汽车制造业涂装废水处理
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摘要：针对汽车制造业涂装废水处理，采用混凝、沉淀、气浮、Fenton氧化以及石英砂和活性碳过滤等工艺对涂装废水进行处理， CODCr去除率大于80%，实际运行表明，该工艺在技术是合理可行的。
关键词：涂装废水；混凝；沉淀；气浮； Fenton氧化；砂滤。
汽车制造工艺主要为冲压、焊接、涂装、总装等四大工艺，其中涂装过程中产生的废水排放是汽车制造业主要废水，涂装工序是汽车制造全过程中水污染最为严重的工序，涂装废水含有树脂、重金属离子，石油类、PO43-、有机溶剂等污染物，CODCr值高。对此类废水，传统的方法是对混合废水进行混凝处理，治理效果不理想，出水水质不稳定。
一、废水的来源和主要污染物
涂装生产一般包括下列工艺过程：
车身→预清理→脱脂→水洗→表调→磷化→水洗→电泳底漆→水洗→电泳底漆烘干→PVC底涂→打磨→喷涂中漆→中涂漆烘干→打磨→喷涂面漆→面漆烘干→涂罩光漆→罩光漆烘干→检查。
在上述工艺过程中，主要在预清理、脱脂及脱脂水洗、表调、磷化及磷化水洗、电泳底漆及水洗、喷涂中漆、面漆、罩光漆等过程中产生废水。
车间排放的废水分为连续排放的清洗水和间歇排放的废槽液。连续排放废水主要来自于前处理工序的后喷淋、浸渍槽的溢流废水等，相对间歇排放废水，其浓度低、总排放水量大。间歇排放废水主要来源于前处理槽的倒槽废液、喷漆工段排放的废液等，废水浓度高，一次排放量大。浓度较高的废液有相对稳定的排放周期，在处理过程中，根据每种废液的处理周期分批排入对应的废液槽，以达到均质，即：脱脂废液排入脱脂废液槽，电泳废液排入电泳废液槽，表调、磷化废液排入表调、磷化废液槽。连续排放和间歇排放的废水质分别如表1和表2所示。
本工程设计处理水量40m3/h，各工艺过程的水质如下：
表1连续排放废水的水质
二、涂装废水处理工艺设计
1、工艺流程选择
涂装废水中，油、高分子树脂、颜料、粉剂、磷酸盐等在表面活性剂及各种助剂的作用下，以胶体的形式稳定地分散在水溶液中。通过投加化学药剂来破坏胶体的细微悬浮颗粒在水中形成的稳定体系，使其聚集成有明显沉淀性能的絮凝体，然后形成沉淀或浮渣加以除去。
在废水中加入一定量的无机絮凝剂后，它们可中和乳化油或高分子树脂的电位，压缩双电层，胶粒碰撞促进凝集，完成脱稳过程，形成细小密实的絮凝物。这样可使涂装废水中的金属离子和磷酸根离子在碱性条件下生成的固体小颗粒形成沉淀物。
Fenton氧化，通过Fenton试剂（H2O2+FeSO4）对电泳废水、脱脂废水和漆雾废水中的难降解物质氧化分解，使其中的有机物氧化分解，CODCr去除效率约在30%左右。
重金属离子和磷酸盐中，由于Ni2+生成Ni(OH)2沉淀以及PO43-生成Ca3 (PO4) 2沉淀的最佳pH值是10以上；而Zn2+生成氢氧化物沉淀的最佳pH值范围是8.5～9.5，pH过高会形成ZnO22－而溶解。所以要分二级混凝反应以分别去除Ni2+，PO43-和Zn2+ ，这样既可以用沉淀池来去除比重较大的重金属化合物沉淀，又可以用气浮池来去除比重较轻的有机物等。
根据不同废水水质和排放规律，采取物化处理单元采取分别处理的方式。电泳废水、漆雾废水和脱脂废水主要采用以化学脱稳+混凝+凝集+气浮+Fenton氧化+二次凝集+气浮为核心的处理工艺；表调、磷化废水主要采用以混凝+凝集+沉淀为核心的处理工艺。物化处理后的废水合并后进行再中和+石英砂过滤+活性碳过滤为核心工艺的处理，以保证达标排放。
2、设计指标
处理水中的重金属指标达到国家标准《污水综合排放标准》（GB8978-1996）规定的第一类污染物排放标准，CODCr及其它污染物排放指标按三级标准执行，并考虑污染物排放总量控制情况。具体数值如下：
3、处理过程
生产过程中产生废水分别排入各自的调节水池中。几种废水在各自的废水池中经过几个小时的停留，池底部设有穿孔管进行鼓风曝气，气泡搅动使得废水充分混合均匀，以达到均质均量的目的。
表调、磷化废水依次经过混凝反应槽、pH调整槽和凝集反应槽，在pH控制器的作用下，分别自动投加三氯化铁、氢氧化钙、PAM等药剂，利用絮凝剂的吸附架桥作用来快速去除废水中的污染物，使废水中的污染物以絮体的状态被分离出来。完成凝集反应后的废水进入快速高效沉淀槽，进行固液分离。
在阴极电泳废水中含有大量高分子有机物，CODCr值很高，还含大量电泳渣，这些物质在水中呈细小悬浮物或呈负电性的胶体状。电泳废水首先进入电泳废水调整槽、在pH控制器的作用下向其中投加氢氧化钙，以完成胶体粒子的脱稳。之后，在pH控制器的作用下，分别自动投加三氯化铁、氢氧化钙、PAM等药剂。化学混凝处理后，废水进入气浮槽，进行固液分离，气浮槽出水进入Fenton氧化处理系统，做进一步处理。
Fenton氧化反应可用将电泳废水、脱脂废水和漆雾废水中的难降解物质氧化分解掉，进一步保证出水CODCr达标。Fenton试剂具有很强的氧化能力，当pH值较低时（控制在3左右），H2O2被Fe2+催化分解生成羟基自由基（•OH），并引发更多的其他自由基，从而引发一系列的链反应。通过具有极强的氧化能力的•OH与有机物的反应，使废水中的难降解有机物发生部分氧化、使废水中的有机物C―C键断裂，最终分解成H2O、CO2等，使CODCr降低。
完成Fenton氧化后，废水再次进行一次化学混凝处理，将Fenton氧化后的产物变为絮体状浮渣分离出来。
再中和槽内的水经过pH调整后溢流进入中间水槽，并由过滤泵加压后进入石英砂过滤塔和活性碳过滤塔进行深程度处理后排放。
三、处理效果分析
该项目自建成运行后，处理效果稳定，通过对该厂的监测数据分析汇总，监测时间为3天，每天取样12次（1小时取样一次，包括废水处理装置进口和出口），监测结果如下表，表中所列为该厂废水处理站日常分析数据。
表3 废水处理设施总排口监测数据
由上表可以看出，经处理后的废水能达到工程设计指标。
四、结论
本工艺采用混凝沉淀、混凝气浮、Fenton氧化、砂滤等工艺对汽车涂装废水进行处理在技术和经济上是合理可行的。实际运行结果证明，此工艺对重金属、SS、石油类的去除效率超过90%，对CODCr的去除率大于80%。
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