汽车涂装废污水处理工艺综述

  在科技迅猛发展的今天，汽车产业的发展能有力的拉动一个国家经济的综合发展，推动科学技术的发展。因此，各国均将汽车产业作为支柱产业之一。2013年我国共生产汽车2372.29万辆，销售2349.19万辆，汽车产业的蓬勃发展为整个国家经济的增长提供了强有力的支撑。但是任何事物都是一分为二的，汽车产业的加快速度进行发展也带来的了一定的负面影响。随着汽车产业的加快速度进行发展，汽车产业与能源消耗、环境污染之间的矛盾也一天比一天突出。目前汽车制造大体上分为冲压、车身、涂装和装配工艺四大环节，其中涂装工艺是产生废水排放最多的工艺。涂装废水含有树脂、表面活性剂、重金属离子、油、磷酸盐、油漆、颜料、有机溶剂等污染物，CODcr值高，若不妥善处理，会对环境产生严重污染。如何有效的处理汽车涂装废水中的有害于人体健康的物质，己经成为摆在汽车制造企业面前的一道重要课题。国内外各方也对此给予了格外的重视，在工程实践和科学研究方面取得了很大的进展。本文对汽车涂装工艺废污水处理研究及实践进展进行了综述。

  1.1涂装废水的来源：汽车涂装作为汽车生产的全部过程中的重要环节，是将拼装完成的的钢板车身经过一系列化学防腐处理，最终在整车钢板基材表面包括内腔形成若干层化学涂层和相关保护介质，其最大的作用是防止车身钢板腐蚀和美化车身外观。汽车涂装工艺流程包括预处理、电泳涂装、电泳打磨、PVC材料密封、中涂涂装、中涂层打磨、色漆涂装、清漆涂装、烘烤、整理报交、点修工艺、门槛黑漆、空腔注蜡、总装返修等，其工艺流程图如图1所示。

  涂装废水大多数来源于于车体前处理工序(预脱脂、脱脂、表调、磷化、钝化等)、阴极电泳工序和中涂、喷面漆工序。脱脂剂、磷化剂、表面调节剂和磷酸等是汽车涂装废水的主要污染物。

  1.2废水成分及特点：废水中含有的主要有毒、有害于人体健康的物质如下：涂装前处理：亚硝酸盐、磷酸盐、乳化油、表面活性剂、Ni2+、Zn2+;底涂：低溶剂阴极电泳漆膜、无铅阴极电泳漆膜、颜料、粉剂、环氧树脂、丁醇、乙二醇单丁醚、异丙醇、二甲基乙醇胺、聚丁二烯树脂、二甲基乙醇、油漆等;中涂、面涂：二甲苯、香蕉水等有机溶剂、漆膜、颜料、粉剂。汽车涂装废水有如下特点：废水种类多、成分复杂汽车涂装线排放的废水种类很多，每一种废水水质(成分浓度)因使用的材料而异;排放无规律。除部分水洗水连续溢流排放外，涂装废水多为间歇集中排放;水量、水质变化幅度的大。由于各种废水成分、浓度各异，且排放无规律，造成汽车涂装线排水水量、水质变化很大，且无规律可循。

  目前应经有多种技术用于涂装废水的综合处理或是针对某一成分作深化处理，其研究和工程实践的范围涉及物理法、化学法和生物法等多种处理方法。

  2.1物化处理方法：物化法一般都会采用两级混凝沉淀，通过在废水中投加混凝剂，是污染物形成大颗粒的团聚物，经过沉淀、过滤加以去除。物化法原理简单、投资省、占地少，一般可用于排放要求不高的污水处理工程中。但单独采用物化处理难以达到较高的水质要求。天津某汽车制造工厂的生产污水处理站选用对于化成废水单独进行除镍的预处理，主体采用一级反应.混凝沉淀.二级反应.气浮的物化工艺。经监测，水质可以稳定的达到GB 89781996《污水综合排放标准》中的三级排放标准。磷化废水中重金属镍为国家控制的一类污染物，依照国家环保部门规定，此工厂设置预处理系统，将金属镍离子浓度处理到1.0 mg/L以下，进而达到国家的要求。

  蔡莹等针对汽车涂装废水中含有树脂、表面活性剂、重金属离子、油、颜料等污染物，特别是其中成份复杂，浓度高，可生化性差的电泳废水、喷漆废水，采用分质处理、混凝沉淀、混凝气浮、砂滤等工艺对涂装废水做处理，取得了良好效果：CODcr去除率大于80%。

  2.2生物处理方法：生物处理方法就是用微生物降解水中的有机物。该方法的优点是运行的成本低，有机物的去除率高，处理过程消耗的能量少。但微生物对环境条件要求比较高，处理运行周期较长。江铃集团公司涂装车间生产的全部过程中产生大量的涂装废水，废水中含有乳化油、表面活性剂、水溶性树脂、颜料、漆料等有毒物质。公司于2004年8月投资建成了曝气生物滤池(BIOFOR)废污水处理设施。自建成投用以来，运作状况良好。系统出水各项指标达到污水综合排放标准一级排放标准。整个废污水处理工程具有解决能力强、处理效果好、耐冲击负荷、不需二沉池、工艺流程简单等优点。其工艺流程如图2所示。

  刘敏等研究了应用SBR工艺对涂装废水做处理，采用射流曝气技术提高了氧的转换效率，同时对运行中的工艺参数进行探讨。根据结果得出应用SBR工艺处理涂装废水中的有机物是十分有效的：射流曝气技术在涂装废水中的应用是成功的。它有效地提高了混合液中溶解氧的浓度，来提升了有机物的去除效果，降低了运行成本;生物处理的维护管理十分重要，生物相的观察和污泥性能的测试，可以有效指导操作和维护，是生物处理效果的间接反映。

  2.3物化.生化处理法：由于汽车涂装废水具有成分复杂、水量波动大、排放无规律的特征，当采用单一的物化法或生物法处理废水时，存在出水不稳定达标、处理费用较高等等特点。随着废水排放标准的逐渐提高，物化生化法取代单一处理方法而成为今后汽车涂装废水净化处理的主要方法。该法具有处理效果稳定、运行成本低和操作管理方便等特点，能有效地去除汽车涂装废水中的污染物，具备比较好的经济效益与社会效益。

  合肥某汽车制造厂是生产客车专用底盘和轻型载重汽车的全国汽车行业重点企业，其技术人员在深入调研的基础上，提出强化分质预处理的物化一生化法处理生产废水的方案，在优化汽车生产废污水处理工艺方面做了有益的探索。对含磷废水和高浓度有机废水分别采取了石灰法和混凝沉淀一气浮法进行分质预处理。经混凝沉淀一生化.过滤工艺处理后，COD100 mg/L，磷酸盐(以P计)O.5 mg/L，可达标排放。

  杨德敏、夏宏等根据某汽车公司车架车间生产废污水处理工程的真实的情况，本着最好能够降低工程投资、降低处理难度和运行成本的原则，最后确定采用预处理/气浮/水解酸化/接触氧化处理工艺，将阳极电泳废水和面漆废水分别进行预处理，然后采用气浮/水解酸化，接触氧化组合工艺做处理。工程设计规模为200 m3/d，调试运行根据结果得出，该组合工艺抗冲击负荷能力强，运行较稳定，出水水质达到了《污水综合排放标准》(GB 89781996)的一级标准。

  柳州某汽车制造厂根据汽车制造涂装废水特点，对上述涂装废污水处理工艺进行了整合优化，先进行分类收集，分类物化预处理，然后将经过预处理后的涂装废水与厂区生活废水进行混合调节，再经过生化处理系统来进行处理。

  工程设计规模为160 m3/d，调试运行根据结果得出，该组合工艺预处理系统与生化系统集中建站，生活废水为生化系统提供养分，降低了建设成本与运行成本，且方便运行管理，出水水质达到了《污水综合排放标准》(GB 8978.1996)的一级标准。

  2.4其它研究进展：汽车涂装废水成分复杂，处理涉及面广。因此，为越来越好的对涂装废水做处理，除了对传统物化法、生物法和物化一生物法的研究实践，还有许多学者对诸如涂装废水除镍、处理工艺设备的运行维护、废水循环利用等方面做了大量研究。汽车涂装废水含有较高浓度的镍。汽车涂装废水一般都会采用混凝沉淀加生化的处理工艺，往往会忽略对镍的处理。而镍是国家严控的一类污染物，含镍废水的处理难度又较处理含其它金属废水要大得多，研究汽车涂装废水中除镍的工艺参数，具有现实意义。王春冬等研究了化学沉淀法处理汽车涂装废水中镍的工艺参数，为满足汽车涂装废水中镍的达标排放提供保证。研究表明汽车涂装废水中影响镍质量浓度的重要的因素是脱脂废水的变化，pH对漂洗废水和混合废水中镍的处理效果影响显著，投加氢氧化钙300medL，pH控制在11左右时，镍的去除率能够达到90.5%。

  江大水对如图4所示的处理工艺进行了实践研究，结合实际运行，采用本处理工艺进行汽车涂装废水的处理，以下方面在设计和控制是较为重要的：水量水质调节、除油、反应条件、石灰除磷、补充营养盐、采用合适的生化池。本项目自建成以来，运行稳定，各项出水指标均优于设计指标。物化段有明确的目的性地对重金属和磷进行了前处理，生化阶段主要对COD做处理。晋启俊Il引等以汽车涂装车间废水资源二次利用为主题，探讨涂装车间如何再利用蒸汽和纯水附属产品.冷凝水及浓缩水，来达到节水和节能的目的，以此来降低了废水排放量。冷凝水的再利用包括：再利用至空调喷淋段、再利用至空调表冷段，经过空调表冷段二次利用后的蒸汽冷凝水集中回收后送至热电厂进行再次利用。附近没热电厂的可以将蒸汽冷凝水回收后利用泵对办公楼进行供暖，减少生活楼空调使用的消耗;浓缩水含有较高无机盐分，经过验证和实际经验证明浓缩水可以直接应用到汽车涂装生产线的喷漆室进行再利用，如：喷漆室晾干间、废漆处理循环水系统及工位和厂房供风空调喷淋段、卫生间等。

  汽车涂装生产的基本工艺中产生的废水中含有多种高分子树脂、表面活性剂、乳化油及有机溶剂等，具有水量、水质波动大，成分复杂、COD含量高但可生化性差等特点。目前常用的涂装废污水处理方法有物化法、生物法和物化.生物法，采取多种手段与解决方法相结合做综合处理，对于成分复杂且污染物浓度较高的涂装废水能达到比较理想的处理效果。从可持续发展与清洁生产的角度来看，应该改进涂装生产的基本工艺，改良涂装材料，提高涂装技术，强化涂装生产管理，以便减少污染物的排放。

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