本工程設(shè)計處理水量60m3/h。
油漆車間排放的廢水分為間歇排放的廢槽液和連續(xù)排放的清洗水。
間歇排放廢水主要來源于前處理槽的倒槽廢液、噴漆工段排放的廢液等，廢水濃度高，一次排放量大，水質(zhì)如表1所示。
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CODCr
mg/L |
Oil
mg/L |
PO43-
mg/L |
Zn2+
mg/L |
Ni2+
mg/L |
Cd2+
mg/L |
碳黑
mg/L |
pH |
其它 |
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預(yù)脫脂槽、脫脂槽廢槽液、后噴淋、浸漬槽廢槽液 |
2500~
4000 |
300~
950 |
250~400 |
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9.5~11 |
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表調(diào)槽廢槽液 |
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15~30 |
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8.5~10.5 |
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磷化槽廢槽液、后噴淋、浸漬槽廢槽液 |
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400~600 |
100~150 |
20~30 |
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6 |
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鈍化槽廢槽液、后噴淋、浸漬槽廢槽液 |
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50~100 |
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1~3 |
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4~5 |
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電泳廢槽液 |
3000~
20000 |
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81 |
7~9 |
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中涂、面漆噴漆室水槽廢液 |
3000 |
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5~6 |
漆渣 |
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連續(xù)排放廢水主要來自于前處理工序的后噴淋、浸漬槽的溢流廢水等，相對間歇排放廢水，其濃度低、總排放水量大，其水質(zhì)如表2所示。
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CODCr
mg/L |
Oil
mg/L |
PO43-
mg/L |
Zn2+
mg/L |
Ni2+
mg/L |
Cd2+
mg/L |
碳黑
mg/L |
pH |
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脫脂后沖洗廢水 |
300 |
25 |
10~20 |
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7~8 |
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磷化后沖洗廢水 |
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20~30 |
12 |
8 |
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6 |
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鈍化后沖洗廢水 |
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10~15 |
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0.1 |
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5~6 |
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DI水噴淋槽噴淋廢水 |
3900 |
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1~3 |
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4 |
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循環(huán)去離子清洗廢水 |
400 |
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6 |
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自泳后水洗溢流廢水 |
100~1000 |
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8 |
7~9 |
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2．涂裝廢水處理工藝設(shè)計
汽車涂裝廢水處理工藝的關(guān)鍵之一在于合理的清濁分質(zhì)。對部分難處理或影響后續(xù)處理的廢水，根據(jù)其性質(zhì)和排放規(guī)律，先進(jìn)行間歇的預(yù)處理，再和其它廢水集中連續(xù)處理，這樣不僅可以取得較好的和穩(wěn)定的處理效果，而且在經(jīng)濟上也合理可行。
2.1 涂裝廢水處理工藝流程
涂裝廢水處理工藝流程如圖1所示。
2.2 間歇預(yù)處理
2.2.1 脫脂廢液
對脫脂廢液采用酸化法進(jìn)行破乳預(yù)處理，向脫脂廢液中投加無機酸將pH調(diào)至2～3，使乳化劑中的高級脂肪酸皂析出脂肪酸，這些高級脂肪酸不溶于水而溶于油，從而使脫脂廢液破乳析油。
另外，加酸后使脫脂廢液中的陰離子表面活性劑在酸性溶液中易分解而失去穩(wěn)定性，失去了原有的親油和親水的平衡，從而達(dá)到破乳。經(jīng)預(yù)處理后CODCr從2500～4000mg/L降低到1500～2400mg/L，去除率在40%左右；而含油量從300～950 mg/L降至50～70 mg/L，去除率高達(dá)90%～95%。
2.2.2 電泳廢液
在陰極電泳廢水中含有大量高分子有機物，CODCr*高可達(dá)20000mg/L，還含大量電泳渣，這些物質(zhì)在水中呈細(xì)小懸浮物或呈負(fù)電性的膠體狀。處理中加入適當(dāng)?shù)年栯x子型聚丙烯酰胺（PAM）和聚合氯化鋁（PAC）作混凝劑，利用絮凝劑的吸附架橋作用來快速去除廢水中的污染物。電泳廢液在預(yù)處理時要求pH值在11～12之間，有較好的沉淀效果。反應(yīng)后的出水CODCr在2000 mg/L左右。
2.2.3 噴漆廢水
對噴漆廢水先采用Fenton試劑（H2O2+FeSO4）對其進(jìn)行預(yù)處理，使其中的有機物氧化分解，CODCr去除效率約在30%左右，再加入PAC和PAM對其進(jìn)行混凝沉淀，經(jīng)過此兩步處理，CODCr的總?cè)コ士蛇_(dá)到60%～80％，由3000～20000mg/L降至1200～4000mg/L。出水排入混合廢水調(diào)節(jié)池。
Fenton試劑具有很強的氧化能力，當(dāng)pH值較低時（控制在3左右），H2O2被Fe2+催化分解生成羥基自由基（•OH），并引發(fā)更多的其他自由基，從而引發(fā)一系列的鏈反應(yīng)[1]。通過具有極強的氧化能力的•OH與有機物的反應(yīng)，使廢水中的難降解有機物發(fā)生部分氧化、使廢水中的有機物C—C鍵斷裂，*終分解成H2O、CO2等，使CODCr降低。或者發(fā)生偶合或氧化，改變其電子云密度和結(jié)構(gòu)，形成分子量不太大的中間產(chǎn)物，從而改變它們的溶解性和混凝沉淀性。同時，F(xiàn)e2+被氧化生成Fe(OH)3在一定酸度下以膠體形態(tài)存在，具有凝聚、吸附性能，還可除去水中部分懸浮物和雜質(zhì)。出水通過后續(xù)的混凝沉淀進(jìn)一步去除污染物，以達(dá)到凈化的目的。
2.3 連續(xù)處理
經(jīng)預(yù)處理的各類廢水排入均和調(diào)節(jié)池中，與其它廢水混合后進(jìn)入連續(xù)處理流程。混合后的廢水CODCr約為700～900mg/L。連續(xù)處理分為二級：混凝沉淀和混凝氣浮。
在涂裝廢水中，油、高分子樹脂（環(huán)氧樹脂）、顏料（碳黑）、粉劑、磷酸鹽等在表面活性劑、溶劑及各種助劑的作用下，以膠體的形式穩(wěn)定地分散在水溶液中。可以靠投加化學(xué)藥劑來破壞膠體的細(xì)微懸浮顆粒在水中形成的穩(wěn)定體系，使其聚集成有明顯沉淀性能的絮凝體，然后形成沉淀或浮渣加以除去。
在廢水中加入一定量的無機絮凝劑后，它們可中和乳化油或高分子樹脂的電位，壓縮雙電層，膠粒碰撞促進(jìn)凝集，完成脫穩(wěn)過程，形成細(xì)小密實的絮凝物。這樣可使涂裝廢水中的金屬離子和磷酸根離子在堿性條件下生成的固體小顆粒形成沉淀物[4]。所以混凝處理可有效地去除汽車涂裝廢水中的油、高分子樹脂、顏料和粉劑。
重金屬離子和磷酸鹽中，由于Ni2+生成Ni(OH)2沉淀以及PO43-生成Ca3 (PO4) 2沉淀的*佳pH值是10以上；而Zn2+生成氫氧化物沉淀的*佳pH值范圍是8.5～9.5，pH過高會形成ZnO22－而溶解。所以要分二級混凝反應(yīng)以分別去除Ni2+，PO43-和Zn2+ 。同時，混凝反應(yīng)后的固液分離分別采用的是斜板沉淀池和氣浮池，這樣既可以用斜板沉淀池來去除比重較大的重金屬化合物沉淀，又可以用氣浮池來去除比重較輕的有機物等。
2.3.1 混凝沉淀
*級為混凝沉淀調(diào)節(jié)pH值為10～10.5。
反應(yīng)槽采用推流式反應(yīng)槽，分為三格。*格加堿將pH調(diào)高至10～10.5，加入CaCl2，第二格加FeSO4，第三格加混凝劑PAM，反應(yīng)后進(jìn)入斜板沉淀池進(jìn)行固液分離。三格停留時間分別為15min、15min、7.5min。斜板沉淀池表面負(fù)荷按2m3/m2•h設(shè)計。一級反應(yīng)CODCr去除率為50%～60%。圖2為一級反應(yīng)槽示意圖。
圖2 一級反應(yīng)槽示意圖
2.3.2 混凝氣浮
二級反應(yīng)的反應(yīng)槽，也采用推流式反應(yīng)槽，分為三格。*格加酸將pH回調(diào)至8.5～9，第二格加PAC，第三格加PAM，反應(yīng)后進(jìn)入氣浮池進(jìn)行固液分離。二級反應(yīng)槽三格停留時間分別為10min、10min、5min。氣浮池的溶氣水按處理水量的30%設(shè)計。二級反應(yīng)CODCr去除率為20%～25%，同時氣浮也去除了Zn2+和一部分的表面活性劑。
2.4 深度處理
深度處理采用砂濾和活性炭過濾。從運行情況看，經(jīng)砂濾后的出水即能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)（CODCr≤300mg/L）。砂濾裝置的過濾速度控制在10～12m3/（m2•h）。反沖洗水由監(jiān)測水箱中的水加壓后提供，反沖洗強度控制在16～18L/（m2•s）。
砂濾后的出水已能達(dá)到排放要求，因此，活性炭過濾只是一個應(yīng)急保證措施，一般情況下較少使用。
2.5 污泥處理
污泥處理的好壞，直接影響廢水處理站的運行。由于污泥含油量高，直接進(jìn)行壓濾效果較差，在污泥濃縮槽中加入Ca（OH）2，pH調(diào)整至10左右，能達(dá)到較好的壓濾效果。污泥含水率經(jīng)板框壓濾機后可由99%下降至75%～80%。
2.6 連續(xù)處理去除率分析
連續(xù)處理過程去除率如表3所示。
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出水位置 |
CODCr去除率 |
|
斜板沉淀池出口 |
50%～60% |
|
氣浮池出口 |
20%～25% |
|
砂濾出口 |
15% |
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3處理效果分析
該工程自2002年運行至今，處理效果穩(wěn)定，表4為上海市環(huán)境監(jiān)測中心2004年對該廠的監(jiān)測分析報告數(shù)據(jù)匯總。監(jiān)測時間為3天，每天取樣12次（1小時取樣一次，包括廢水處理裝置進(jìn)口和出口）。
監(jiān)測
項目 |
廢水處理裝置進(jìn)口* |
廢水處理裝置出口 |
上海市《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31/199–1997） |
|
濃度*小值(mg/L) |
濃度*大值(mg/L) |
濃度平均值(mg/L) |
濃度*小值(mg/L) |
濃度*大值(mg/L) |
濃度平均值(mg/L) |
|
pH |
6.94 |
8.96 |
8.32 |
7.57 |
8.85 |
7.8 |
6~9 |
|
|
CODCr |
434 |
759 |
625 |
73 |
132 |
115.6 |
300 |
三級標(biāo)準(zhǔn) |
|
SS |
93 |
351 |
204 |
21 |
145 |
29 |
350 |
三級標(biāo)準(zhǔn) |
|
BOD5 |
36 |
145 |
87 |
4 |
83 |
16.9 |
150 |
三級標(biāo)準(zhǔn) |
|
Oil |
2.6 |
11.5 |
5.1 |
0.1 |
0.9 |
0.6 |
10 |
二級標(biāo)準(zhǔn) |
|
Zn2+** |
- |
- |
- |
0.02 |
1.6 |
0.09 |
4.0 |
二級標(biāo)準(zhǔn) |
|
Mn2+** |
- |
- |
- |
0.05 |
0.26 |
0.16 |
5.0 |
二級標(biāo)準(zhǔn) |
|
Ni2+** |
- |
- |
- |
ND |
0.18 |
0.09 |
1.0 |
*類污染物排放標(biāo)準(zhǔn) |
|
苯 |
ND |
ND |
ND |
ND |
ND |
ND |
0.2 |
二級標(biāo)準(zhǔn) |
|
甲苯 |
ND |
ND |
ND |
ND |
ND |
ND |
0.2 |
二級標(biāo)準(zhǔn) |
|
二甲苯 |
ND |
ND |
ND |
ND |
ND |
ND |
0.6 |
二級標(biāo)準(zhǔn) |
|
*廢水處理裝置進(jìn)口指連續(xù)處理裝置進(jìn)口。
** Zn2+、Mn2+、Ni2+本次監(jiān)測未分析，表中所列為該廠廢水處理站日常分析數(shù)據(jù)。
由上表可以看出，經(jīng)處理后的廢水以上海市《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31/199—1997）進(jìn)行評價，其中CODCr、BOD5、SS按三級標(biāo)準(zhǔn)評價（廢水處理后排入安亭水質(zhì)凈化廠），其余采用二級標(biāo)準(zhǔn)及*類污染物*高允許排放濃度，均能達(dá)到工程設(shè)計指標(biāo)。
目前，處理裝置運行穩(wěn)定，出水均能達(dá)標(biāo)。
4．技術(shù)經(jīng)濟分析
工程造價和運行費用是人們在選用處理方法時所必須考慮和關(guān)心的問題。本工程采用分質(zhì)處理后，與一般的集中物化處理比較，節(jié)省了加藥量，污泥產(chǎn)量也有所減少，在一定程度上減少了運行費用，更重要的是保證了出水水質(zhì)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。本項目的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)見表5。
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總投資/萬元 |
單位體積污水投資/萬元 |
年運行費用/萬元 |
單位體積污水處理費/元/m3 |
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800 |
1.11 |
30 |
1.67 |
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5．結(jié)論
1、本工程采用分質(zhì)處理、混凝沉淀、混凝氣浮、砂濾等工藝對汽車涂裝廢水進(jìn)行處理在技術(shù)和經(jīng)濟上是合理可行的。實際運行結(jié)果證明，此工藝對重金屬、SS、Oil的去除效率超過90%，對CODCr的去除率大于80%。
2、汽車涂裝廢水水量和水質(zhì)變化大，要特別的重視廢水水量、水質(zhì)均衡和分質(zhì)預(yù)處理。根據(jù)工程實踐證明，對脫脂廢液，電泳廢水、廢液和噴漆廢水這三股廢水分別進(jìn)行間歇預(yù)處理，這不僅有利于后續(xù)處理效率的提高，體現(xiàn)出技術(shù)和經(jīng)濟的統(tǒng)一，而且對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和出水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)至關(guān)重要。
