摘 要：本文針對汽車涂裝廢水中含有樹脂、表面活性劑、重金屬離子，Oil、顏料等污染物，特別是其中的電泳廢水、噴漆廢水成份復雜，濃度高，可生化性差的實際情況，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%。實際運行表明，該工藝在技術和經濟上均是合理可行的。
Treatment technics of representative coating wastewater of automobile manufacturing
Abstract：In this article, in allusion to the contamination of coating wastewater of automobile manufacturing which contains resin, surface active agent, hey metal ion, oil, paint, dyestuff etc, especially the ELPO wastewater and painting wastewater which is complex, and has high concentration. we use separated pre-treatment, coagulating sedimentation, air flotation and sand filtration to treat coating wastewater and oains good results: the removal rate of CODCr could be higher than 80%. The operate of the set proved that under this condition, it would be practicable both in technology and economy.
關鍵詞：涂裝廢水；分質處理；混凝沉淀；混凝氣??；砂濾；Fenton試劑
Keywords：coating wastewater；separated pre-treatment；coagulating sedimentation；air flotation；sand filtration；Fenton reagent
://203.208.33.132/search?q=cache:1mMFbNqlHpAJ:1.eere.energy.gov/industry/chemicals/pdfs/ppgind.pdf+Treatment+Technology+for+WasteWater+from+Automobile+Painting&cd=10&hl=zh-CN&ct=clnk&gl=cn&st_usg=ALhdy29PmezM09TjZ69d0FaOz5vHUdvO4A
翻譯
汽車及其零部件的涂裝是汽車制造過程中產生廢水排放最多的環(huán)節(jié)之一。涂裝廢水含有樹脂、表面活性劑、重金屬離子，Oil、PO43-、油漆、顏料、有機溶劑等污染物，CODCr值高，若不妥善處理，會對環(huán)境產生嚴重污染。對此類廢水，傳統(tǒng)的方法是直接對混合廢水進行混凝處理，治理效果不理想，出水水質不穩(wěn)定，較難達到排放標準。特別是其中的噴漆廢水，含大量溶于水的有機溶劑，直接用混凝法處理效果很差。我們在上海某汽車廠經過實地勘查、大量分析調研和小試，針對涂裝廢水的特點，用分質預處理再進行后續(xù)處理的二步處理的方法，并選擇芬頓氧化—混凝沉淀，氣浮物化工藝進行處理，達到了排放標準，CODCr去除率達到80%以上。
1廢水的來源和主要污染物
1.1 涂裝廢水的來源及有害物質
涂裝廢水主要來自于預脫脂、脫脂、表調、磷化、鈍化等車身前處理工序；陰極電泳工序和中涂、噴面漆工序。
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(huán)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。
1.2 廢水水質、水量
本工程設計處理水量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，水質如表1所示。
表1 間歇排放廢水的水質
污
染
物
源
來
水
廢
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
預脫脂槽、脫脂槽廢槽液、后噴淋、浸漬槽廢槽液 2500~
4000
300~
950
250~400 9.5~11
表調槽廢槽液 15~30 8.5~10.5
磷化槽廢槽液、后噴淋、浸漬槽廢槽液 400~600 100~150 20~30 6
鈍化槽廢槽液、后噴淋、浸漬槽廢槽液 50~100 1~3 4~5
電泳廢槽液 3000~
20000
81 7~9
中涂、面漆噴漆室水槽廢液 3000 5~6 漆渣
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，其水質如表2所示。
表2 連續(xù)排放廢水的水質
源
來
水
廢
污
染
物
CODCr
mg/L
Oil
mg/L
PO43-
mg/L
Zn2+
mg/L
Ni2+
mg/L
Cd2+
mg/L
碳黑
mg/L
pH
脫脂后沖洗廢水 300 25 10~20 7~8
磷化后沖洗廢水 20~30 12 8 6
鈍化后沖洗廢水 10~15 0.1 5~6
DI水噴淋槽噴淋廢水 3900 1~3 4
循環(huán)去離子清洗廢水 400 6
自泳后水洗溢流廢水 100~1000 8 7~9
2．涂裝廢水處理工藝設計
汽車涂裝廢水處理工藝的關鍵之一在于合理的清濁分質。對部分難處理或影響后續(xù)處理的廢水，根據(jù)其性質和排放規(guī)律，先進行間歇的預處理，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。
圖1某汽車廠涂裝廢水處理站處理流程
2.2 間歇預處理
2.2.1 脫脂廢液
對脫脂廢液用酸化法進行破乳預處理，向脫脂廢液中投加無機酸將pH調至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，從而達到破乳。經預處理后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最高可達20000mg/L，還含大量電泳渣，這些物質在水中呈細小懸浮物或呈負電性的膠體狀。處理中加入適當?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。電泳廢液在預處理時要求pH值在11～12之間，有較好的沉淀效果。反應后的出水CODCr在2000 mg/L左右。
2.2.3 噴漆廢水
對噴漆廢水先用Fenton試劑（H2O2+FeSO4）對其進行預處理，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對其進行混凝沉淀，經過此兩步處理，CODCr的總去除率可達到60%～80％，由3000～20000mg/L降至1200～4000mg/L。出水排入混合廢水調節(jié)池。
Fenton試劑具有很強的氧化能力，當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[1]。通過具有極強的氧化能力的·OH與有機物的反應，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，最終分解成H2O、CO2等，使CODCr降低?；蛘甙l(fā)生偶合或氧化，改變其電子云密度和結構，形成分子量不太大的中間產物，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。出水通過后續(xù)的混凝沉淀進一步去除污染物，以達到凈化的目的[2]。
2.3 連續(xù)處理
經預處理的各類廢水排入均和調節(jié)池中，與其它廢水混合后進入連續(xù)處理流程?；旌虾蟮膹U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?？梢钥客都踊瘜W藥劑來破壞膠體的細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[3]。
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，膠粒碰撞促進凝集，完成脫穩(wěn)過程，形成細小密實的絮凝物。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[5]。
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沉淀的最佳pH值是10以上；而Zn2+生成氫氧化物沉淀的最佳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以分別去除Ni2+，PO43-和Zn2+ 。同時，混凝反應后的固液分離分別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
第一級為混凝沉淀調節(jié)pH值為10～10.5。
反應槽用推流式反應槽，分為三格。第一格加堿將pH調高至10～10.5，加入CaCl2，第二格加FeSO4，第三格加混凝劑PAM，反應后進入斜板沉淀池進行固液分離。三格停留時間分別為15min、15min、7.5min。斜板沉淀池表面負荷按2m3/m2·h設計。一級反應CODCr去除率為50%～60%。圖2為一級反應槽示意圖。
圖2 一級反應槽示意圖
2.3.2 混凝氣浮
二級反應的反應槽，也用推流式反應槽，分為三格。第一格加酸將pH回調至8.5～9，第二格加PAC，第三格加PAM，反應后進入氣浮池進行固液分離。二級反應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%設計。二級反應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
深度處理用砂濾和活性炭過濾。從運行情況看，經砂濾后的出水即能達到排放標準（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到排放要求，因此，活性炭過濾只是一個應急保證措施，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，直接進行壓濾效果較差，在污泥濃縮槽中加入Ca（OH）2，pH調整至10左右，能達到較好的壓濾效果。污泥含水率經板框壓濾機后可由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。
表3 連續(xù)處理效率
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%
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口和出口）。
表4 廢水處理設施總排口監(jiān)測數(shù)據(jù)
監(jiān)測
項目
廢水處理裝置進口* 廢水處理裝置出口 上海市《污水綜合排放標準》（DB31/199–19）
濃度最小值(mg/L) 濃度最大值(mg/L) 濃度平均值(mg/L) 濃度最小值(mg/L) 濃度最大值(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 標準
SS 93 351 204 21 145 29 350 標準
BOD5 36 145 87 4 83 16.9 150 標準
Oil 2.6 11.5 5.1 0.1 0.9 0.6 10 二級標準
Zn2+** - - - 0.02 1.6 0.09 4.0 二級標準
Mn2+** - - - 0.05 0.26 0.16 5.0 二級標準
Ni2+** - - - ND 0.18 0.09 1.0 第一類污染物排放標準
苯 ND ND ND ND ND ND 0.2 二級標準
甲苯 ND ND ND ND ND ND 0.2 二級標準
二甲苯 ND ND ND ND ND ND 0.6 二級標準
*廢水處理裝置進口指連續(xù)處理裝置進口。
** 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，經處理后的廢水以上海市《污水綜合排放標準》（DB31/199—19）進行評價，其中CODCr、BOD5、SS按標準評價（廢水處理后排入安亭水質凈化廠），其余用二級標準及第一類污染物最高允許排放濃度，均能達到工程設計指標。
目前，處理裝置運行穩(wěn)定，出水均能達標。
4．技術經濟分析
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心的問題。本工程用分質處理后，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的穩(wěn)定達標。本項目的技術經濟指標見表5。
表5 本處理工程技術經濟指標
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
800 1.11 30 1.67
*年工作日按250天計，日處理水量為720 m3。
5．結論
1、本工程用分質處理、混凝沉淀、混凝氣浮、砂濾等工藝對汽車涂裝廢水進行處理在技術和經濟上是合理可行的。實際運行結果證明，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變化大，要特別的重視廢水水量、水質均衡和分質預處理。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行間歇預處理，這不僅有利于后續(xù)處理效率的提高，體現(xiàn)出技術和經濟的統(tǒng)一，而且對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和出水的穩(wěn)定達標至關重要。
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在確定的條件下，帶電粒子在單位電場強度作用下，單位時間內移動的距離（即遷移率）為常數(shù)，是該帶電粒子的物化特征性常數(shù) 。不同帶電粒子因所帶電荷不同，或雖所帶電荷相同但荷質比不同，在同一電場中電泳，經一定時間后，由于移動距離不同而相互分離。分開的距離與外加電場的電壓與電泳時間成正比。
在外加直流電源的作用下，膠體微粒在分散介質里向陰極或陽極作定向移動，這種現(xiàn)象叫做電泳。利用電泳現(xiàn)象使物質分離，這種技術也叫做電泳。膠體有電泳現(xiàn)象，證明膠體的微粒帶有電荷。各種膠體微粒的本質不同，它們吸附的離子不同，所以帶有不同的電荷。 利用電泳可以確定膠體微粒的電性質，向陽極移動的膠粒帶負電荷，向陰極移動的膠粒帶正電荷。
一般來講，金屬氫氧化物、金屬氧化物等膠體微粒吸附陽離子，帶正電荷；非金屬氧化物、非金屬硫化物等膠體微粒吸附陰離子，帶負電荷。
因此，在電泳實驗中，氫氧化鐵膠體微粒向陰極移動，三硫化二砷膠體微粒向陽極移動。利用電泳可以分離帶不同電荷的溶膠。
例如，陶瓷工業(yè)中用的粘土，往往帶有氧化鐵，要除去氧化鐵，可以把粘土和水一起攪拌成懸浮液，由于粘土粒子帶負電荷，氧化鐵粒子帶正電荷，通電后在陽極附近會聚集出很純凈的粘土。工廠除塵也用到電泳。利用電泳還可以檢出被分離物，在生化和臨床診斷方面發(fā)揮重要作用。本世紀40年代末到50年代初相繼發(fā)展利用支持物進行的電泳，如濾紙電泳，醋酸纖維素膜電泳、瓊脂電泳；50年代末又出現(xiàn)淀粉凝膠電泳和聚丙烯酰胺凝膠電泳等。 電泳已日益廣泛地應用于分析化學、生物化學、臨床化學、毒劑學、藥理學、免疫學、微生物學、食品化學等各個領域。在直流電場中，帶電粒子向帶符號相反的電極移動的現(xiàn)象稱為電泳（electropho-resis）。1807年，由俄國莫斯科大學的斐迪南·弗雷德里克·羅伊斯（Ferdinand Frederic Reuss）首先發(fā)現(xiàn)了電泳現(xiàn)象，但直到1937年瑞典的Tiselius建立了分離蛋白質的界面電泳（boundary electrophoresis）之后，電泳技術才開始應用。上世紀60-70年代，當濾紙、聚丙烯酰胺凝膠等介質相繼引入電泳以來，電泳技術得以迅速發(fā)展。豐富多彩的電泳形式使其應用十分廣泛。電泳技術除了用于小分子物質的分離分析外，最主要用于蛋白質、核酸、酶，甚至與細胞的研究。由于某些電泳法設備簡單，操作方便，具有高分辨率及選擇性特點，已成為醫(yī)學檢驗中常用的技術。
電泳又名—— 電著（著），泳漆，電沉積。創(chuàng)始于二十世紀六十年代，由福特汽車公司最先應用于汽車底漆。由于其出色的防腐、防銹功能，很快在軍工行業(yè)得到廣泛應用。近幾年才應用到日用五金的表面處理。由于其優(yōu)良的素質和高度環(huán)保，正在逐步替代傳統(tǒng)油漆噴涂。 電泳漆膜具有涂層豐滿、均勻、平整、光滑的優(yōu)點，電泳漆膜的硬度、附著力、
耐腐、沖擊性能、滲透性能明顯優(yōu)于其它涂裝工藝。
詳細特點：
（1）用水溶性涂料，以水為溶解介質，節(jié)省了大量有機溶劑，大大降低了大氣污染和環(huán)境危害，安全衛(wèi)生，同時避免了火災的隱患；
（2）涂裝效率高，涂料損失小，涂料的利用率可達90%～95%；
（3）涂膜厚度均勻，附著力強，涂裝質量好，工件各個部位如內層、凹陷、焊縫等處都能獲得均勻、平滑的漆膜，解決了其他涂裝方法對復 雜形狀工件的涂裝難題；
（4）生產效率高，施工可實現(xiàn)自動化連續(xù)生產，大大提高勞動效率；
（5）設備復雜，投資費用高，耗電量大，其烘干固化要求的溫度較高，涂料、涂裝的管理復雜，施工條件嚴格，并需進行廢水處理；
（6）只能用水溶性涂料，在涂裝過程中不能改變顏色，涂料貯存過久穩(wěn)定性不易控制。
（7）電泳涂裝設備復雜，科技含量較高，適用于顏色固定的生產。
標簽： #廢水
