汽车制造业涂装废水处理系统设计与运行管理

1 汽车涂装业排污概况

随着近年来汽车在国内的飞速普及增长，国内汽车行业不断膨胀扩张，汽车行业涂装废水成为一大课题，涂装废水目前主要采用工艺为分类预处理，然后混合进行微生物生化处理，以达到严格的排放标准才得以允许外排或进入下水道；涂装废水的处理已积累多年经验，在实际运行中出现了许多问题亟待改进。

汽车生产行业涂装废水通常包括脱脂废液、表调磷化废液、磷化废水、喷漆废水、电泳废液、电泳废水及其它清洗废水等生产废水。

汽车生产流程中,经过冲压和焊装成型的白车身含有大量的油脂,其主要是用来维护车身的防锈油,脱脂是用热碱液和有机溶剂清洗待处理的车身表面。碱液由强碱、弱酸、聚合碱性盐（如磷酸盐、硅酸盐等）、表面活性剂等配合而成。这些防锈油经过碱液及表面活性剂等物质的洗脱,形成强碱性的脂肪酸盐。脱脂废液污染物主要为石油类、COD、LAS、SSp、H等，其通常半月至3个月间隙排放，其中以石油类为最严重指标，可达到2 000mg/L~5 000mg/L左右，废水呈强碱性。其它厂内连续发生含油废水来自模具制造、模具清洗、总装车间淋雨试验等工序。

金属表面处理的前处理，一般有除油除锈、表调、磷化钝化。表调磷化工艺目的主要是给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀，用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力。前处理工序主要产生废水为定期倒槽的表调磷化废液及洗槽废水，日常排放的磷化废水。通常表调、磷化废液倒槽周期为半个月到6个月或更长时间，表调、磷化废液浓度较高，通常SS为3 000mg/L左右，含磷酸根、镍、锌等金属污染物含量非常高，其中磷化废液通常pH值3~4。磷化废水为水洗槽排放废水，部分间歇排放或连续排放，该部分废水主要为金属离子与磷酸根污染。

电泳废液来自于磷化钝化后电泳漆膜工序定期倒槽液及洗槽废水，电泳废液通常3个月至半年周期间歇排放，电泳废液浓度较高，CODcr从20 000mg/L~40 000mg/L不等，呈酸性，通常pH为2~5，SS约1 000mg/L左右，由于排放周期较长，所以一次排水量较大。

喷漆废水主要来自于喷漆车间中涂打磨、面漆擦净、调漆装置、中涂循环水池等处，pH8~9，通常按半月或月为周期间歇排放。该部分废水主要污染物为漆渣残留、内含可溶性有机物较高，CODcr达到3 000mg/L~5 000mg/L左右，pH7~9。

以上各类废水由于性状及排放周期不同，通常宜分类收集单独进行处理。

2 各类废水分类处理工艺论述

通常涂装废水处理工艺是对各部分废水进行分类收集，单独预处理后，混入浓度较稀的各车间生产废水内再进行进一步的处理以达到排放标准。

2.1 脱脂废液处理

脱脂废液及模具车间等的含油废水内油脂通常以乳化油形态存在，宜先进行加酸酸化法及采用破乳剂（氯化钙）进行破乳，通常加酸酸化法将pH调节至2~3，使乳化剂中的高脂肪酸皂析出脂肪酸，这些高脂肪酸不溶于水而溶于油，从而使脱脂废液破乳析油。另外，加酸后使脱脂废液中阴离子所含的表面活性剂在酸性溶液中易分解而失去稳定性，从而达到破乳的效果。接着投加混凝剂、絮凝剂进行絮凝反应，经气浮处理后废水排入混合生产废水池冲稀再作深度处理。经气浮处理后，含油指标处理效率可以达到90%以上。

2.2 表调、磷化废液与磷化废水处理

表调、磷化废液由于其浓度较高，但水量较少，而将该部分高浓度废水均量兑入连续排放的低浓度的磷化废水中一并预处理。磷化废水处理主要污染物为重金属离子与磷酸根离子等，通常先行投加氢氧化钙将废水pH值调节至10~11，生成Ni（OH）2、磷酸氢钙沉淀，投加混凝剂与絮凝剂，经过混凝沉淀去除镍污染与磷酸根污染指标。由于污染离子浓度较高，通常一次混凝沉淀达到排放标准很难，首级CODcr去除效率约为50％~60%，第二级CODcr去除效率为20%~30%，经两级沉淀处理残留磷酸根及重金属离子浓度才能基本满足排放要求。

2.3 电泳废液处理

电泳废液与喷漆废水由于其CODcr浓度较高，水量较少，集中排放，通常设置间歇处理槽对其进行分类预处理。间歇处理采用混凝沉淀，手动控制分层排水、排泥。预处理后废水排至混合生产废水系统冲稀处理。电泳废液经混凝沉淀处理后CODcr可以降到2 000mg/L~3 000mg/L左右。

2.4 混合生产废水处理

各股高浓度废水经预处理后排入混合生产废水池与生产线排放其它低浓度废水混合，混合后废水CODcr约为1 000mg/L左右，混合液再次进行混凝沉淀处理后排至厂区综合污水处理系统。

2.5 综合污水处理

综合污水处理系统主体工艺取决于厂区生活污水来源量。通常为进一步保证出水达标排放，后续处理与厂区生活污水进行混合进行微生物生化法进行进一步的二级处理。汽车行业生产废水最主要的特点是间歇排放、冲击负荷较大，因此后续工艺的确定应结合厂内实际情况作出判断。

如南方城市生活污水浓度较低、地下水渗入量较大的情况，CODcr仅为20mg/L~80mg/L左右，则不宜采用生活污水引入生产废水处理系统进行生化处理。低浓度生活污水由于营养源不足，不足以补充生产废水系统生化营养需要，而较大的生活污水水量的引入反而增加系统建造成本。

采用微生物生化处理方法进行后续处理，由于涂装废水可生化性较差，B/C仅为0.1左右，则必须投加营养源，同时在微生物好氧生化前段增加厌氧水解工序以提高废水可生化性。通常厌氧设计时间宜为10h~16h。

通常按照上述各股废水预处理后再行混合生化处理的工艺，出水水质可达到下水道排放标准。

3 实际运行中碰到的问题

3.1 加药系统的控制模式选择

在物化混凝沉淀处理过程中，运行的关键是加药系统的合理设计配套。加药系统通常有高度自动化泵投药配置与高位箱多点重力投药配置方式。

高度自动化泵投药配置为系统采用各类药剂计量泵分别投药设置――按照同类药剂点对点计量泵投药配置，或相同类药剂多点一套计量泵投药配置。由于涂装废水种类较多，投药点较多，达30多点，如果点对点，则为保证系统正常运行，计量泵备用率较高，投资巨大；如采用同类药剂多点一套计量泵投药配置分点设置自动阀门与该分点系统连锁开停，则由于涂装废水各类废水其间歇排放变化周期不同、处理负荷变化不一，各类废水预处理系统运行时相互影响，致使加药量不能准确控制，从而影响处理效率，使系统不能稳定达标运行；同时，高度自动化配置，使系统高度依赖自动化，当自动化设备故障时操作困难。

高位箱多点投药分配方式，即配置好的药液采用泵提升至高位贮药槽，采用高位自流至各加药点的投药方式。各投药点设置流量调节阀及自动阀门，与各类废水集水池提升泵运行连锁，使各系统投药互不干扰。高位箱多点投药配置方式，在工程实施中应注意高位箱液位变化对投药流量的影响，宜在高位箱设置平衡水箱，或尽量减小高位箱液位变化，在自动提升液位设置时在药液提升泵允许启动周期范围内尽量缩小启泵液位与最高液位的差距控制。

3.2 设备的选用

在设备选用上，主要为各类药液泵、提升泵、污泥料泵的选择。

原水提升泵如电泳废液、电泳废水、磷化废水等宜选用不锈钢或PU材质潜污泵；加药泵根据投加药剂类型及加药控制模式，聚铁盐、酸、石灰、氯化钙等加药泵宜选用磁驱泵、不锈钢气动（或电动）隔膜泵等类型，阴阳离子PAM加药泵宜选用螺杆泵、隔膜泵等类型。

污泥系统的设计，如采用板框式压滤机，宜选用气动隔膜泵，如采用带机，宜选用管道污水泵等类型。

3.3 设备制作细节改进

在实际运行中，曾出现了许多细节的处理问题值得提起设计注意。

需要设备制作的部位主要为各股生产废水预处理单元设备，各预处理单元采用的加药混凝沉淀的物化处理方法，因此沉降效果是主要要素。

根据实际运行经验，由于设备制作高度受限，实际可能出现沉淀槽下部布水缓冲段过小，而使布水水流没有缓冲段直接进入斜板分离区，造成局部流速过大泛浑，所以在设计时需在有限高度下缩小污泥斗高度尽量设置足够的布水缓冲区。其次，运行中加入石灰、PFS、PAM等各类药剂，实际形成絮体松散，设计表面负荷不宜超过1.2m3/m2.h，通常在3小时左右必须人工手动排泥。

由于投加石灰品质参差不齐，在设备设计时，还需注意防止反应槽内沉积，造成频繁清理。宜在pH调节槽内死角设置曝气点或设备考虑定期排泥设计。

3.4 设备防腐工艺选择

由于涂装行业废水水质复杂，多以酸性废水居多，因此设备制作时需充分考虑防腐设计。防腐方式通常有衬胶、玻璃钢内衬、防酸漆等多种形式，同时防腐亦应注意生产工艺中可能有氯系药剂进入废水。

3.5 深度处理工艺配套上马的可行性

由于汽车行业废水排放的极不稳定性，且废水成分复杂，如设置深度处理，其面临冲击负荷较大，从而使超滤反渗透膜系统面临较大的寿命风险，因此应慎上工业复用水系统，或必须在深度处理回用系统进水设置多种在线监控仪表，以随时在原水超标状态下自动停机保证膜系统不受毁灭性破坏。一旦膜系统开机后，如需要长时间停机，则必须及时调配保护液注入反渗透膜壳内以保证反渗透膜正常寿命。

4 运行管理方式

由于涂装行业废水种类多，排放周期不定，所以要保证废水处理系统正常运行，首先得从管理入手。

首先，必须加强车间排水协调管理。车间必须制严格的排放制度，在满足生产线要求前提下，在废水处理系统可承受范围内分时排水，是最重要的举措。

其次，该系统自动化设置不宜过高，宜各单元单独可自控/手控切换，各单元自控各自独立，互不干扰。过分依赖自动化势必造成系统失稳甚至崩溃，因此废水处理站的值班管理制度必须强化到位。工作人员必须随时监控来水水源及水质浓度，调整各预处理单元运行状态、加药量并及时排泥，根据实际来水水质及预处理单元处理效果，调整进入后续生化系统处理量，尽可能减小后续生化处理系统的冲击负荷，以保证生化处理系统较高的处理效果。

5 结论

涂装废水的处理，设计是重点，管理是关键，在实际运行中不断摸索改进才能保障系统安全稳定运行。

参考文献

[1]孙永泰.汽车行业涂装前处理工艺现状及改进[J].现代料与涂装，2004，6.中国第一汽车集团公司技术中心《汽车涂装材料的发展历史与市场分析[J].中国涂料，2010，25(3).