浅谈汽车行业涂装废水金属离子的去除工艺

王立东

中持水务股份有限公司 北京 100000

近年来，国内汽车制造行业飞速发展，汽车行业的生产过程中，车身本体及其零部件的涂装过程产生的废水是汽车生产过程中废水的主要源头[1]。

1 废水来源

涂装车间废水主要来自涂装前处理区域、电泳区域的所有废水、喷漆工位以及喷漆室空调等区域的全部污水（少量）。涂装车间在生产过程中产生磷化废水、电泳废水和酸碱废水。其中磷化废水中含有较高浓度的镍离子、锌离子、锰离子、磷酸根等污染物，电泳废水中含有较高浓度的悬浮物、有机物等污染物，酸碱废水含有较高浓度的酸碱物质、悬浮物、有机物等污染物。这些废水必需经过相应的处理设施去除废水中大部分重金属离子、磷酸根离子、悬浮物、有机物并调节废水pH值后，达到出水达到到GB8978-1996《污水综合排放标准》Ⅱ类三级排放标准，才能排入污水管网。

2 废水水质情况

汽车涂装车间产生的工业废水包括磷化、电泳、酸碱废水及生活污水，三种工业废水主要特点都是：水质复杂、水质水量变化大、污染物种类多、浓度高[2]。但不同种类的废水又有各种的特点。

2.1 磷化废水

磷化废水来源于涂装车间的磷化工艺段，包含污染物浓度较高的磷化倒槽液、洗槽液以及浓度较低的连续流清洗水等，其主要污染物是Ni2+、Zn2+、Mn2+、Al3+等重金属离子以及F-、PO43-等非金属盐离子，pH值在4-6之间呈酸性。

磷化废水中重金属污染物对环境有着较大的危害，特别是其中的Ni2+是国家一类控制的污染物，其能在环境和动植物体内长期存在并累积，对环境有着长期严重的影响，必需单独处理严格控制排放浓度，并且验收取样必需在车间或车间处理设施排口取样，在没达标前严禁与其它污水混合[3]。

2.2 电泳废水

电泳废水主要来自涂装车间电泳区域的槽体清洗、车身清洗、滑橇清洗、地面清洗等含电泳漆的废水，以及电泳阳极液、槽体溢流、电泳漆渗漏等状况下排出的含漆废液。

电泳废水的主要成分为高分子水溶性树脂类物质，含有部分有机溶剂、颜料、无机盐添加剂，成分较为复杂，且随着生产的进行，水质水量的波动性较大。

2.3 酸碱废水

酸碱废水来源于经过陶瓷膜超滤除去绝大部分矿物油的脱脂废水、纯水制备区排放的各种反洗水和离子交换再生液等、污水站内地坑排水、涂装车间空调冷凝水、以及涂装车间其它区域排放的污染物浓度较低且不含重金属等特殊污染物的来水。

酸碱废水的主要特点是来源较多，除预处理后的脱脂水外其它来水整体的污染物浓度较低。

3 汽车废水处理工艺

目前国内大型汽车制造企业汽车废水的工艺流程如下：

4 汽车废水金属离子去除工艺

汽车涂装废水中含有较多的金属离子，项目上的建设及运营经验，来水中的金属离子主要有：Ni2+、Zn2+、Al3+、Mn2+等，其中Ni2+为国家一类控制的污染物。现在去除这四种金属离子常用的工艺方法有反渗透法、离子交换法和氢氧化物沉淀法三种。

4.1 反渗透法

图1 工艺流程

此法的原理是利用反渗透膜能让水分子通过但不能让离子有机物等物质通过的特性，利用高压让水分子透过反渗透膜成为含有极低离子浓度的产水，而金属离子不能通过反渗透膜而被截留在浓水一侧，最后同浓水一起排出。

反渗透法的优点是去除率极高且较为稳定，产水中的金属离子、有机物等成分的浓度极低，接近于纯水；

反渗透法的缺点主要有两个，一是需要对原水进行极为严格的预处理，去除原水中的悬浮物、胶体以及能污染膜的物质，保证膜通量及效率并防止膜损伤；二是浓水中金属离子较高，依然不能排放需要进一步处理，最佳的办法是将浓水蒸发，浓缩耗能较高。

4.2 离子交换法

此法的原理是利用离子交换树脂将废水中需要去除的金属离子与树脂自带的H+或Na+进行交换，使这些金属离子转换到树脂内部，再通过树脂的再生转换到少量的树脂再生液中，从而从水中去除。

离子交换法的优点是去除率较高，出水中的金属离子浓度极低。

离子交换树脂的缺点主要有三个，一是需要进行预处理，去除水中的悬浮物；二是污水中杂质及离子种类较多，会干扰交换进行；三是再生液的处理较为麻烦。

4.3 氢氧化物沉淀法

此法的原理是利用这些金属离子与OH-离子反应生成难溶于水的氢氧化物，然后再通过沉淀将金属离子从水中转移到污泥中去，然后再对污泥进行处理。其化学反应方程式为：

Ni2++OH-→Ni(OH)2↓

Zn2++OH-→Zn(OH)2↓

Al3++OH-→Al(OH)3↓

Mn2++OH-→Zn(OH)2↓

氢氧化物沉淀法的主要优点是设备及操作均较为简单。

氢氧化物沉淀法的主要缺点有：需要时时调整加药量，处理效果不稳定，处理出水中金属离子浓度较上两种方法都高；产泥量大。

5 结语

（1）磷化废水中重金属镍为国家一类控制污染物，含镍废水必须单独处理后才可与其他废水混合排放，采取磷化废水单独预处理的方式，可以有效控制和去除镍，从而减少对环境危害。采用氢氧化物沉淀法进行处理是一种最常用的方法相对其他处理方法，处理设备及操作均较为简单，实际运行成本较低。

（2）反渗透方法的金属离子去除率最高，离子交换法次之，氢氧化物较以上两种方法要差，但是氢氧化物沉淀法处理高浓度金属离子汽车废水的成本最低，在目前汽车行业废水处理过程中应用最普遍。