淺談汽車廠涂裝廢水處理

田軍

（合肥長安汽車有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

廢水是指水質本身污染物含量超過出了一定的標準，導致該物質所在水體超出自我凈化范圍，進一步導致水體本身相關的化學特性、物理特性及生物及放射性等方面的特性發生顯著改變，對自然生態環境造成破壞，對人體健康以及生存生活環境造成威脅。汽車的涂裝是汽車四大工藝制造過程中產生廢水量最多、污染最嚴重的環節，涂裝廢水含有環氧樹脂、醇酸樹脂、顏料、填料、重金屬離子（鎳離子、鋅離子等）、PO43-等污染物，無法進行直接排放，需要根據污染物含量不同，對廢水進行進一步處置，達標后排放。汽車涂裝廢水的處理已成為整車制造廠一大課題。

1 涂裝廢水的特點

涂裝工藝車間生產、槽液維護過程中產生的廢水，基本包括以下3 類：①前處理表調工序廢水、磷化工序廢水、水洗槽更更新產生的廢液等。②除油脫脂廢水、電泳及后水洗工序工藝倒槽、定期更換產生的電泳液。③噴漆廢水以及循環水槽倒槽產生的廢水。另外廢水處理還包含生活污水的處理。

各不同環節產生的廢水污染含量不同，表調磷化廢水主要含有重金屬鎳離子（Ni2+，20～30mg/L）、磷酸鹽（PO43-，200～400mg/L）；脫脂、電泳、噴漆廢水主要含有COD（200～400mg/L）和少量PO43-；生活污水主要包含氨氮物質（35mg/L）和PO43-。

2 涂裝廢水處理工藝研究

2.1 磷化、表調污水預處理

磷化、表調廢水含有大量磷酸鹽和重金屬Ni 離子，必須要單獨預處理。磷化、表調清洗污水泵入涂裝車間預處理間磷化表調污水調節池，然后進入三聯反應槽。

化學沉淀法，根據化學方法中的復分解反應原理，用某些易溶于水的化學物質逐漸加入廢水中，使其與廢水中的相關污染離子發生化學反應，生成不溶或者溶解度較低的化合物，使其生產沉淀物，將其從廢水中固液分離的處理方法。表調、磷化廢水中加入石灰和堿，將pH 調整在堿性范圍內（pH 控制在10.5～11），鈣離子和廢水中磷酸鹽首先生成磷酸鈣等物質，再次調整pH，隨著堿性增強，磷酸鈣、氫氧化鎳的溶解度不斷下降，直至從水中析出，從而去除廢水中的磷酸鹽及重金屬Ni 離子等。

高分子混凝法，屬于化學混凝法（另外還有無機混凝法如PAC、有機混凝法），原理是向廢水中加入高分子混凝劑，破壞膠體物質的均一性和穩定性，使其相互作用，凝聚成大分子混合物，并進一步形成絮狀物，沉淀后固液分離。向廢水中加入適量的高分子絮凝劑PAM，由于膠體顆粒間的相互引力大于排斥力，且引力足以克服分子之間的排斥力，使分散、均勻的膠體迅速聚合，形成絮凝體在沉淀裝置中沉淀[1]。待絮狀固體物沉降后，通過污泥泵將磷化污泥泵入污泥槽進行排出處理，污泥現場壓濾脫水后含水率≤80%，且泥餅成型，可收集盛裝；磷化廢水沉淀裝置的出水自流進入磷化檢測水箱，合格的廢水排入涂裝綜合污水調節池進一步處理。

2.2 脫脂、電泳、噴漆廢水預處理

脫脂廢水、電泳廢液、噴漆廢水主要含有高分子樹脂[2]、穩定劑、顏料、基料等在高分子表面活性劑以及各種分散劑、不間斷循環的作用下，膠體處于運動狀態，均勻地分散于水溶液中可穩定存在。在膠體溶液中，用高分子無機鹽及其聚合物如PAC（聚合氯化鋁）等混凝廢水中，可形成帶有正電荷的基團絮狀體，對水中亞穩定狀態的膠體、添加劑、顏填料等，起到吸附、沉降作用，然后使用高分子陰離子對以上再次聚集成泥。基于以上，經過多次反復調試，一次反應難達到處理效果，一般選用連續處理方式：混凝沉淀和混凝氣浮。

混凝裝置沉淀法原理，廢水比其中的被沉淀物質物密度小的原理，其重力大于浮力，沉著于液體底部的原理，通過泵體抽水，達到固體和液體分離，其作用一般在其他反應前進行，以達到減輕后續工序的處理負荷。綜合廢水混凝裝置沉淀，采用三級反應槽，第一級通過NaOH 調整pH 至10～10.5，第二級通過加入SPFS（聚合硫酸鐵）進行沉降，第三級通過加入混凝劑PAM（聚丙烯酰胺陰離子），去除部分磷酸鹽、COD 以及水體色度；完全反應后，沉淀物進入池底部，后續進行除泥。過程中觀察礬花生成狀態（片狀礬花、易沉降）；SPFS 過量出水泛紅，SPFS 過少會導致沉淀池出水渾濁。

混凝裝置氣浮法，又稱氣泡浮上法，屬于浮上法的一種（另外還有自然浮上法、藥劑浮選法），通過人工措施，使固體/液體顆粒于氣泡結合，形成顆粒-氣泡復合體，其密度小于周圍液體，作用力的合力使復合體上升，并集中在液體表面被清除。氣浮槽采用部分回流式溶氣氣浮設備，溶氣采用多相氣、液混合泵，釋氣直徑20～30μm，釋氣效率99%以上。在最佳工況的條件下全自動運行。氣浮槽底部設排泥斗和排泥閥，一般配有可調節的釋放器，內表面防腐及面漆防腐要求同設備防腐處理要求。綜合廢水混凝裝置氣浮，采用二級三格反應槽，一級加入NaOH 調節pH 至8.5～9，二級第一格加入PAC（聚合氯化鋁），二級第二格加入PAM 進行沉降，去除顏填料以及一級反應殘余物等物質，其中COD去除率為20%～25%。

2.3 生化反應

廢水生物處理，微生物通過自身生理功能（如新陳代謝），將廢水中的COD 物質分解并轉化成穩定的無機物的過程。經過預處理的水質，與工廠辦公區域、員工宿舍等排放的污水進行混合，并進行微生物降解、氧化等處理，達標后可排放。

過濾處理：廢水中的少許固體物質、懸浮物，可能堵塞管道、損壞抽水設備，因此生活廢水需要預先過濾，將固體及粗大的懸浮物截留、壓干、外運，液體繼續進行下一步處理。

生活污水中含氮、磷及有機物質物質及其他懸浮廢棄物，先經過格柵井進行處理，將污水中固體廢物進行過濾固液分離。

厭氧活性污泥，是厭氧生物法的一種（另外還有厭氧生物膜和綜合法），在極度缺氧/無氧環境下利用厭氧細菌，分解有機物的一種方法用于處理有機成分為主的廢水。污水經過細菌所在的污泥層和填料層，污泥、填料對有機COD 進行吸附、絮凝，同時去除COD 和懸浮物，其中的厭氧細菌通過新陳代謝，將固體狀態的大分子和不易降解的有機物降解為生物可降解的小分子碳氫化合物[3]酸、淳、醛，然后在脫氫細菌作用下進行脫氫處理產生乙酸。

接觸氧化法：一般由槽體、填料、曝氣裝置組成，在曝氣池內填充串裝的軟性填料、半軟性填料及硬性填料等，組成附著微生物的生物膜[4]，有較高的凈化能力和多種凈化功能，蜂窩斜管填料在預組裝時每片之間需焊接牢固，池內組合時需將各組拼焊在一起，并系牢固定，安裝完成后，表面平整無扭曲歪斜；填料底部預設置鼓風機，池內預鋪設曝氣管，安裝完成后調試，先進清水至淹沒30～50cm，開啟風機進行檢查，需曝氣均勻，無翻滾浪花；通過間隙式曝氣，將空氣中的氧氣通入廢水中；另外空氣密度較小，自池子底部而上與待處理的廢水結合，包含氣泡的廢水通過浮力通過生物膜到達水面，空氣逃逸至大氣中，廢水在重力作用下，流回池子中再次循環。活性污泥附在填料表面，填料由安裝繩上下系牢，每組排列均勻，數量一致，不會被水沖散。氣浮過程生物膜直接受到水流強烈攪動，與上升氣流中的氧氣結合，不斷更新，不斷提升了凈化效果。在此過程中，廢水中的小分子有機物質，在有氧環境下，通過接觸好氧池內微生物細菌，再次分解污水中的有機物，以及氨氮化合物的硝化作用。接觸氧化池的廢水，由于包含一定量的微生物，進入二沉池后，通過重力沉降作用，去除其中攜帶的生物膜等懸浮物，流入深度除磷間，進行深度除磷后達標排放。

3 運行關鍵控制

3.1 改抓關鍵環節到全過程管理

從進廢水進入處理站到排出合格的水，每個工藝環節、步驟涉及關鍵參數，都要以記錄表的形式進行細化、點檢。所有過程加藥必須根據化驗結果計算加藥量，且加藥過程必須受控，加藥泵要求AUTO/OFF/MANUAL 自動狀態下與所在系統中的反應槽攪拌機聯鎖，當加藥箱液位下降至0.3m（按藥箱內底計算）時停泵，并發出低液位報警信號。

預處理環節的水量流量大小、閥門開度、調節的調配池、沉淀池的泥水分離，生化過程水解酸化池有機物降解酸化、氧化接觸池進一步分解、二沉池泥水分離及活性污泥回流等所有步驟操作要明確，制作可用的作業指導書。

為了確保廢水處理的有效性和準確性，作業指導書內作業參數要明確、精細、客量化，以提升處理效果最大化，所有環節中每一個步驟嚴格按照標準執行，以工藝提升作為水質全面達標的最大保障前提。

在各工序控制效果完好的情況下，根據進水瞬時水質水量的變化及化驗數據，計算出理論數據，做好整體調整：調節池水量調節、沉淀池排泥時間、輸送流量的合理控制、好氧池的曝氣量、曝氣頻次，二沉池活性污泥的回流量、物化污泥排放時間調整等，一系列的管理參數均要及時管控，根據來水水質狀況，做到處理的精益化，提升處理效益。

3.2 應急事故池的設置及事故演練

應急事故水池容量應根據發生事故的設備最大容量（4h 生產各工序產生的廢水總容量）、事故時消防用水量及可能進入應急事故水池的降水量等因素綜合確定。事故排放池結構一般包含以下，地下式鋼筋混凝土內襯耐酸堿FRP 防腐，事故排放池空氣攪拌系統、不銹鋼潛水排污泵、遠傳液位計、電磁流量計。廢水處理站的關鍵易損壞設備均須配備備用設備，污水設備設施應定期維護保養，關鍵零配件和易損件車間要有備件，確保損壞的污水處理設備能在2h 內修復，并恢復正常運行。故障恢復后，各調節池內污水必須經過化驗后方可進行處理，各出水口第一時間進行化驗，保證污水達標排放。

廢水處理事故演練風險分析：污水處理站正常生產期間，設備突發故障，污水超標排放，影響廠區周邊環境，造成環境污染事故。組織機構一般由應急指揮組、設備維修組、污水處理應急組組成。應急指揮組一般由職能人員及主題單位領導組成，在發生事故第一時間通知環保部門，負責污水處理站現場應急指揮，協調相關廠家處理解決現場問題，以及日常組織污水處理所需各種培訓，提高員工工作能力。設備維修應急小組負責檢查現場設備故障，及時進行設備搶修，盡快恢復現場設備正常，制定設備點檢規范、儲備易損設備備件、備用設備。污水處理應急小組負責污水站備用設備的切換，各進水出水閥門的轉換，保證應急物資的使用，使不達標污水盡可能留在廠區內。

3.3 二沉池實時監控

二沉池是污水排放最后的堡壘，務必不能出現翻泥狀態，否則會導致總排口取樣含有污泥顆粒，導致各項指標干擾而超標。翻泥出現的原因及預防措施一般有如下幾種。當來水中存在某些特殊有毒物質，降低了污泥的沉降性能甚至破壞了污泥絮體使其懸浮、漂浮，應檢測來水成分，及時關閉來水。因加面肥、葡萄糖等不及時或者量少，導致生化污泥缺乏必須營養，導致污泥活性下降，沉降性能不良。進水流量超過工藝范圍，水流過激導致二沉池沉淀作用下降，超出其沉降閾值，應及時控制進水水量。達到清淤標準，未及時清理淤泥，導致二沉池底部沉積泥層過高；污泥在二沉池停留時間、條件適宜，反硝化細菌將硝酸鹽分解成NH3和N2，在氣體向上浮出水面時，污泥混合氣體上浮，使污泥沉降性降低。

4 運行效果

運行表明，系統運行穩定，工藝處理效果好，處理后的出水pH 穩定在6～9，COD 小于330mg/L，PO43-≤0.4mg/L，NH7-N 含量≤15mg/L，重金屬Ni2+≤1mg/L，達到《污水綜合排放標準》中的一級排放標準。

5 結語

汽車涂裝制造過程中的廢水環氧樹脂、醇酸樹脂、重金屬離子具有波動大、有機物含量高、難以生化處理等特點，通過本文中提到的幾種方法，磷化表調廢水通過預處理，加入石灰和堿、PAM 三級反應進行沉降，去除大量磷酸鹽及重金屬；噴漆、脫脂預處理通過二次連續反應，混凝過程加入堿PAM、SPSF，氣浮過程加入堿、PAM、PAC 對COD、磷進行去除；生化過程通過水解酸化將生活污水有機大分子、氨氮進行分解，再通過接觸氧化過程進一步分解，有效降解水中污染物，通過深度除磷，達標排放。

在運行控制階段，改抓關鍵環節到全過程管理，做到精益化管理；通過應急事故池的設置及事故演練，降低排放事故發生率；二沉池是污水排放最后的堡壘，通過加強二沉池巡視及管理，杜絕二沉池翻泥，減少對在線監控設備取樣的干擾。

采用磷化廢水、脫脂噴漆廢水各自先進行預處理，后混合在進行生化相結合的工藝方法，跟其他方法相比，具有穩定性搞、成本低等特點，有效解決了汽車涂裝廢水污染排放的問題，具有較好的社會效益和環境效益、經濟效益。