汽車及其零部件的裝涂是汽車制造過程中產生廢水排放最多的環節之一。涂裝廢水含有樹脂、表面活性劑、重金屬離子、油、PO34-、油漆、顏料、有機溶劑等污染物,CODcr值高,若不妥善處理,會對環境產生嚴重污染。對此類廢水,傳統的方法是直接對混合廢水進行混凝處理,治理效果不理想,出水水質不穩定,較難達到排放標準。特別是其中的噴漆廢水,含大量溶于水的有機溶劑,直接采用混凝法處理效果很差。我們在上海某汽車廠經過實地勘查,大量分析調研和小試,針對涂裝廢水的特點。采用分質預處理再進行后續處理的二步處理的方法,并選擇Fenton氧化-混凝沉淀,氣浮物化工藝進行處理,達到了排放標準,CODcr去除率達到80%以上。
涂裝廢水主要來自于預脫脂、脫脂、表調、磷化、鈍化等車身前處理工序、陰極電泳工序和中涂、噴面漆工序。
廢水中含有的主要有毒、有害物質如下:涂裝前處理:亞硝酸鹽、磷酸鹽、乳化油、表面活性劑、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。
汽車涂裝廢水處理工藝的關鍵之一在于合理的清濁分質。對部分難處理或影響后續處理的廢水，根據其性質和排放規律，*行間歇的預處理，再和其它廢水集中連續處理，這樣不僅可以取得較好和穩定的處理效果，而且在經濟上也合理可行。
一、間歇預處理
脫脂廢液
對脫脂廢液采用酸化法進行破乳預處理,向脫脂廢液中投加無機酸將pH調到2~3,使乳化劑中的好的脂肪酸皂析出脂肪酸,這些好的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表面活性劑在酸性溶液中易分解而失去穩定性,失去了原有的親油和親水的平衡,從而達到破乳。經預處理后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%。
電泳廢液
在陰極電泳廢水中含有大量高分子有機物,CODcr極高可達20000mg/L,還含大量電泳渣,這些物質在水中呈細小懸浮物或呈負電性的膠狀體。處理中加入適當的陽離子型聚丙烯酰胺(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。電泳廢液在預處理時要求pH值在11~12之間,有較好的沉淀效果。反應后的出水CODcr在2000mg/L左右。
噴漆廢水
對噴漆廢水先采用Fenton試劑(H2O2+FeSO4)
對其進行預處理,使其中的有機物氧化分解,CODcr去除效率在30%左右,再加入PAC和PAM對其進行混凝沉淀,經過此兩步處理,CODcr由3000~20000mg/L降至1200~4000mg/L,總去除率可達到60%~80%。出水排入混合廢水調節池。
Fenton試劑具有很強的氧化能力,當pH值較低時(控制在3左右),H2O2被Fe2+催化分解生成羥基自由基,并引發更多的其他自由基,從而引發一系列的鏈反應。通過具有的氧化能力與有機物的反應,使廢水中的難降解有機物發生部分氧化、使廢水中的有機物斷裂,后分解成H2O、CO2等,使CODcr降低。或者發生偶合或氧化,改變其電子云密度和結構,形成分子量不太大的中間產物,從而改變它們的溶解性和混凝沉淀性。同時,Fe2+被氧化生成Fe(OH)3在一定酸度下以膠體形態存在,具有凝聚、吸附性能,還可除去水中部分懸浮物和雜質。出水通過后續的混凝沉淀進一步去除污染物,以達到凈化的目的。
二、連續處理
經預處理的各類廢水排入均和調節池中,與其它廢水混合后進入連續處理流程。混合后的廢水CODcr約為700~900mg/L。連續處理分為二級:混凝沉淀和混凝氣浮。
在涂裝廢水中,油、高分子樹脂(環氧樹脂)、顏料(碳黑)、粉劑、磷酸鹽等在表面活性劑、溶劑及各種助劑的作用下,以膠體的形式穩定地分散在水溶液中。可以靠投加化學藥劑來破壞膠體的細微懸浮顆粒在水中形成穩定體系,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。在廢水中加入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。所以混凝處理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。在重金屬離子和磷酸鹽中,由于Ni2+生成Ni(OH)2沉淀以及PO34+生成Ca3(PO4)2沉淀的合適的pH值是10以上:而Zn2+生成氫氧化物沉淀的合適的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應以分別去除Ni2+、PO34-和Zn2+。同時,混凝反應后的固液分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。
混凝沉淀
首先一級為混凝沉淀調節pH值為10~10.5。反應槽采用推流式反應槽,分為三格。首先一格加堿將pH調高至10~10.5,加入CaCl2,第二格加FeSO4,第三格加混凝劑PAM,反應后進入斜板沉淀池進行固液分離。三格停留時間分別為15min、15min、7.5min。斜板沉淀池表面負荷按2m3/m2#h設計,一級反應CODcr去除率為50%~60%。
混凝氣浮
二級反應的反應槽,也采用推流式反應槽,分為三格。首格加酸將pH回調至8.5~9,第二格加PAC,第三格加PAM,反應后進入氣浮池進行固液分離。二級反應槽三格停留時間分別為10min、10min、5min。氣浮池的溶氣水按處理水量的30%設計。二級反應CODcr去除率為20%~25%,同時氣浮也去除了Zn2+和一部分的表面活性劑。
三、深度處理
深度處理采用砂濾和活性炭過濾。從運行情況看,經砂濾后的出水即能達到排放標準(CODcr[300mg/L)。砂濾裝置的過濾速度控制在10~12m3/h。反沖洗水由監測水箱中的水加壓后提供,反沖洗強度控制在16~18L。砂濾后的出水已能達到排放要求,因此,活性炭過濾只是一個應急保證措施,一般情況下較少使用。
四、污泥處理
污泥處理的好壞,直接影響廢水處理站的運行。由于污泥含油量高,直接進行壓濾效果較差,在污泥濃縮槽中加入Ca(OH)2,pH調整至10左右,能達到較好的壓濾效果。污泥經板框壓濾機后含水率可由99%下降至75%~80%。
五、連續處理去除率
本工程采用分質處理、混凝沉淀、混凝氣浮、砂濾等工藝對汽車涂裝廢水進行處理在技術和經濟上是合理可行的。實際運行結果證明,此工藝對重金屬、SS、油的去除效率超過90%,對CODcr的去除率大于80%。汽車涂裝廢水水量和水質變化大、要特別重視廢水水量、水質均衡和分質預處理。根據工程實踐證明,對脫脂廢液,電泳廢水、廢液和噴漆廢水這三股廢水分別進行間歇預處理,這不僅有利于后續處理效率的提高,體現出技術和經濟的統一,而且對整個系統的穩定運行和出水和穩定達標至關重要。
