣??；砂濾；Fenton試劑

汽車及其零部件的涂裝是汽車制造過程中產(chǎn)生廢水排放最多的環(huán)節(jié)之一。涂裝廢水含有樹脂、外表活性劑、重金屬離子，Oil、PO43-、油漆、顏料、有機溶劑等污染物，CODCr值高，假設不妥善處置，會對環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染。對此類廢水，傳統(tǒng)的方法是直接對混合廢水進展混凝處置，治理效果不理想，出水水質(zhì)不穩(wěn)定，較難到達排放規(guī)范。特別是其中的噴漆廢水，含大量溶于水的有機溶劑，直接采用混凝法處置效果很差。我們在上海某汽車廠經(jīng)過實地勘查、大量分析調(diào)研和小試，針對涂裝廢水的特點，采用分質(zhì)預處置再進展后續(xù)處置的二步處置的方法，并選擇芬頓氧化—混凝沉淀，氣浮物化工藝進展處置，到達了排放規(guī)范，CODCr去除率到達80%以上。1廢水的來源和主要污染物1.1涂裝廢水的來源及有害物質(zhì)涂裝廢水主要來自于預脫脂、脫脂、表調(diào)、磷化、鈍化等車身前處置工序；陰極電泳工序和中涂、噴面漆工序。廢水中含有的主要有毒、有害物質(zhì)如下：涂裝前處置：亞硝酸鹽、磷酸鹽、乳化油、外表活性劑、Ni2+、Zn2+。底涂：低溶劑陰極電泳漆膜、無鉛陰極電泳漆膜、顏料、粉劑、環(huán)氧樹脂、丁醇、乙二醇單丁醚、異丙醇、二甲基乙醇胺、聚丁二烯樹脂、二甲基乙醇、油漆等。中涂、面涂：二甲苯、香蕉水等有機溶劑、漆膜、顏料、粉劑。

1.2廢水水質(zhì)、水量本工程設計處置水量60m3/h。油漆車間排放的廢水分為間歇排放的廢槽液和連續(xù)排放的清洗水。間歇排放廢水主要來源于前處置槽的倒槽廢液、噴漆工段排放的廢液等，廢水濃度高，一次排放量大，水質(zhì)如表1所示。

表1

間歇排放廢水的水質(zhì)污染物源來水廢CODCrmg/LOilmg/LPO43-mg/LZn2+mg/LNi2+mg/LCd2+mg/L碳黑mg/LpH其它預脫脂槽、脫脂槽廢槽液、后噴淋、浸漬槽廢槽液2500~4000300~950250~400

9.5~11

表調(diào)槽廢槽液

15~30

8.5~10.5

磷化槽廢槽液、后噴淋、浸漬槽廢槽液

400~600100~15020~30

6

鈍化槽廢槽液、后噴淋、浸漬槽廢槽液

50~100

1~3

4~5

電泳廢槽液3000~20000

817~9

中涂、面漆噴漆室水槽廢液3000

5~6漆渣

連續(xù)排放廢水主要來自于前處置工序的后噴淋、浸漬槽的溢流廢水等，相對間歇排放廢水，其濃度低、總排放水量大，其水質(zhì)如表2所示。

表2

連續(xù)排放廢水的水質(zhì)源來水廢污染物CODCrmg/LOilmg/LPO43-mg/LZn2+mg/LNi2+mg/LCd2+mg/L碳黑mg/LpH脫脂后沖洗廢水3002510~20

7~8磷化后沖洗廢水

20~30128

6鈍化后沖洗廢水

10~15

0.1

5~6DI水噴淋槽噴淋廢水3900

1~3

4循環(huán)去離子清洗廢水400

6自泳后水洗溢流廢水100~1000

87~9

2．涂裝廢水處置工藝設計汽車涂裝廢水處置工藝的關鍵之一在于合理的清濁分質(zhì)。對局部難處置或影響后續(xù)處置的廢水，根據(jù)其性質(zhì)和排放規(guī)律，先進展間歇的預處置，再和其它廢水集中連續(xù)處置，這樣不只可以獲得較好的和穩(wěn)定的處置效果，而且在經(jīng)濟上也合理可行。2.1涂裝廢水處置工藝流程2.2間歇預處置2.2.1脫脂廢液對脫脂廢液采用酸化法進展破乳預處置，向脫脂廢液中投加無機酸將pH調(diào)至2～3，使乳化劑中的高級脂肪酸皂析出脂肪酸，這些高級脂肪酸不溶于水而溶于油，從而使脫脂廢液破乳析油。另外，加酸后使脫脂廢液中的陰離子外表活性劑在酸性溶液中易分解而失去穩(wěn)定性，失去了原有的親油和親水的平衡，從而到達破乳。經(jīng)預處置后CODCr從2500～4000mg/L降低到1500～2400mg/L，去除率在40%左右；而含油量從300～950mg/L降至50～70mg/L，去除率高達90%～95%。2.2.2電泳廢液在陰極電泳廢水中含有大量高分子有機物，CODCr最高可達20000mg/L，還含大量電泳渣，這些物質(zhì)在水中呈細小懸浮物或呈負電性的膠體狀。處置中參加適當?shù)年栯x子型聚丙烯酰胺〔PAM〕和聚合氯化鋁〔PAC〕作混凝劑，利用絮凝劑的吸附架橋作用來快速去除廢水中的污染物。電泳廢液在預處置時要求pH值在11～12之間，有較好的沉淀效果。反響后的出水CODCr在2000mg/L左右。2.2.3噴漆廢水對噴漆廢水先采用Fenton試劑〔H2O2+FeSO4〕對其進展預處置，使其中的有機物氧化分解，CODCr去除效率約在30%左右，再參加PAC和PAM對其進展混凝沉淀，經(jīng)過此兩步處置，CODCr的總?cè)コ士傻竭_60%～80％，由3000～20000mg/L降至1200～4000mg/L。出水排入混合廢水調(diào)節(jié)池。Fenton試劑具有很強的氧化才能，當pH值較低時〔控制在3左右〕，H2O2被Fe2+催化分解生成羥基自在基〔·OH〕，并引發(fā)更多的其他自在基，從而引發(fā)一系列的鏈反響[1]。通過具有極強的氧化才能的·OH與有機物的反響，使廢水中的難降解有機物發(fā)生局部氧化、使廢水中的有機物C—C鍵斷裂，最終分解成H2O、CO2等，使CODCr降低?；蛘甙l(fā)生偶合或氧化，改變其電子云密度和構造，形成分子量不太大的中間產(chǎn)物，從而改變它們的溶解性和混凝沉淀性。同時，F(xiàn)e2+被氧化生成Fe(OH)3在一定酸度下以膠體形態(tài)存在，具有凝聚、吸附性能，還可除去水中局部懸浮物和雜質(zhì)。出水通過后續(xù)的混凝沉淀進一步去除污染物，以到達凈化的目的[2]。2.3連續(xù)處置經(jīng)預處置的各類廢水排入均和調(diào)節(jié)池中，與其它廢水混合后進入連續(xù)處置流程?；旌虾蟮膹U水CODCr約為700～900mg/L。連續(xù)處置分為二級：混凝沉淀和混凝氣浮。在涂裝廢水中，油、高分子樹脂〔環(huán)氧樹脂〕、顏料〔碳黑〕、粉劑、磷酸鹽等在外表活性劑、溶劑及各種助劑的作用下，以膠體的形式穩(wěn)定地分散在水溶液中?？梢?投加化學藥劑來破壞膠體的細微懸浮顆粒在水中形成的穩(wěn)定體系，使其聚集成有明顯沉淀性能的絮凝體，然后形成沉淀或浮渣加以除去[3]。在廢水中參加一定量的無機絮凝劑后，它們可中和乳化油或高分子樹脂的電位，壓縮雙電層，膠粒碰撞促進凝集，完成脫穩(wěn)過程，形成細小密實的絮凝物。這樣可使涂裝廢水中的金屬離子和磷酸根離子在堿性條件下生成的固體小顆粒形成沉淀物[4]。所以混凝處置可有效地去除汽車涂裝廢水中的油、高分子樹脂、顏料和粉劑[5]。重金屬離子和磷酸鹽中，由于Ni2+生成Ni(OH)2沉淀以及PO43-生成Ca3(PO4)2沉淀的最正確pH值是10以上；而Zn2+生成氫氧化物沉淀的最正確pH值范圍是8.5～9.5，pH過高會形成ZnO22－而溶解。所以要分二級混凝反響以分別去除Ni2+，PO43-和Zn2+。同時，混凝反響后的固液別離分別采用的是斜板沉淀池和氣浮池，這樣既可以用斜板沉淀池來去除比重較大的重金屬化合物沉淀，又可以用氣浮池來去除比重較輕的有機物等。2.3.1混凝沉淀第一級為混凝沉淀調(diào)節(jié)pH值為10～10.5。反響槽采用推流式反響槽，分為三格。第一格加堿將pH調(diào)高至10～10.5，參加CaCl2，第二格加FeSO4，第三格加混凝劑PAM，反響后進入斜板沉淀池進展固液別離。三格停留時間分別為15min、15min、7.5min。斜板沉淀池外表負荷按2m3/m2·h設計。一級反響CODCr去除率為50%～60%。

2.3.2混凝氣浮二級反響的反響槽，也采用推流式反響槽，分為三格。第一格加酸將pH回調(diào)至8.5～9，第二格加PAC，第三格加PAM，反響后進入氣浮池進展固液別離。二級反響槽三格停留時間分別為10min、10min、5min。氣浮池的溶氣水按處置水量的30%設計。二級反響CODCr去除率為20%～25%，同時氣浮也去除了Zn2+和一局部的外表活性劑。2.4深度處置深度處置采用砂濾和活性炭過濾。從運行情況看，經(jīng)砂濾后的出水即能到達排放規(guī)范〔CODCr≤300mg/L〕。砂濾安裝的過濾速度控制在10～12m3/〔m2·h〕。反沖洗水由監(jiān)測水箱中的水加壓后提供，反沖洗強度控制在16～18L/〔m2·s〕。砂濾后的出水已能到達排放要求，因而，活性炭過濾只是一個應急保證措施，一般情況下較少使用。2.5污泥處置污泥處置的好壞，直接影響廢水處置站的運行。由于污泥含油量高，直接進展壓濾效果較差，在污泥濃縮槽中參加Ca〔OH〕2，pH調(diào)整至10左右，能到達較好的壓濾效果。污泥含水率經(jīng)板框壓濾機后可由99%下降至75%～80%。2.6連續(xù)處置去除率分析連續(xù)處置過程去除率如表3所示。表3連續(xù)處置效率出水位置CODCr去除率斜板沉淀池出口50%～60%氣浮池出口20%～25%砂濾出口15%

3處置效果分析該工程自2002年運行至今，處置效果穩(wěn)定，表4為上海市環(huán)境監(jiān)測中心2004年對該廠的監(jiān)測分析報告數(shù)據(jù)匯總。監(jiān)測時間為3天，每天取樣12次〔1小時取樣一次，包括廢水處置安裝進口和出口〕。

表4

廢水處置設備總排口監(jiān)測數(shù)據(jù)監(jiān)測工程廢水處置安裝進口*廢水處置安裝出口上海市?污水綜合排放規(guī)范?〔DB31/199–1997〕濃度最小值(mg/L)濃度最大值(mg/L)濃度平均值(mg/L)濃度最小值(mg/L)濃度最大值(mg/L)濃度平均值(mg/L)pH6.948.968.327.578.857.86~9

CODCr43475962573132115.6300三級規(guī)范SS933512042114529350三級規(guī)范BOD5361458748316.9150三級規(guī)范Oil2.611.55.10.10.90.610二級規(guī)范Zn2+**---0.021.60.094.0二級規(guī)范Mn2+**---0.050.260.165.0二級規(guī)范Ni2+**---ND0.180.091.0第一類污染物排放規(guī)范苯NDNDNDNDNDND0.2二級規(guī)范甲苯NDNDNDNDNDND0.2二級規(guī)范二甲苯NDNDNDNDNDND0.6二級規(guī)范*廢水處置安裝進口指連續(xù)處置安裝進口。**Zn2+、Mn2+、Ni2+本次監(jiān)測未分析，表中所列為該廠廢水處置站日常分析數(shù)據(jù)。由上表可以看出，經(jīng)處置后的廢水以上海市?污水綜合排放規(guī)范?〔DB31/199—1997〕進展評價，其中CODCr、BOD5、SS按三級規(guī)范評價〔廢水處置后排入安亭水質(zhì)凈化廠〕，其余采用二級規(guī)范及第一類污染物最高允許排放濃度，均能到達工程設計指標。目前，處置安裝運行穩(wěn)定，出水均能達標。4．技術經(jīng)濟分析工程造價和運行費用是人們在選用途理方法時所必需考慮和關心的問題。本工程采用分質(zhì)處置后，與一般的集中物化處置比擬，節(jié)省了加藥量，污泥產(chǎn)量也有所減少，在一定水平上減少了運行費用，更重要的是保證了出水水質(zhì)的穩(wěn)定達標。本工程的技術經(jīng)濟指標見表5。表5

本處置工程技術經(jīng)濟指標總投資/萬元單位體積污水投資/萬元年運行費用/萬元單位體積污水處置費/元/m38001.11301.67*年工作日按250天計，日處置水量為720m3。5．結論1、本工程采用分質(zhì)處置、混凝沉淀、混凝氣浮、砂濾等工藝對汽車涂裝廢水進展處置在技術和經(jīng)濟上是合理可行的。實際運行結果證明，此工藝對重金屬、SS、Oil的去除效率超越90%，對CODCr的去除率大于80%。2、汽車涂裝廢水水量和水質(zhì)變化大，要特別的重視廢水水量、水質(zhì)平衡和分質(zhì)預處置。根據(jù)工程理論證明，對脫脂廢液，電泳廢水、廢液和噴漆廢水這三股廢水分別進展間歇預處置，這不只有利于后續(xù)處置效率的進步，表達出技術和經(jīng)濟的統(tǒng)一，而且對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和出水的穩(wěn)定達標至關重要。參考文獻：[1]

熊忠，林衍