浅谈汽车厂涂装废水处理

田军

（合肥长安汽车有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

废水是指水质本身污染物含量超过出了一定的标准，导致该物质所在水体超出自我净化范围，进一步导致水体本身相关的化学特性、物理特性及生物及放射性等方面的特性发生显著改变，对自然生态环境造成破坏，对人体健康以及生存生活环境造成威胁。汽车的涂装是汽车四大工艺制造过程中产生废水量最多、污染最严重的环节，涂装废水含有环氧树脂、醇酸树脂、颜料、填料、重金属离子（镍离子、锌离子等）、PO43-等污染物，无法进行直接排放，需要根据污染物含量不同，对废水进行进一步处置，达标后排放。汽车涂装废水的处理已成为整车制造厂一大课题。

1 涂装废水的特点

涂装工艺车间生产、槽液维护过程中产生的废水，基本包括以下3 类：①前处理表调工序废水、磷化工序废水、水洗槽更更新产生的废液等。②除油脱脂废水、电泳及后水洗工序工艺倒槽、定期更换产生的电泳液。③喷漆废水以及循环水槽倒槽产生的废水。另外废水处理还包含生活污水的处理。

各不同环节产生的废水污染含量不同，表调磷化废水主要含有重金属镍离子（Ni2+，20～30mg/L）、磷酸盐（PO43-，200～400mg/L）；脱脂、电泳、喷漆废水主要含有COD（200～400mg/L）和少量PO43-；生活污水主要包含氨氮物质（35mg/L）和PO43-。

2 涂装废水处理工艺研究

2.1 磷化、表调污水预处理

磷化、表调废水含有大量磷酸盐和重金属Ni 离子，必须要单独预处理。磷化、表调清洗污水泵入涂装车间预处理间磷化表调污水调节池，然后进入三联反应槽。

化学沉淀法，根据化学方法中的复分解反应原理，用某些易溶于水的化学物质逐渐加入废水中，使其与废水中的相关污染离子发生化学反应，生成不溶或者溶解度较低的化合物，使其生产沉淀物，将其从废水中固液分离的处理方法。表调、磷化废水中加入石灰和碱，将pH 调整在碱性范围内（pH 控制在10.5～11），钙离子和废水中磷酸盐首先生成磷酸钙等物质，再次调整pH，随着碱性增强，磷酸钙、氢氧化镍的溶解度不断下降，直至从水中析出，从而去除废水中的磷酸盐及重金属Ni 离子等。

高分子混凝法，属于化学混凝法（另外还有无机混凝法如PAC、有机混凝法），原理是向废水中加入高分子混凝剂，破坏胶体物质的均一性和稳定性，使其相互作用，凝聚成大分子混合物，并进一步形成絮状物，沉淀后固液分离。向废水中加入适量的高分子絮凝剂PAM，由于胶体颗粒间的相互引力大于排斥力，且引力足以克服分子之间的排斥力，使分散、均匀的胶体迅速聚合，形成絮凝体在沉淀装置中沉淀[1]。待絮状固体物沉降后，通过污泥泵将磷化污泥泵入污泥槽进行排出处理，污泥现场压滤脱水后含水率≤80%，且泥饼成型，可收集盛装；磷化废水沉淀装置的出水自流进入磷化检测水箱，合格的废水排入涂装综合污水调节池进一步处理。

2.2 脱脂、电泳、喷漆废水预处理

脱脂废水、电泳废液、喷漆废水主要含有高分子树脂[2]、稳定剂、颜料、基料等在高分子表面活性剂以及各种分散剂、不间断循环的作用下，胶体处于运动状态，均匀地分散于水溶液中可稳定存在。在胶体溶液中，用高分子无机盐及其聚合物如PAC（聚合氯化铝）等混凝废水中，可形成带有正电荷的基团絮状体，对水中亚稳定状态的胶体、添加剂、颜填料等，起到吸附、沉降作用，然后使用高分子阴离子对以上再次聚集成泥。基于以上，经过多次反复调试，一次反应难达到处理效果，一般选用连续处理方式：混凝沉淀和混凝气浮。

混凝装置沉淀法原理，废水比其中的被沉淀物质物密度小的原理，其重力大于浮力，沉着于液体底部的原理，通过泵体抽水，达到固体和液体分离，其作用一般在其他反应前进行，以达到减轻后续工序的处理负荷。综合废水混凝装置沉淀，采用三级反应槽，第一级通过NaOH 调整pH 至10～10.5，第二级通过加入SPFS（聚合硫酸铁）进行沉降，第三级通过加入混凝剂PAM（聚丙烯酰胺阴离子），去除部分磷酸盐、COD 以及水体色度；完全反应后，沉淀物进入池底部，后续进行除泥。过程中观察矾花生成状态（片状矾花、易沉降）；SPFS 过量出水泛红，SPFS 过少会导致沉淀池出水浑浊。

混凝装置气浮法，又称气泡浮上法，属于浮上法的一种（另外还有自然浮上法、药剂浮选法），通过人工措施，使固体/液体颗粒于气泡结合，形成颗粒-气泡复合体，其密度小于周围液体，作用力的合力使复合体上升，并集中在液体表面被清除。气浮槽采用部分回流式溶气气浮设备，溶气采用多相气、液混合泵，释气直径20～30μm，释气效率99%以上。在最佳工况的条件下全自动运行。气浮槽底部设排泥斗和排泥阀，一般配有可调节的释放器，内表面防腐及面漆防腐要求同设备防腐处理要求。综合废水混凝装置气浮，采用二级三格反应槽，一级加入NaOH 调节pH 至8.5～9，二级第一格加入PAC（聚合氯化铝），二级第二格加入PAM 进行沉降，去除颜填料以及一级反应残余物等物质，其中COD去除率为20%～25%。

2.3 生化反应

废水生物处理，微生物通过自身生理功能（如新陈代谢），将废水中的COD 物质分解并转化成稳定的无机物的过程。经过预处理的水质，与工厂办公区域、员工宿舍等排放的污水进行混合，并进行微生物降解、氧化等处理，达标后可排放。

过滤处理：废水中的少许固体物质、悬浮物，可能堵塞管道、损坏抽水设备，因此生活废水需要预先过滤，将固体及粗大的悬浮物截留、压干、外运，液体继续进行下一步处理。

生活污水中含氮、磷及有机物质物质及其他悬浮废弃物，先经过格栅井进行处理，将污水中固体废物进行过滤固液分离。

厌氧活性污泥，是厌氧生物法的一种（另外还有厌氧生物膜和综合法），在极度缺氧/无氧环境下利用厌氧细菌，分解有机物的一种方法用于处理有机成分为主的废水。污水经过细菌所在的污泥层和填料层，污泥、填料对有机COD 进行吸附、絮凝，同时去除COD 和悬浮物，其中的厌氧细菌通过新陈代谢，将固体状态的大分子和不易降解的有机物降解为生物可降解的小分子碳氢化合物[3]酸、淳、醛，然后在脱氢细菌作用下进行脱氢处理产生乙酸。

接触氧化法：一般由槽体、填料、曝气装置组成，在曝气池内填充串装的软性填料、半软性填料及硬性填料等，组成附着微生物的生物膜[4]，有较高的净化能力和多种净化功能，蜂窝斜管填料在预组装时每片之间需焊接牢固，池内组合时需将各组拼焊在一起，并系牢固定，安装完成后，表面平整无扭曲歪斜；填料底部预设置鼓风机，池内预铺设曝气管，安装完成后调试，先进清水至淹没30～50cm，开启风机进行检查，需曝气均匀，无翻滚浪花；通过间隙式曝气，将空气中的氧气通入废水中；另外空气密度较小，自池子底部而上与待处理的废水结合，包含气泡的废水通过浮力通过生物膜到达水面，空气逃逸至大气中，废水在重力作用下，流回池子中再次循环。活性污泥附在填料表面，填料由安装绳上下系牢，每组排列均匀，数量一致，不会被水冲散。气浮过程生物膜直接受到水流强烈搅动，与上升气流中的氧气结合，不断更新，不断提升了净化效果。在此过程中，废水中的小分子有机物质，在有氧环境下，通过接触好氧池内微生物细菌，再次分解污水中的有机物，以及氨氮化合物的硝化作用。接触氧化池的废水，由于包含一定量的微生物，进入二沉池后，通过重力沉降作用，去除其中携带的生物膜等悬浮物，流入深度除磷间，进行深度除磷后达标排放。

3 运行关键控制

3.1 改抓关键环节到全过程管理

从进废水进入处理站到排出合格的水，每个工艺环节、步骤涉及关键参数，都要以记录表的形式进行细化、点检。所有过程加药必须根据化验结果计算加药量，且加药过程必须受控，加药泵要求AUTO/OFF/MANUAL 自动状态下与所在系统中的反应槽搅拌机联锁，当加药箱液位下降至0.3m（按药箱内底计算）时停泵，并发出低液位报警信号。

预处理环节的水量流量大小、阀门开度、调节的调配池、沉淀池的泥水分离，生化过程水解酸化池有机物降解酸化、氧化接触池进一步分解、二沉池泥水分离及活性污泥回流等所有步骤操作要明确，制作可用的作业指导书。

为了确保废水处理的有效性和准确性，作业指导书内作业参数要明确、精细、客量化，以提升处理效果最大化，所有环节中每一个步骤严格按照标准执行，以工艺提升作为水质全面达标的最大保障前提。

在各工序控制效果完好的情况下，根据进水瞬时水质水量的变化及化验数据，计算出理论数据，做好整体调整：调节池水量调节、沉淀池排泥时间、输送流量的合理控制、好氧池的曝气量、曝气频次，二沉池活性污泥的回流量、物化污泥排放时间调整等，一系列的管理参数均要及时管控，根据来水水质状况，做到处理的精益化，提升处理效益。

3.2 应急事故池的设置及事故演练

应急事故水池容量应根据发生事故的设备最大容量（4h 生产各工序产生的废水总容量）、事故时消防用水量及可能进入应急事故水池的降水量等因素综合确定。事故排放池结构一般包含以下，地下式钢筋混凝土内衬耐酸碱FRP 防腐，事故排放池空气搅拌系统、不锈钢潜水排污泵、远传液位计、电磁流量计。废水处理站的关键易损坏设备均须配备备用设备，污水设备设施应定期维护保养，关键零配件和易损件车间要有备件，确保损坏的污水处理设备能在2h 内修复，并恢复正常运行。故障恢复后，各调节池内污水必须经过化验后方可进行处理，各出水口第一时间进行化验，保证污水达标排放。

废水处理事故演练风险分析：污水处理站正常生产期间，设备突发故障，污水超标排放，影响厂区周边环境，造成环境污染事故。组织机构一般由应急指挥组、设备维修组、污水处理应急组组成。应急指挥组一般由职能人员及主题单位领导组成，在发生事故第一时间通知环保部门，负责污水处理站现场应急指挥，协调相关厂家处理解决现场问题，以及日常组织污水处理所需各种培训，提高员工工作能力。设备维修应急小组负责检查现场设备故障，及时进行设备抢修，尽快恢复现场设备正常，制定设备点检规范、储备易损设备备件、备用设备。污水处理应急小组负责污水站备用设备的切换，各进水出水阀门的转换，保证应急物资的使用，使不达标污水尽可能留在厂区内。

3.3 二沉池实时监控

二沉池是污水排放最后的堡垒，务必不能出现翻泥状态，否则会导致总排口取样含有污泥颗粒，导致各项指标干扰而超标。翻泥出现的原因及预防措施一般有如下几种。当来水中存在某些特殊有毒物质，降低了污泥的沉降性能甚至破坏了污泥絮体使其悬浮、漂浮，应检测来水成分，及时关闭来水。因加面肥、葡萄糖等不及时或者量少，导致生化污泥缺乏必须营养，导致污泥活性下降，沉降性能不良。进水流量超过工艺范围，水流过激导致二沉池沉淀作用下降，超出其沉降阈值，应及时控制进水水量。达到清淤标准，未及时清理淤泥，导致二沉池底部沉积泥层过高；污泥在二沉池停留时间、条件适宜，反硝化细菌将硝酸盐分解成NH3和N2，在气体向上浮出水面时，污泥混合气体上浮，使污泥沉降性降低。

4 运行效果

运行表明，系统运行稳定，工艺处理效果好，处理后的出水pH 稳定在6～9，COD 小于330mg/L，PO43-≤0.4mg/L，NH7-N 含量≤15mg/L，重金属Ni2+≤1mg/L，达到《污水综合排放标准》中的一级排放标准。

5 结语

汽车涂装制造过程中的废水环氧树脂、醇酸树脂、重金属离子具有波动大、有机物含量高、难以生化处理等特点，通过本文中提到的几种方法，磷化表调废水通过预处理，加入石灰和碱、PAM 三级反应进行沉降，去除大量磷酸盐及重金属；喷漆、脱脂预处理通过二次连续反应，混凝过程加入碱PAM、SPSF，气浮过程加入碱、PAM、PAC 对COD、磷进行去除；生化过程通过水解酸化将生活污水有机大分子、氨氮进行分解，再通过接触氧化过程进一步分解，有效降解水中污染物，通过深度除磷，达标排放。

在运行控制阶段，改抓关键环节到全过程管理，做到精益化管理；通过应急事故池的设置及事故演练，降低排放事故发生率；二沉池是污水排放最后的堡垒，通过加强二沉池巡视及管理，杜绝二沉池翻泥，减少对在线监控设备取样的干扰。

采用磷化废水、脱脂喷漆废水各自先进行预处理，后混合在进行生化相结合的工艺方法，跟其他方法相比，具有稳定性搞、成本低等特点，有效解决了汽车涂装废水污染排放的问题，具有较好的社会效益和环境效益、经济效益。