汽車涂裝廢水處理工藝的研究與改進(jìn)論文
摘要：根據(jù)汽車涂裝廢水濃度高、成份復(fù)雜，水質(zhì)水量變化大等特點(diǎn)，本文研究了處理汽車涂裝廢水的兩種可行方法：?jiǎn)渭兊奈锘ê臀锘?生化相結(jié)合的處理方法。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)單純的物化法存在諸多的不足，而物化+生化法卻能很好的克服這些不足而廣泛應(yīng)用。工程實(shí)踐表明，對(duì)物化+生化處理工藝進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，能使廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，出水效果更好。
關(guān)鍵詞：涂裝廢水；預(yù)處理；物化+生化
涂裝工藝在汽車表面處理中運(yùn)用極其廣泛，在生產(chǎn)過(guò)程中基本上都有廢水產(chǎn)生[1]，而汽車涂裝廢水的處理已成為當(dāng)今污水處理工程的一大難題，急待解決。通過(guò)多年的摸索和工程實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)采用物化+生化處理汽車涂裝廢水是經(jīng)濟(jì)有效的，但在實(shí)際的應(yīng)用中也存在一些問(wèn)題，需要對(duì)此工藝進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，使汽車涂裝廢水處理更加穩(wěn)定和有效。
1汽車涂裝廢水的來(lái)源及特點(diǎn)
在涂裝工藝中產(chǎn)生的廢水主要有前脫脂、酸洗和磷化表調(diào)等前處理廢水、電泳涂裝廢水和噴涂底、中、面漆時(shí)的噴漆廢水[2]。各股廢水的成分復(fù)雜，濃度各不相同，處理難度大。
此廢水除部分水洗水從水槽連續(xù)溢流外，各工序所產(chǎn)生的廢水或廢液多為間歇排放，各股廢水混合后形成高濁度的涂裝廢水，廢水的水量及水質(zhì)在一天內(nèi)變化很大，且無(wú)規(guī)律可循，廢水中污染物成份復(fù)雜，含有多種有毒物質(zhì)，濃度高，可生化性差。經(jīng)多年的監(jiān)測(cè)，其綜合水質(zhì)情況為：CODcr濃度1000～2500mg/L，BOD5濃度100～250mg/L，SS濃度400～600mg/L，石油類濃度30～85mg/L，磷酸鹽濃度25～50mg/L，pH7.0～8.5，Zn2+濃度5.0～20mg/L。
2處理工藝的研究
2.1單純物化法
由于汽車涂裝廢水的可生化性差，單純的物化處理工藝流程一般為：調(diào)節(jié)池——混凝沉淀或氣浮——砂濾——活性炭過(guò)濾，也有的工藝是將每個(gè)工序的廢水分開(kāi)，各自加藥反應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理（如含油廢水則加藥破乳）后再進(jìn)行混凝沉淀或氣浮，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)幕炷齽┖托跄齽诶碚撋显摴に囂幚硗垦b廢水是可行的，但單純的物化處理后出水水質(zhì)不穩(wěn)定，涂裝廢水在混凝沉淀或氣浮后，COD去除率為30％～60％，最高80％，即出水COD會(huì)在450mg/L左右，而且絕大部分為溶于水的有機(jī)物，這部分有機(jī)物的去除主要靠活性炭吸附，加大活性炭過(guò)濾器的負(fù)荷，很快使活性炭失效，從而導(dǎo)致出水不達(dá)標(biāo)。同時(shí)工藝流程長(zhǎng)，操作維護(hù)復(fù)雜，運(yùn)行成本高。
2.2物化+生化相結(jié)合的處理方法
目前處理汽車涂裝廢水最具前景的方法之一為物化+生化法，此工藝的核心原理為：以物化法作為預(yù)處理，然后采用生化法處理，使廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
�。�1）物化預(yù)處理
由于汽車涂裝廢水中含有大量磷酸鹽等生化不能完全去除或難去除的物質(zhì)，必須依靠物化法來(lái)去除。在實(shí)際工程中多采用石灰，利用石灰乳將廢水的PH值控制在11.5以上，使磷酸根和鋅離子生成羥基磷灰石和氫氧化鋅沉淀物而去除，使廢水中的磷酸鹽濃度低于5.0mg/L。同時(shí)利用Ca2+完成乳化油、高分子樹(shù)脂的膠體脫穩(wěn)、凝聚過(guò)程，為混凝反應(yīng)創(chuàng)造條件。
�。�2）生化處理
廢水經(jīng)物化法預(yù)處理后，水質(zhì)有所改善，但必須通過(guò)生化法處理后才可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。由于涂裝車間廢水主要污染物質(zhì)可生化性較差（BOD/COD=0.1），因此，提高原水可生化性是該廢水生化處理的首要條件。其次，由于工業(yè)廢水中營(yíng)養(yǎng)物不均衡，為提高廢水生化性需投加營(yíng)養(yǎng)源。另一方面，在生化處理前段，首先將廢水進(jìn)行水解酸化處理，即將厭氧控制在水解酸化階段，利用水解酸化菌將難以降解的.合成有機(jī)物如環(huán)氧樹(shù)脂、醚類物質(zhì)之類的環(huán)狀有機(jī)物、芳香族有機(jī)物等斷鏈，分解成小分子有機(jī)物，從而提高了廢水可生化性。
廢水經(jīng)水解酸化處理后，再采用好氧工藝進(jìn)行后續(xù)處理。好氧生化段是整個(gè)廢水處理工藝的核心部分。在有氧條件下，廢水中的可降解污染物在好氧微生物作用下，一部分合成為微生物細(xì)胞，另一部分分解為CO2、H2O，得以徹底去除，部分多余的微生物有機(jī)體通過(guò)排泥從系統(tǒng)中排除，從而使水質(zhì)得到凈化。
而在工程實(shí)踐中用得較多的好氧工藝有SBR法和接觸氧化法。由于汽車涂裝廢水的水質(zhì)和水量變化很大，接觸氧化法難以穩(wěn)定運(yùn)行，出水水質(zhì)波動(dòng)較大，需要采用微絮凝過(guò)濾或活性炭吸附作為補(bǔ)充，出水才能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。而SBR工藝的進(jìn)水、曝氣反應(yīng)、靜止沉淀、排上清液和閑置階段循環(huán)操作，將生物處理和沉淀集于一體，具有運(yùn)行效果穩(wěn)定、耐水量和有機(jī)負(fù)荷沖擊、運(yùn)行靈活、構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作和維護(hù)方便等特點(diǎn)[4]，故SBR工藝在汽車涂裝廢水中應(yīng)用較廣泛。
2.3工藝流程
以湖南某汽車制造公司的涂裝廢水處理為例，設(shè)計(jì)處理水量：Q=300m3/d，水質(zhì)如前所述，工藝流程如下：
由于涂裝預(yù)處理中存在不定期的倒槽工序，倒槽廢液間歇排放，水量大，且濃度非常高，必須進(jìn)行分質(zhì)分流處理。倒槽濃廢液收集在濃廢液槽中；而其他濃度較低的廢水則進(jìn)入調(diào)節(jié)池中，然后用泵將濃廢液定期定量打到調(diào)節(jié)池中，與其他廢水充分混合均勻；在混凝反應(yīng)池中投加石灰乳和PAM，充分混合反應(yīng)后去除大部分磷酸鹽、重金屬和SS，然后經(jīng)沉淀澄清后，投加鹽酸調(diào)節(jié)廢水pH。經(jīng)物化處理后出水經(jīng)過(guò)水解酸化后進(jìn)入SBR池，在SBR池中進(jìn)行好氧生化反應(yīng)，廢水中的有機(jī)物被好氧分解，從而使廢水得以凈化，達(dá)到國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)排放。
3工藝的改進(jìn)
通過(guò)多個(gè)汽車涂裝廢水處理廠的設(shè)計(jì)與實(shí)際運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)采用物化+生化法處理涂裝廢水是經(jīng)濟(jì)可行的，能達(dá)到預(yù)期的處理效果，但也存在一些問(wèn)題，需要對(duì)此工藝進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)。
3.1均勻水質(zhì)水量
由于汽車涂裝廢水大多間歇排放，瞬時(shí)排放水量大，濃度高，必須在調(diào)節(jié)池內(nèi)混合均勻，減少對(duì)后續(xù)處理的沖擊。在設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)池時(shí)，須滿足廢水在池內(nèi)停留足夠的時(shí)間來(lái)混合均勻，一般調(diào)節(jié)池的有效容積占設(shè)計(jì)水量的40%以上，運(yùn)行時(shí)特別注意池內(nèi)必須留出安全容積來(lái)稀釋從倒槽廢液池中泵入的高濃度廢液，防止水質(zhì)的大幅波動(dòng)，造成系統(tǒng)無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行。
3.2化學(xué)除磷的控制
汽車涂裝廢水中磷酸鹽濃度較高，必須考慮采用物化除磷。運(yùn)行時(shí)加入過(guò)量的石灰乳，調(diào)節(jié)廢水pH值至11.5以上，去除重金屬離子，又能作為廉價(jià)高效的除磷劑。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行，以石灰為混凝劑，PAM為絮凝劑，磷酸鹽的去除率可達(dá)到99%左右，出水濃度小于0.5mg/L。但如此高效的化學(xué)除磷，導(dǎo)致廢水中磷酸鹽過(guò)低，影響后續(xù)生化反應(yīng)的進(jìn)行，必須適當(dāng)控制石灰乳的投加量，保證出水中的磷酸鹽的濃度為2.0～3.0mg/L內(nèi)，既能滿足生化反應(yīng)的需要，又能保證最終出水磷酸鹽穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。 3.3廢水營(yíng)養(yǎng)物的補(bǔ)充
由于汽車涂裝廢水中缺少微生物所需的各種營(yíng)養(yǎng)源，必須考慮補(bǔ)充廢水的營(yíng)養(yǎng)物。目前常用的方式有：（1）人工投加氮磷；（2）引入生活污水。從運(yùn)行管理和實(shí)際運(yùn)行效果來(lái)看，最簡(jiǎn)單有效的方法是引入生活污水，補(bǔ)充微生物所需的各種營(yíng)養(yǎng)源。
3.4提高水解酸化的效率
汽車涂裝廢水的重要特征之一為可生化性差，采用水解酸化來(lái)提高廢水的可生化性能是首要條件，水解酸化的設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間一般為6～9h,BOD5/CODcr由原來(lái)的0.2提高到0.3以上，基本滿足生化反應(yīng)的條件。但從多個(gè)工程實(shí)例的對(duì)比來(lái)看，在水解酸化池中安裝填料，組成復(fù)合水解酸化工藝，CODcr的去除率可提高20%～30%，廢水可生化性可提高15%左右，減輕SBR的處理負(fù)荷。
3.5合理分配供氧，降低能耗
目前汽車涂裝廢水的好氧工藝多采用SBR法，其運(yùn)行方式為：進(jìn)水時(shí)間4h，進(jìn)水1h后進(jìn)行曝氣8h，沉淀2h。排水0.5h，閑置0.5h。SBR池供氧采用羅茨鼓風(fēng)機(jī)和微孔曝氣器，池內(nèi)溶解氧的濃度控制在2.0～5.0mg/L。
在SBR法處理涂裝廢水時(shí)，多采用非限制性或限制性曝氣。在充水的起始階段，由于池內(nèi)污染物濃度較低，需氧量較��；但隨著進(jìn)水量的加大，污染物的濃度逐漸加大，在進(jìn)水的后半期應(yīng)加大廢水的供氧量[4]。在曝氣階段，由于池內(nèi)污染物濃度逐漸降低，需氧量也逐漸減少，在曝氣的后半期應(yīng)減少?gòu)U水的供氧量。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，羅茨鼓風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行可很好的解決供氧分配問(wèn)題，節(jié)省能耗約20%~25%。
4處理效果及運(yùn)行成本分析
經(jīng)多年運(yùn)行表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果好，處理后的水質(zhì)經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測(cè)站多次采樣分析，結(jié)果為pH=6.0～9.0，CODcr≤80%~90mg/L，SS≤60~70mg/L，BOD5≤4~20mg/L，石油類物質(zhì)≤5.0mg/L，磷酸鹽≤0.5mg/L，達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
優(yōu)化與改進(jìn)后，總的運(yùn)行成本由原來(lái)的1.36元/立方米降到0.93元/立方米，減少運(yùn)行成本約30%左右，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
5結(jié)論
5.1對(duì)于汽車涂裝廢水的處理，必須對(duì)原水進(jìn)行分質(zhì)分流，重視廢水水質(zhì)均勻。
5.2經(jīng)實(shí)踐表明，采用物化+生化法處理汽車涂裝廢水是經(jīng)濟(jì)可行的，較之其它方法具有處理效果穩(wěn)定、運(yùn)行成本低、操作維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
5.3通過(guò)對(duì)物化+生化處理工藝的改進(jìn)，使汽車涂裝廢水處理工藝更趨完善，處理效果更穩(wěn)定。
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