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汽車涂裝廢水處理工藝綜述2018-7-11 9:54:17

在科技迅猛發展的今天,汽車產業的發展能有力的拉動一個國家經濟的綜合發展,推動科學技術的發展。因此,各國均將汽車產業作為支柱產業之一。2013年我國共生產汽車2372.29萬輛,銷售2349.19萬輛,汽車產業的蓬勃發展為整個國家經濟的增長提供了強有力的支撐。但是任何事物都是一分為二的,汽車產業的快速發展也帶來的了一定的負面影響。隨著汽車產業的快速發展,汽車產業與能源消耗、環境污染之間的矛盾也日益突出。目前汽車制造一般分為沖壓、車身、涂裝和裝配工藝四大環節,其中涂裝工藝是產生廢水排放最多的工藝。涂裝廢水含有樹脂、表面活性劑、重金屬離子、油、磷酸鹽、油漆、顏料、有機溶劑等污染物,CODcr值高,若不妥善處理,會對環境產生嚴重污染。如何有效的處理汽車涂裝廢水中的有害物質,己經成為擺在汽車制造企業面前的一道重要課題。國內外各方也對此給予了高度重視,在工程實踐和科學研究方面取得了很大的進展。本文對汽車涂裝工藝廢水處理研究及實踐進展進行了綜述。

    1 涂裝工藝廢水的特點

    1.1涂裝廢水的來源:汽車涂裝作為汽車生產過程中的重要環節,是將拼裝完成的裸露的鋼板車身經過一系列化學防腐處理,最終在整車鋼板基材表面包括內腔形成若干層化學涂層和相關保護介質,其主要作用是防止車身鋼板腐蝕和美化車身外觀。汽車涂裝工藝流程包括預處理、電泳涂裝、電泳打磨、PVC材料密封、中涂涂裝、中涂層打磨、色漆涂裝、清漆涂裝、烘烤、整理報交、點修工藝、門檻黑漆、空腔注蠟、總裝返修等,其工藝流程圖如圖1所示。

汽車涂裝廢水處理工藝綜述

汽車涂裝廢水處理工藝綜述

    涂裝廢水主要來自于車體前處理工序(預脫脂、脫脂、表調、磷化、鈍化等)、陰極電泳工序和中涂、噴面漆工序。脫脂劑、磷化劑、表面調節劑和磷酸等是汽車涂裝廢水的主要污染物。

    1.2廢水成分及特點:廢水中含有的主要有毒、有害物質如下:涂裝前處理:亞硝酸鹽、磷酸鹽、乳化油、表面活性劑、Ni2+、Zn2+;底涂:低溶劑陰極電泳漆膜、無鉛陰極電泳漆膜、顏料、粉劑、環氧樹脂、丁醇、乙二醇單丁醚、異丙醇、二甲基乙醇胺、聚丁二烯樹脂、二甲基乙醇、油漆等;中涂、面涂:二甲苯、香蕉水等有機溶劑、漆膜、顏料、粉劑。汽車涂裝廢水有如下特點:廢水種類多、成分復雜汽車涂裝線排放的廢水種類很多,每一種廢水水質(成分濃度)因使用的材料而異;排放無規律。除部分水洗水連續溢流排放外,涂裝廢水多為間歇集中排放;水量、水質變化幅度的大。由于各種廢水成分、濃度各異,且排放無規律,造成汽車涂裝線排水水量、水質變化很大,且無規律可循。

    2 處理技術及其研究進展

    目前應經有多種技術用于涂裝廢水的綜合處理或是針對某一成分作深化處理,其研究和工程實踐的范圍涉及物理法、化學法和生物法等多種處理方法。

    2.1物化處理方法:物化法一般采用兩級混凝沉淀,通過在廢水中投加混凝劑,是污染物形成大顆粒的團聚物,經過沉淀、過濾加以去除。物化法原理簡單、投資省、占地少,一般可用于排放要求不高的污水處理工程中。但單獨采用物化處理難以達到較高的水質要求。天津某汽車制造工廠的生產污水處理站選用對于化成廢水單獨進行除鎳的預處理,主體采用一級反應。混凝沉淀。二級反應。氣浮的物化工藝。經監測,水質可以穩定的達到GB8978—1996《污水綜合排放標準》中的三級排放標準。磷化廢水中重金屬鎳為國家控制的一類污染物,根據國家環保部門規定,此工廠設置預處理系統,將金屬鎳離子濃度處理到1.0mg/L以下,從而達到國家的要求。

    蔡瑩等針對汽車涂裝廢水中含有樹脂、表面活性劑、重金屬離子、油、顏料等污染物,特別是其中成份復雜,濃度高,可生化性差的電泳廢水、噴漆廢水,采用分質處理、混凝沉淀、混凝氣浮、砂濾等工藝對涂裝廢水進行處理,取得了良好效果:CODcr去除率大于80%。

    2.2生物處理方法:生物處理方法就是用微生物降解水中的有機物。該方法的優點是運行費用低,有機物的去除率高,處理過程消耗的能量少。但微生物對環境條件要求較高,處理運行周期較長。江鈴集團公司涂裝車間生產過程中產生大量的涂裝廢水,廢水中含有乳化油、表面活性劑、水溶性樹脂、顏料、漆料等有毒物質。公司于2004年8月投資建成了曝氣生物濾池(BIOFOR)廢水處理設施。自建成投用以來,運行狀況良好。系統出水各項指標達到污水綜合排放標準一級排放標準。整個廢水處理工程具有處理能力強、處理效果好、耐沖擊負荷、不需二沉池、工藝流程簡單等優點。其工藝流程如圖2所示。

汽車涂裝廢水處理工藝綜述

汽車涂裝廢水處理工藝綜述

    劉敏等研究了應用SBR工藝對涂裝廢水進行處理,采用射流曝氣技術提高了氧的轉換效率,同時對運行中的工藝參數進行探討。結果表明應用SBR工藝處理涂裝廢水中的有機物是十分有效的:射流曝氣技術在涂裝廢水中的應用是成功的。它有效地提高了混合液中溶解氧的濃度,從而提高了有機物的去除效果,降低了運行成本;生物處理的維護管理十分重要,生物相的觀察和污泥性能的測試,可以有效指導操作和維護,是生物處理效果的間接反映。

    2.3物化、生化處理法:由于汽車涂裝廢水具有成分復雜、水量波動大、排放無規律的特征,當采用單一的物化法或生物法處理廢水時,存在出水不穩定達標、處理費用較高等等特點。隨著廢水排放標準的逐漸提高,物化生化法取代單一處理方法而成為今后汽車涂裝廢水處理的主要方法。該法具有處理效果穩定、運行成本低和操作管理方便等特點,能有效地去除汽車涂裝廢水中的污染物,具有較好的經濟效益和社會效益。

    合肥某汽車制造廠是生產客車專用底盤和輕型載重汽車的全國汽車行業重點企業,其技術人員在深入調研的基礎上,提出強化分質預處理的物化一生化法處理生產廢水的方案,在優化汽車生產廢水處理工藝方面進行了有益的探索。對含磷廢水和高濃度有機廢水分別采用石灰法和混凝沉淀一氣浮法進行分質預處理。經混凝沉淀一生化。過濾工藝處理后,COD≤100mg/L,磷酸鹽(以P計)≤O.5mg/L,可達標排放。

    楊德敏、夏宏等根據某汽車公司車架車間生產廢水處理工程的實際情況,本著盡量減少工程投資、降低處理難度和運行成本的原則,最后確定采用預處理/氣浮/水解酸化/接觸氧化處理工藝,將陽極電泳廢水和面漆廢水分別進行預處理,然后采用氣浮/水解酸化,接觸氧化組合工藝進行處理。工程設計規模為200m3/d,調試運行結果表明,該組合工藝抗沖擊負荷能力強,運行較穩定,出水水質達到了《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)的一級標準。

    柳州某汽車制造廠根據汽車制造涂裝廢水特點,對上述涂裝廢水處理工藝進行了整合優化,先進行分類收集,分類物化預處理,然后將經過預處理后的涂裝廢水與廠區生活廢水進行混合調節,再經過生化處理系統進行處理。

    工程設計規模為160m3/d,調試運行結果表明,該組合工藝預處理系統與生化系統集中建站,生活廢水為生化系統提供養分,降低了建設成本與運行成本,且方便運行管理,出水水質達到了《污水綜合排放標準》(GB8978.1996)的一級標準。

    2.4其它研究進展:汽車涂裝廢水成分復雜,處理涉及面廣。因此,為了更好的對涂裝廢水進行處理,除了對傳統物化法、生物法和物化一生物法的研究實踐,還有許多學者對諸如涂裝廢水除鎳、處理工藝設備的運行維護、廢水循環利用等方面做了大量研究。汽車涂裝廢水含有較高濃度的鎳。汽車涂裝廢水一般采用混凝沉淀加生化的處理工藝,往往會忽略對鎳的處理。而鎳是國家嚴格控制的一類污染物,含鎳廢水的處理難度又較處理含其它金屬廢水要大得多,研究汽車涂裝廢水中除鎳的工藝參數,具有現實意義。王春冬等研究了化學沉淀法處理汽車涂裝廢水中鎳的工藝參數,為滿足汽車涂裝廢水中鎳的達標排放提供保證。研究表明汽車涂裝廢水中影響鎳質量濃度的主要因素是脫脂廢水的變化,pH對漂洗廢水和混合廢水中鎳的處理效果影響顯著,投加氫氧化鈣300medL,pH控制在11左右時,鎳的去除率可以達到90.5%。

汽車涂裝廢水處理工藝綜述

汽車涂裝廢水處理工藝綜述

    江大水對如圖4所示的處理工藝進行了實踐研究,根據實際運行,采用本處理工藝進行汽車涂裝廢水的處理,以下方面在設計和控制是比較重要的:水量水質調節、除油、反應條件、石灰除磷、補充營養鹽、采用合適的生化池。本項目自建成以來,運行穩定,各項出水指標均優于設計指標。物化段有針對性地對重金屬和磷進行了前處理,生化階段主要對COD進行處理。晉啟俊Il引等以汽車涂裝車間廢水資源二次利用為主題,探討涂裝車間如何再利用蒸汽和純水附屬產品。冷凝水及濃縮水,來達到節水和節能的目的,從而降低了廢水排放量。冷凝水的再利用包括:再利用至空調噴淋段、再利用至空調表冷段,經過空調表冷段二次利用后的蒸汽冷凝水集中回收后送至熱電廠進行再次利用。附近沒有熱電廠的可以將蒸汽冷凝水回收后利用泵對辦公樓進行供暖,減少生活樓空調使用的消耗;濃縮水含有較高無機鹽分,經過驗證和實際經驗證明濃縮水可以直接應用到汽車涂裝生產線的噴漆室進行再利用,如:噴漆室晾干間、廢漆處理循環水系統及工位和廠房供風空調噴淋段、衛生間等。

    3 結論及展望

    汽車涂裝生產工藝中產生的廢水中含有多種高分子樹脂、表面活性劑、乳化油及有機溶劑等,具有水量、水質波動大,成分復雜、COD含量高但可生化性差等特點。目前常用的涂裝廢水處理方法包括物化法、生物法和物化。生物法,采取多種手段與處理方式相結合進行綜合處理,對于成分復雜且污染物濃度較高的涂裝廢水能達到比較理想的處理效果。從可持續發展與清潔生產的角度來看,應該改進涂裝生產工藝,改良涂裝材料,提高涂裝技術,強化涂裝生產管理,以便減少污染物的排放。

 

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