汽車涂裝廢水水質(zhì)特征分析及處理工藝

段晶晶，吳立輝，楊 奕

(1.北汽福田汽車股份有限公司，北京 102206；2.城市建設(shè)研究院，北京 100029；3.中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會，北京 100037)

汽車涂裝廢水水質(zhì)特征分析及處理工藝

段晶晶1，吳立輝2，楊 奕3

(1.北汽福田汽車股份有限公司，北京 102206；2.城市建設(shè)研究院，北京 100029；3.中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會，北京 100037)

涂裝是保護和裝飾汽車的主要工藝措施，汽車涂裝工藝產(chǎn)生的廢水具有污染物種類多、成分復雜；水質(zhì)、水量變化大且排放無規(guī)律、可生化性差的特點，實踐證明，采取各類水質(zhì)分別預處理后混合生化處理可有效去除廢水中的污染物，排放達到標準要求。

汽車涂裝廢水;水質(zhì)特征;分質(zhì)處理

1 引言

汽車車身及零部件的涂裝環(huán)節(jié)是汽車工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生污染物種類最多、廢水排放量最大的環(huán)節(jié)之一，是行業(yè)污染治理的重點和難點。汽車涂裝排放的廢水具有種類多、成分復雜、排放無規(guī)律等特征，且含有重金屬離子，因此有針對性地選擇合適的處理工藝對水環(huán)境保護具有重要的意義。

2 涂裝廢水水質(zhì)特征分析

2.1 污染源分析

涂裝是保護和裝飾汽車的主要工藝措施。以車身（駕駛室）涂裝為例，一般可以分為表面前處理、噴涂、烘干三個工序，其中前處理工序主要包括表面清理和磷化；噴涂工序包括電泳涂漆和噴涂面漆，生產(chǎn)排放的廢水主要來自于預脫脂、脫脂、表調(diào)、磷化、電泳、噴涂等工序。根據(jù)表1中列出的汽車涂裝生產(chǎn)使用原材料成分，結(jié)合汽車涂裝工藝可以推測，涂裝前處理工序主要污染物有磷酸鹽、表面活性劑、金屬離子、溶劑等，其中金屬離子Ni為一類污染物，需單獨進行處理；噴涂工序的污染物主要有顏料、水溶性樹脂、溶劑等。此外，汽車涂裝使用的原料種類較多，根據(jù)需要有不同的配方，因此，涂裝廢水污染物具有種類多、成分復雜的特點。某中重型載貨汽車生產(chǎn)企業(yè)涂裝生產(chǎn)線的實際工藝流程及廢水的主要產(chǎn)生節(jié)點見圖1。

圖1 汽車涂裝生產(chǎn)工藝流程及廢水產(chǎn)生節(jié)點

表1 汽車涂裝生產(chǎn)使用原材料、主要成分及含量

汽車涂裝業(yè)的發(fā)展趨勢同大多數(shù)行業(yè)一樣是向低公害、無害化發(fā)展，目前轎車生產(chǎn)企業(yè)多采用的水性漆涂裝工藝現(xiàn)已開始應(yīng)用于卡車生產(chǎn)行業(yè)。水性漆的涂裝質(zhì)量與傳統(tǒng)的溶劑漆相當，但污染物排放大幅降低，特別是VOC的排放僅為傳統(tǒng)漆的1/3[1]。

2.2 廢水的排放方式及水質(zhì)特征

根據(jù)汽車涂裝生產(chǎn)工藝的要求，各工序的停留時間不同，各槽液的使用周期也不同，因此，汽車涂裝廢水的排放除部分清洗廢水連續(xù)排放外，其他廢水多為間歇排放。表2為駕駛室涂裝車間各廢水、廢液的排放及水質(zhì)情況，從表2中的數(shù)據(jù)可以看出各工序排放廢液、廢水含有污染物質(zhì)及濃度差別較大。

表2 駕駛室涂裝車間各種廢水、廢液排放及水質(zhì)情況

綜上所述，汽車涂裝生產(chǎn)排放廢水特征可以概括為[2]：1）廢水種類多、成分復雜；2）排放無規(guī)律；3）水質(zhì)、水量變化大；4）可生化性差。

3 涂裝廢水處理技術(shù)

汽車涂料中的油、高分子樹脂、顏料等在表面活性劑、溶劑及各種助劑的作用下，會以膠體的形式穩(wěn)定地分散在水溶液中，采用混凝的方法可以有效去除汽車涂裝廢水中的油、高分子樹脂、顏料等[3]。

由于汽車涂裝廢水排放無規(guī)律、水質(zhì)變化大，因此在工程設(shè)計上要重視水質(zhì)均勻性，否則可能會造成系統(tǒng)運行的不穩(wěn)定甚至不能正常運行[4]。

某汽車生產(chǎn)企業(yè)對涂裝廢水采取了分別收集、分別預處理后再混合處理的方式，對不同成分的廢水分別進行預處理，一方面有效地避免了高濃度廢液對低濃度廢水的沖擊，另一方面避免了各種污染物的混合，降低了處理難度并提高了處理效率。圖2為該汽車涂裝廢水物化處理的流程圖，其中連續(xù)排放的磷化廢水以及間歇排放的磷化后水洗槽廢水以水泵計量排入車間外備用的重金屬廢水池；磷化廢液以水泵計量排入重金屬廢液池；預脫脂廢液、脫脂廢液、脫脂后清洗廢水排入前處理廢水池中；電泳廢液、電泳廢水排入電泳廢水池中；噴漆廢水排入噴漆廢水池中。表3列出了的各分處理系統(tǒng)的有關(guān)數(shù)據(jù)。

表3中汽車涂裝廢水經(jīng)物化處理后的數(shù)據(jù)表明，混凝氣浮工藝能夠有效地去除水中COD、重金屬、懸浮物、磷酸鹽等污染物，各污染物排放能夠達到北京市污染物排放標準（見表4）的要求，且符合當?shù)匚鬯幚韽S的接收標準。

物化法處理汽車涂裝廢水具有工藝簡單、操作簡便的優(yōu)點，但運行費用較高，出水水質(zhì)不夠穩(wěn)定。隨著污染物排放標準日趨嚴格，以及水資源綜合利用的要求，物化-生化法將取代物化法而成為今后汽車涂裝廢水處理的主要方法[3]。目前應(yīng)用在涂裝廢水的生物技術(shù)主要有水解、接觸氧化、SBR、MBR[5]。

圖2 某汽車涂裝廢水物化處理流程

表3 某汽車涂裝廢水物化處理效果

表4 北京市水污染物排放標準（DB11/307-2005）

由于汽車涂裝廢水具有可生化性差的特點，因此涂裝廢水的生物處理一般都先經(jīng)水解酸化處理后再進一步處理。水解工藝的目的是將高分子有機物轉(zhuǎn)化為低分子、易降解的有機物。涂裝廢水中含有脂類、苯類、醚類、醇類、石油類以及表面活性劑等不易降解的物質(zhì)，這些物質(zhì)在水解微生物的作用下，被降解為小分子的有機物從而提高廢水的可生化性，為進一步處理達標創(chuàng)造有利條件[5]。

SBR、CASS工藝是在傳統(tǒng)活性污泥工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，基建和運行費用較低，同時具有脫氮處理的功能，處理效果好。

在物化-生化處理工藝中，混凝氣浮為廢水生化處理的前處理工序。某汽車生產(chǎn)企業(yè)涂裝廢水的物化-生化處理工藝見圖3。

圖3 某汽車企業(yè)涂裝廢水處理流程

水解酸化池中懸掛絲布填料，大量微生物將水中呈顆粒與膠體狀的有機物迅速截留和吸附，被截留下來的有機物吸附在水解污泥表面，被緩慢分解；在產(chǎn)酸菌的作用下，廢水中大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，難降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易降解物質(zhì)，并重新釋放到廢水中，在較高的水力負荷下隨水流出系統(tǒng)。這樣水解酸化為后續(xù)的好氧生物處理創(chuàng)造了良好的條件，提高了廢水的BOD/COD。

生物接觸氧化池屬于生物膜法，借助附著在彈性填料上的生物膜，廢水在上下貫通的彈性填料內(nèi)流動，從而與生物膜廣泛接觸，在有氧的條件下（溶解氧＞2mg/L）與生物膜上微生物新陳代謝功能的作用下，去除廢水中的有機污染物，使廢水得到凈化。

表5為某汽車涂裝廢水經(jīng)物化-生化處理后的水質(zhì)情況，表中數(shù)據(jù)表明物化-生化處理能夠有效地去除廢水中的各類污染物。

表5 生物處理后排放廢水監(jiān)測結(jié)果（單位：mg/L，pH除外）

物化-生化法處理汽車涂裝廢水比單純物化處理工藝出水的水質(zhì)更加穩(wěn)定，同時可兼顧處理工廠其他生產(chǎn)工序廢水、生活污水，因此處理效果和整體經(jīng)濟性超過單純的物化處理方法。

4 結(jié)語

汽車涂裝廢水的處理要充分考慮其排放污染物種類多、成分復雜、排放無規(guī)律、水質(zhì)水量變化大、可生化性差的特點，要選擇合適的處理工藝。實踐表明，采用物化、物化-生化法均可有效去除污染物，為了實現(xiàn)穩(wěn)定的排放達標、中水回用并降低運行費用，建議采用物化-生化法處理汽車涂裝廢水。

此外，汽車涂裝廢水中污染物的控制要從可持續(xù)發(fā)展與清潔生產(chǎn)的角度出發(fā)，從污染物的源頭進行控制，改革涂裝生產(chǎn)工藝、采用新型涂料、加強生產(chǎn)管理，從而減少污染物的排放量。

[1]李自松.汽車用水性漆技術(shù)簡介[J].上海涂料，2006（1）.

[2]王獻平，陶冶，等.汽車工業(yè)涂裝廢水水質(zhì)特征及治理措施探討[J].鄭州輕工業(yè)學院學報（自然科學版），2007，22（4）：38-40.

[3]劉紹根.汽車涂裝廢水處理技術(shù)[J].工業(yè)用水與廢水，2001，32（2）：11-13.

[4]任艷平，何宗健，等.國內(nèi)汽車涂裝廢水處理技術(shù)[J].江西化工，2005， 2：38-40.

[5]蔡權(quán)，薛海英，等.涂裝廢水生物處理技術(shù)[J].電鍍與涂飾，2008， 27（11）：63-65.

Analysis of Water Quality Characteristic and Treatment Technology of Motorcar Coating Wastewater

DUAN Jing-jing1, WU Li-hui2, YANG Yi3
(1.Beijing Foton Motor Co., Ltd, Beijing 102206; 2.China Urban Construction Design & Research Institute, Beijing 100029;3.China Association of Environmental Protection Industry, Beijing 100037, China)

Coating and Dressing up processes are the main processing measures for protecting and dressing motorcars,but the wastewater generated from the processing bears different kinds of pollutants and complex elements. The water quality and water quantity change greatly and wastewater are discharged disorderly. The practice shows that pollutants can be removed from the wastewater effectively and the discharge can meet the standard demand after pretreatment and bio-chemical treatment for all kinds of water quality are conducted respectively.

wastewater of car coating and dressing up; water quality characteristic; quality separation treatment

X701.2

A

1006-5377（2011）02-0051-04