机床涂装废水处理方法

2011-08-15张寅龙马进峰机械工业第六设计研究院

河南水利与南水北调 2011年16期

□张寅龙 □马进峰（机械工业第六设计研究院）

近年来，随着对机床产品外观及表面质量要求的不断提高，机床的涂装已越来越受到重视，原来在车间内或露天进行的开放式涂装作业已逐渐被在喷漆室里进行的封闭式涂装作业所代替，特别是近十年来，随着人们环保及职业卫生意识的加强对漆膜质量要求进一步提高，对喷漆产生的过喷漆雾有着显著处理效果的水旋喷漆室已逐渐成为机床行业涂装的主流设备。众所周知，水旋喷漆室会相应地产生涂装废水，那么对机床涂装废水的处理也就随之而来的成为人们关注的对象，笔者根据多年从事机床行业涂装工作的实践经验，对机床涂装废水的处理方法进行了如下总结。

一、机床涂装废水的来源及特点

在机床产品涂装作业时，从喷枪喷出的油漆大部分会附着在工件表面形成漆膜，同时也会有相当数量的油漆以雾状细微颗粒的形式弥散到空气中，这就是我们通常所说的过喷漆雾，在水旋喷漆室中，过喷漆雾会被从喷漆室顶部有组织送入的新风压制到喷漆室下部的水旋式漆雾处理系统中，在该系统的水旋器内，携带过喷漆雾的风会以一定的流速和水混合，水在水旋器内受到复杂因素的影响而雾化从而加强了与风的混合效果，经过洗涤净化后的空气从风道排走，过喷漆雾则被水捕集留在水里从而形成了涂装废水。

机床涂装所用的漆料主要有过氯乙烯漆、环氧树脂漆、丙烯酸聚氨酯漆等，那么相应的涂装废水里面主要就是这些高分子有机物的细小颗粒，同时还会有一定量无机物料和各种有色颜料、少量的随油漆混入水中的有机溶剂及油污等。这些物质多为有毒有害、难于生化降解的高分子化合物，特别是刚从水旋器排出的吸收了过喷漆雾的废水，这些有害物质的浓度极高。这些细小颗粒主要以胶体或悬浮物的状态存在。一般认为,颗粒粒径小于1nm的为溶解物质,颗粒粒径在1～100nm的为胶体物质,颗粒粒径在100nm～1mm为悬浮物质。

二、处理工艺方法

水旋喷漆室所用水量一般都较大，比如用于小型机床喷漆的6m×6m（长×宽）的喷漆室用水量就有100m3/h，一些用于重型机床喷漆的12m×10m（长×宽）的大型喷漆室，用水量更是达到300m3/h。所以为节约用水、减少污水排放，所有的水旋喷漆室的洗涤用水全部采用循环使用。设备都自带循环供水系统及循环水池，从喷漆室漆雾处理系统排出的含有高浓度有害物质的废水流经循环水池时进行初期处理，处理后的水由循环水泵送回喷漆室重新使用。经长期循环使用后，随着有害物质的积累，当循环水不能满足工艺要求时，便一次性地排入厂区污水处理站或车间所设的污水处理站进行后续处理，处理达标后方可最终排放。

（一）初期处理

为满足喷漆室功能需求、减少最终污水排放量，所有水旋喷漆室都对从漆雾处理系统排出的废水进行初期处理，处理后的洗涤水由水循环系统（由循环水泵、管路、管件等组成）送回喷漆室循环使用。

不管是哪种形式的水旋喷漆室，一般在水旋式漆雾处理系统的下方都设有集水坑，捕集了过喷漆雾的洗涤废水在此坑汇集后由水沟流入循环水池，该循环水池可每台喷漆室设置一个，也可若干台喷漆室共用一个，一般设在喷漆室旁边的合适位置。在该循环水池内定期加入絮凝剂，,使水中难以沉淀的胶体或悬浮物颗粒脱稳而互相聚合,增加至能自然沉淀或上浮的程度而去除。这种通过向水中加入药剂而使胶体脱稳形成沉淀或上浮物的方法叫混凝法,所投加的药剂叫絮凝剂。

混凝的基本原理：废水中的胶体和悬浮物颗粒具有巨大的比表面积,可以吸附液体介质中的正离子或负离子或极性分子等,使固液两相界面上的电荷呈不平衡分布,在界面两边产生电位差,这就是微粒的双电层结构。形成双电层结构微粒的整个胶体结构就称为胶团,整个胶团是电中性的。胶团中心是带有电荷的固体微粒本身,称为胶核。胶核所带电荷的符号就是微粒所带电荷的符号。微粒之所以能在水中保持稳定性,原因在于微粒之间的静电斥力(微粒常常带有同种电荷而具有斥力)、胶体表面的水化作用及微粒之间相互吸引的范德华力共同作用。微粒带电越多,其电位就越大,带电荷的微粒和反离子与周围水分子发生水化作用越大,水化壳也越厚,越具有稳定性。向水中投加药剂,使颗粒失去稳定性而形成更微小的颗粒,而后这些均匀分散的微小颗粒再进一步形成较大的颗粒,从液体中脱离出来,这个过程称为凝聚，凝聚出的油漆类污物，密度大的沉淀在循环水池的底部，形成漆泥，密度较小的，以团絮状漂浮于水面，通常称为漆渣。

涂装废水中微粒的充分絮凝过程需要一定的时间，一般不宜小于10分钟，所以在喷漆室的水沟和循环水池设计时，要保证洗涤水从集水坑流出，经排水沟流入循环水池，最终进入循环水泵吸口的总时间不宜小于10分钟。在设置循环水池时，除了要满足容积的要求，还要设置相应的导流坝，使水在池内均匀的、有组织的流动，增强絮凝除污效果。在水泵吸口处设有过滤网滤掉漆泥和漆渣，除污后的水由水泵送入喷漆室重新使用。漂浮在水面的漆渣一般采用人工打捞的方式收集，沉淀的漆泥则在循环水池清池时定期清理。

（二）后续处理

循环水在长期（一般15～30天）使用后，随着污染物浓度不断的增加，特别是仅靠在循环水池里单纯混凝法不能去除的有害成分的增加，循环水将逐渐失去捕集过喷漆雾的洗涤功能，这时则需要更换循环水，一般要清空循环水池，一次性将废水打入厂区或车间设置的废水处理站，进行最终的后续处理。

涂装废水在污水处理站内一般采用物化法进行处理。废水物理化学处理法是废水处理方法的一种。系运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。它是由物理方法和化学方法组成的废水处理系统，或是包括物理过程和化学过程的若干单项处理方法，如浮选、沉淀、吹脱、结晶、吸附、萃取、电解、电渗析、离子交换、反渗透等。针对机床涂装废水的特点，常用的物化处理主要采用如下方法流程。

1.废水首先进入污水处理站的调节池，因机床涂装废水为定期排放，平时不排放，需排放时短时排放量很大，且废水浓度也会存在较大差异，调节池主要起到缓存废水、平衡废水浓度及初步沉淀固体物的作用。经过调节后，水进入沉淀池。

2.废水进入沉淀池，继续进行自然沉降，使大颗粒固形物沉降在池底部，小颗粒悬浮物和胶体颗粒溶在水中。池底沉淀出的固体物质，需定期处理，污泥进入脱水机进行压渣处理，滤液用水泵输送回到沉淀池；同时由于部分油污漂浮在水面上，一般可采用斜板式隔油法将油水有效分离，从沉淀池中分离出来的油状物定期运走。

3.经过沉降和隔油处理后的废水进入中和池，调节pH值，以利进一步处理。经过以上处理后的水样，悬浮物含量大为减少，大颗粒固形物留在池底，水中含有部分乳化油，小颗粒悬浮物和胶体颗粒。

4.接着用泵送入溶气气浮系统，先进入溶气罐，通入空气，使罐内保持一定压力（工作压力），同时仍需加入无机絮凝剂，使固液气三相进行充分混合，增强有机物的有效絮凝。从溶气罐出来废水，送入气浮罐，无压敞口，同时再加入有机高分子絮凝剂，使之形成团状絮凝体，产生的泥渣由刮渣机收集到污泥浓缩罐，浓缩后，污泥进入脱水机进行压渣处理，滤液用水泵输送返回到沉淀池进行重新处理。废水经过溶气气浮系统处理后，大部分COD可被去除，油与悬浮物已经过有效处理，污染物已大为减少。

5.气浮罐出水进入缓冲罐，再用泵提升进入过滤罐（一般包含砂滤和活性炭吸附工序），经过滤后，去除水中残余悬浮物。过滤罐在长期使用后，需要进行反冲洗；反冲洗采用设时自动反冲洗系统，反冲洗水使用缓冲罐中水。

通过上述处理工序，处理后废水水质达到：COD＜150mg/L，SS＜100mg/L，PH值6～9，油＜10mg/L，P＜1mg/L，N-NH3＜2mg/L，满足工业废水二级排放标准，可直接排入市政排污管网或进行综合回收利用。