汽車制造業涂裝廢水處理系統設計與運行管理

許宜平

江蘇中超環保有限公司，江蘇宜興 214205

1 汽車涂裝業排污概況

隨著近年來汽車在國內的飛速普及增長，國內汽車行業不斷膨脹擴張，汽車行業涂裝廢水成為一大課題，涂裝廢水目前主要采用工藝為分類預處理，然后混合進行微生物生化處理，以達到嚴格的排放標準才得以允許外排或進入下水道；涂裝廢水的處理已積累多年經驗，在實際運行中出現了許多問題亟待改進。

汽車生產行業涂裝廢水通常包括脫脂廢液、表調磷化廢液、磷化廢水、噴漆廢水、電泳廢液、電泳廢水及其它清洗廢水等生產廢水。

汽車生產流程中,經過沖壓和焊裝成型的白車身含有大量的油脂,其主要是用來維護車身的防銹油,脫脂是用熱堿液和有機溶劑清洗待處理的車身表面。堿液由強堿、弱酸、聚合堿性鹽（如磷酸鹽、硅酸鹽等）、表面活性劑等配合而成。這些防銹油經過堿液及表面活性劑等物質的洗脫,形成強堿性的脂肪酸鹽。脫脂廢液污染物主要為石油類、COD、LAS、SSp、H等，其通常半月至3個月間隙排放，其中以石油類為最嚴重指標，可達到2000mg/L～5000mg/L左右，廢水呈強堿性。其它廠內連續發生含油廢水來自模具制造、模具清洗、總裝車間淋雨試驗等工序。

金屬表面處理的前處理，一般有除油除銹、表調、磷化鈍化。表調磷化工藝目的主要是給基體金屬提供保護，在一定程度上防止金屬被腐蝕，用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力。前處理工序主要產生廢水為定期倒槽的表調磷化廢液及洗槽廢水，日常排放的磷化廢水。通常表調、磷化廢液倒槽周期為半個月到6個月或更長時間，表調、磷化廢液濃度較高，通常SS為3000mg/L左右，含磷酸根、鎳、鋅等金屬污染物含量非常高，其中磷化廢液通常pH值3～4。磷化廢水為水洗槽排放廢水，部分間歇排放或連續排放，該部分廢水主要為金屬離子與磷酸根污染。

電泳廢液來自于磷化鈍化后電泳漆膜工序定期倒槽液及洗槽廢水，電泳廢液通常3個月至半年周期間歇排放，電泳廢液濃度較高，CODcr從20000mg/L～40000mg/L不等，呈酸性，通常pH為2～5，SS約1000mg/L左右，由于排放周期較長，所以一次排水量較大。

噴漆廢水主要來自于噴漆車間中涂打磨、面漆擦凈、調漆裝置、中涂循環水池等處，pH8～9，通常按半月或月為周期間歇排放。該部分廢水主要污染物為漆渣殘留、內含可溶性有機物較高，CODcr達到 3000mg/L～5000mg/L 左右 ，pH7～9。

以上各類廢水由于性狀及排放周期不同，通常宜分類收集單獨進行處理。

2 各類廢水分類處理工藝論述

通常涂裝廢水處理工藝是對各部分廢水進行分類收集，單獨預處理后，混入濃度較稀的各車間生產廢水內再進行進一步的處理以達到排放標準。

2.1 脫脂廢液處理

脫脂廢液及模具車間等的含油廢水內油脂通常以乳化油形態存在，宜先進行加酸酸化法及采用破乳劑（氯化鈣）進行破乳，通常加酸酸化法將pH調節至2～3，使乳化劑中的高脂肪酸皂析出脂肪酸，這些高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陰離子所含的表面活性劑在酸性溶液中易分解而失去穩定性，從而達到破乳的效果。接著投加混凝劑、絮凝劑進行絮凝反應，經氣浮處理后廢水排入混合生產廢水池沖稀再作深度處理。經氣浮處理后，含油指標處理效率可以達到90%以上。

2.2 表調、磷化廢液與磷化廢水處理

表調、磷化廢液由于其濃度較高，但水量較少，而將該部分高濃度廢水均量兌入連續排放的低濃度的磷化廢水中一并預處理。磷化廢水處理主要污染物為重金屬離子與磷酸根離子等，通常先行投加氫氧化鈣將廢水pH值調節至10～11，生成Ni（OH）2、磷酸氫鈣沉淀，投加混凝劑與絮凝劑，經過混凝沉淀去除鎳污染與磷酸根污染指標。由于污染離子濃度較高，通常一次混凝沉淀達到排放標準很難，首級CODcr去除效率約為50%～60%，第二級CODcr去除效率為20%～30%，經兩級沉淀處理殘留磷酸根及重金屬離子濃度才能基本滿足排放要求。

2.3 電泳廢液處理

電泳廢液與噴漆廢水由于其CODcr濃度較高，水量較少，集中排放，通常設置間歇處理槽對其進行分類預處理。間歇處理采用混凝沉淀，手動控制分層排水、排泥。預處理后廢水排至混合生產廢水系統沖稀處理。電泳廢液經混凝沉淀處理后CODcr可以降到2000mg/L～3000mg/L左右。

2.4 混合生產廢水處理

各股高濃度廢水經預處理后排入混合生產廢水池與生產線排放其它低濃度廢水混合，混合后廢水CODcr約為1000mg/L左右，混合液再次進行混凝沉淀處理后排至廠區綜合污水處理系統。

2.5 綜合污水處理

綜合污水處理系統主體工藝取決于廠區生活污水來源量。通常為進一步保證出水達標排放，后續處理與廠區生活污水進行混合進行微生物生化法進行進一步的二級處理。汽車行業生產廢水最主要的特點是間歇排放、沖擊負荷較大，因此后續工藝的確定應結合廠內實際情況作出判斷。

如南方城市生活污水濃度較低、地下水滲入量較大的情況，CODcr僅為20mg/L～80mg/L左右，則不宜采用生活污水引入生產廢水處理系統進行生化處理。低濃度生活污水由于營養源不足，不足以補充生產廢水系統生化營養需要，而較大的生活污水水量的引入反而增加系統建造成本。

采用微生物生化處理方法進行后續處理，由于涂裝廢水可生化性較差，B/C僅為0.1左右，則必須投加營養源，同時在微生物好氧生化前段增加厭氧水解工序以提高廢水可生化性。通常厭氧設計時間宜為10h～16h。

通常按照上述各股廢水預處理后再行混合生化處理的工藝，出水水質可達到下水道排放標準。

3 實際運行中碰到的問題

3.1 加藥系統的控制模式選擇

在物化混凝沉淀處理過程中，運行的關鍵是加藥系統的合理設計配套。加藥系統通常有高度自動化泵投藥配置與高位箱多點重力投藥配置方式。

高度自動化泵投藥配置為系統采用各類藥劑計量泵分別投藥設置——按照同類藥劑點對點計量泵投藥配置，或相同類藥劑多點一套計量泵投藥配置。由于涂裝廢水種類較多，投藥點較多，達30多點，如果點對點，則為保證系統正常運行，計量泵備用率較高，投資巨大；如采用同類藥劑多點一套計量泵投藥配置分點設置自動閥門與該分點系統連鎖開停，則由于涂裝廢水各類廢水其間歇排放變化周期不同、處理負荷變化不一，各類廢水預處理系統運行時相互影響，致使加藥量不能準確控制，從而影響處理效率，使系統不能穩定達標運行；同時，高度自動化配置，使系統高度依賴自動化，當自動化設備故障時操作困難。

高位箱多點投藥分配方式，即配置好的藥液采用泵提升至高位貯藥槽，采用高位自流至各加藥點的投藥方式。各投藥點設置流量調節閥及自動閥門，與各類廢水集水池提升泵運行連鎖，使各系統投藥互不干擾。高位箱多點投藥配置方式，在工程實施中應注意高位箱液位變化對投藥流量的影響，宜在高位箱設置平衡水箱，或盡量減小高位箱液位變化，在自動提升液位設置時在藥液提升泵允許啟動周期范圍內盡量縮小啟泵液位與最高液位的差距控制。

3.2 設備的選用

在設備選用上，主要為各類藥液泵、提升泵、污泥料泵的選擇。

原水提升泵如電泳廢液、電泳廢水、磷化廢水等宜選用不銹鋼或PU材質潛污泵；加藥泵根據投加藥劑類型及加藥控制模式，聚鐵鹽、酸、石灰、氯化鈣等加藥泵宜選用磁驅泵、不銹鋼氣動（或電動）隔膜泵等類型，陰陽離子PAM加藥泵宜選用螺桿泵、隔膜泵等類型。

污泥系統的設計，如采用板框式壓濾機，宜選用氣動隔膜泵，如采用帶機，宜選用管道污水泵等類型。

3.3 設備制作細節改進

在實際運行中，曾出現了許多細節的處理問題值得提起設計注意。

需要設備制作的部位主要為各股生產廢水預處理單元設備，各預處理單元采用的加藥混凝沉淀的物化處理方法，因此沉降效果是主要要素。

根據實際運行經驗，由于設備制作高度受限，實際可能出現沉淀槽下部布水緩沖段過小，而使布水水流沒有緩沖段直接進入斜板分離區，造成局部流速過大泛渾，所以在設計時需在有限高度下縮小污泥斗高度盡量設置足夠的布水緩沖區。其次，運行中加入石灰、PFS、PAM等各類藥劑，實際形成絮體松散，設計表面負荷不宜超過1.2m3/m2.h，通常在3小時左右必須人工手動排泥。

由于投加石灰品質參差不齊，在設備設計時，還需注意防止反應槽內沉積，造成頻繁清理。宜在pH調節槽內死角設置曝氣點或設備考慮定期排泥設計。

3.4 設備防腐工藝選擇

由于涂裝行業廢水水質復雜，多以酸性廢水居多，因此設備制作時需充分考慮防腐設計。防腐方式通常有襯膠、玻璃鋼內襯、防酸漆等多種形式，同時防腐亦應注意生產工藝中可能有氯系藥劑進入廢水。

3.5 深度處理工藝配套上馬的可行性

由于汽車行業廢水排放的極不穩定性，且廢水成分復雜，如設置深度處理，其面臨沖擊負荷較大，從而使超濾反滲透膜系統面臨較大的壽命風險，因此應慎上工業復用水系統，或必須在深度處理回用系統進水設置多種在線監控儀表，以隨時在原水超標狀態下自動停機保證膜系統不受毀滅性破壞。一旦膜系統開機后，如需要長時間停機，則必須及時調配保護液注入反滲透膜殼內以保證反滲透膜正常壽命。

4 運行管理方式

由于涂裝行業廢水種類多，排放周期不定，所以要保證廢水處理系統正常運行，首先得從管理入手。

首先，必須加強車間排水協調管理。車間必須制嚴格的排放制度，在滿足生產線要求前提下，在廢水處理系統可承受范圍內分時排水，是最重要的舉措。

其次，該系統自動化設置不宜過高，宜各單元單獨可自控/手控切換，各單元自控各自獨立，互不干擾。過分依賴自動化勢必造成系統失穩甚至崩潰，因此廢水處理站的值班管理制度必須強化到位。工作人員必須隨時監控來水水源及水質濃度，調整各預處理單元運行狀態、加藥量并及時排泥，根據實際來水水質及預處理單元處理效果，調整進入后續生化系統處理量，盡可能減小后續生化處理系統的沖擊負荷，以保證生化處理系統較高的處理效果。

5 結論

涂裝廢水的處理，設計是重點，管理是關鍵，在實際運行中不斷摸索改進才能保障系統安全穩定運行。

[1]孫永泰.汽車行業涂裝前處理工藝現狀及改進[J].現代料與涂裝，2004，6.中國第一汽車集團公司技術中心《汽車涂裝材料的發展歷史與市場分析[J].中國涂料，2010，25(3).