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污水处理

汽车涂装废水处理工艺研究

来源：

大禹网发布日期：

2011-04-20

在汽车涂装工艺中产生的废水主要有前脱脂、酸洗和磷化表调等前处理废水、电泳涂装废水和喷涂底、中、面漆时的喷漆废水。

各股废水的成分复杂，浓度各不相同，处理难度大。

本文主要就汽车涂装生产的废水处理进行研究。

涂装工艺在汽车表面处理中运用极其广泛，在生产过程中基本上都有废水产生，而汽车涂装废水的处理已成为当今污水处理工程的一大难题，急待解决。

通过多年的摸索和工程实践，发现采用物化+生化处理汽车涂装废水是经济有效的，但在实际的应用中也存在一些问题，需要对此工艺进行优化和改进，使汽车涂装废水处理更加稳定和有效。

1 汽车涂装废水的来源及特点

      在汽车涂装工艺中产生的废水主要有前脱脂、酸洗和磷化表调等前处理废水、电泳涂装废水和喷涂底、中、面漆时的喷漆废水。

各股废水的成分复杂，浓度各不相同，处理难度大。

       此废水除部分水洗水从水槽连续溢流外，各工序所产生的废水或废液多为间歇排放，各股废水混合后形成高浊度的涂装废水，废水的水量及水质在一天内变化很大，且无规律可循，废水中污染物成份复杂，含有多种有毒物质，浓度高，可生化性差。

经多年的监测，其综合水质情况为：

CODcr浓度1000～2500mg/L，BOD5浓度100～250mg/L，SS浓度400～600mg/L，石油类浓度30～85mg/L，磷酸盐浓度25～50mg/L，pH7.0～8.5，Zn2+浓度5.0～20mg/L。

2 处理工艺的研究

   2.1单纯物化法

      由于汽车涂装废水的可生化性差，单纯的物化处理工艺流程一般为：

调节池——混凝沉淀或气浮——砂滤——活性炭过滤，也有的工艺是将每个工序的废水分开，各自加药反应进行预处理（如含油废水则加药破乳）后再进行混凝沉淀或气浮，通过选择适当的混凝剂和絮凝剂，在理论上该工艺处理涂装废水是可行的，但单纯的物化处理后出水水质不稳定，涂装废水在混凝沉淀或气浮后，COD去除率为30％～60％，最高80％，即出水COD会在450mg/L左右，而且绝大部分为溶于水的有机物，这部分有机物的去除主要靠活性炭吸附，加大活性炭过滤器的负荷，很快使活性炭失效，从而导致出水不达标。

同时工艺流程长，操作维护复杂，运行成本高。

  2.2物化+生化相结合的处理方法

      目前处理汽车涂装废水最具前景的方法之一为物化+生化法，此工艺的核心原理为：

以物化法作为预处理，然后采用生化法处理，使废水稳定达标。

（1）物化预处理

      由于汽车涂装废水中含有大量磷酸盐等生化不能完全去除或难去除的物质，必须依靠物化法来去除。

在实际工程中多采用石灰，利用石灰乳将废水的PH值控制在11.5以上，使磷酸根和锌离子生成羟基磷灰石和氢氧化锌沉淀物而去除，使废水中的磷酸盐浓度低于5.0mg/L。

同时利用Ca2+完成乳化油、高分子树脂的胶体脱稳、凝聚过程，为混凝反应创造条件。

（2）生化处理

      废水经物化法预处理后，水质有所改善，但必须通过生化法处理后才可稳定达标。

由于涂装车间废水主要污染物质可生化性较差（BOD/COD=0.1），因此，提高原水可生化性是该废水生化处理的首要条件。

其次，由于工业废水中营养物不均衡，为提高废水生化性需投加营养源。

另一方面，在生化处理前段，首先将废水进行水解酸化处理，即将厌氧控制在水解酸化阶段，利用水解酸化菌将难以降解的合成有机物如环氧树脂、醚类物质之类的环状有机物、芳香族有机物等断链，分解成小分子有机物，从而提高了废水可生化性。

      废水经水解酸化处理后，再采用好氧工艺进行后续处理。

好氧生化段是整个废水处理工艺的核心部分。

在有氧条件下，废水中的可降解污染物在好氧微生物作用下，一部分合成为微生物细胞，另一部分分解为CO2、H2O，得以彻底去除，部分多余的微生物有机体通过排泥从系统中排除，从而使水质得到净化。

      而在工程实践中用得较多的好氧工艺有SBR法和接触氧化法。

由于汽车涂装废水的水质和水量变化很大，接触氧化法难以稳定运行，出水水质波动较大，需要采用微絮凝过滤或活性炭吸附作为补充，出水才能稳定达标。

而SBR工艺的进水、曝气反应、静止沉淀、排上清液和闲置阶段循环操作，将生物处理和沉淀集于一体，具有运行效果稳定、耐水量和有机负荷冲击、运行灵活、构造简单、操作和维护方便等特点[4]，故SBR工艺在汽车涂装废水中应用较广泛。

   2.3工艺流程

      由于涂装预处理中存在不定期的倒槽工序，倒槽废液间歇排放，水量大，且浓度非常高，必须进行分质分流处理。

倒槽浓废液收集在浓废液槽中；而其他浓度较低的废水则进入调节池中，然后用泵将浓废液定期定量打到调节池中，与其他废水充分混合均匀；在混凝反应池中投加石灰乳和PAM，充分混合反应后去除大部分磷酸盐、重金属和SS，然后经沉淀澄清后，投加盐酸调节废水pH。

经物化处理后出水经过水解酸化后进入SBR池，在SBR池中进行好氧生化反应，废水中的有机物被好氧分解，从而使废水得以净化，达到国家一级标准排放。

3 工艺的改进

      通过多个汽车涂装废水处理厂的设计与实际运行，发现采用物化+生化法处理涂装废水是经济可行的，能达到预期的处理效果，但也存在一些问题，需要对此工艺进行优化与改进。

  3.1均匀水质水量

      由于汽车涂装废水大多间歇排放，瞬时排放水量大，浓度高，必须在调节池内混合均匀，减少对后续处理的冲击。

在设计调节池时，须满足废水在池内停留足够的时间来混合均匀，一般调节池的有效容积占设计水量的40%以上，运行时特别注意池内必须留出安全容积来稀释从倒槽废液池中泵入的高浓度废液，防止水质的大幅波动，造成系统无法稳定运行。

   3.2化学除磷的控制

      汽车涂装废水中磷酸盐浓度较高，必须考虑采用物化除磷。

运行时加入过量的石灰乳，调节废水pH值至11.5以上，去除重金属离子，又能作为廉价高效的除磷剂。

根据实际运行，以石灰为混凝剂，PAM为絮凝剂，磷酸盐的去除率可达到99%左右，出水浓度小于0.5mg/L。

但如此高效的化学除磷，导致废水中磷酸盐过低，影响后续生化反应的进行，必须适当控制石灰乳的投加量，保证出水中的磷酸盐的浓度为2.0～3.0mg/L内，既能满足生化反应的需要，又能保证最终出水磷酸盐稳定达标。

  3.3废水营养物的补充

      由于汽车涂装废水中缺少微生物所需的各种营养源，必须考虑补充废水的营养物。

目前常用的方式有：

（1）人工投加氮磷；

（2）引入生活污水。

从运行管理和实际运行效果来看，最简单有效的方法是引入生活污水，补充微生物所需的各种营养源。

  3.4提高水解酸化的效率

       汽车涂装废水的重要特征之一为可生化性差，采用水解酸化来提高废水的可生化性能是首要条件，水解酸化的设计水力停留时间一般为6～9h,BOD5/CODcr由原来的0.2提高到0.3以上，基本满足生化反应的条件。

但从多个工程实例的对比来看，在水解酸化池中安装填料，组成复合水解酸化工艺，CODcr的去除率可提高20%～30%，废水可生化性可提高15%左右，减轻SBR的处理负荷。

  3.5合理分配供氧，降低能耗

       目前汽车涂装废水的好氧工艺多采用SBR法，其运行方式为：

进水时间4h，进水1h后进行曝气8h，沉淀2h。

排水0.5h，闲置0.5h。

SBR池供氧采用罗茨鼓风机和微孔曝气器，池内溶解氧的浓度控制在2.0～5.0mg/L。

      在SBR法处理涂装废水时，多采用非限制性或限制性曝气。

在充水的起始阶段，由于池内污染物浓度较低，需氧量较小；但随着进水量的加大，污染物的浓度逐渐加大，在进水的后半期应加大废水的供氧量[4]。

在曝气阶段，由于池内污染物浓度逐渐降低，需氧量也逐渐减少，在曝气的后半期应减少废水的供氧量。

在实际运行时，罗茨鼓风机变频运行可很好的解决供氧分配问题，节省能耗约20%~25%。

4 处理效果及运行成本分析

       经多年运行表明，系统运行稳定，处理效果好，处理后的水质经当地环境监测站多次采样分析，结果为pH=6.0～9.0，CODcr≤80%~90mg/L，SS≤60~70mg/L，BOD5≤4~20mg/L，石油类物质≤5.0mg/L，磷酸盐≤0.5mg/L，达到国家《污水综合排放标准》中的一级排放标准。

       优化与改进后，总的运行成本由原来的1.36元/立方米降到0.93元/立方米，减少运行成本约30%左右，经济效益明显。

5 结论

   5.1对于汽车涂装废水的处理，必须对原水进行分质分流，重视废水水质均匀。

  5.2经实践表明，采用物化+生化法处理汽车涂装废水是经济可行的，较之其它方法具有处理效果稳定、运行成本低、操作维护简单等特点。

  5.3通过对物化+生化处理工艺的改进，使汽车涂装废水处理工艺更趋完善，处理效果更稳定。

污水处理过程中，我们要检测HP,SS,温度，CODcr,BOD,BOD5,总镍的浓度，磷酸盐的含量，石油类，LAS等等。

我是BFMS工艺设备销售员,

水污染物

PH氢离子浓度指数，即pH值。

这个概念是1909年由丹麦生物化学家SørenPeterLauritzSørensen提出。

p代表德语Potenz，意思是力量或浓度，H代表氢离子。

pH实际上是水溶液中酸碱度的一种表示方法。

平时我们经常习惯于用百分浓度来表示水溶液的酸碱度，如1%的硫酸溶液或1%的碱溶液，但是当水溶液的酸碱度很小很小时，如果再用百分浓度来表示则太麻烦了，这时可用pH来表示。

pH的应用范围在0-14之间，当pH＝7时水呈中性；pH＜7时水呈酸性，pH愈小，水的酸性愈大；当pH＞7时水呈碱性，pH愈大，水的碱性愈大。

pH值的计算公式如下：

C（H）为H离子浓度

-lg（C（H））,例如HCL溶液,-lg（10^-2）=2

碱性溶液中

14-lg（C（OH））

世界上所有的生物是离不开水的，但是适宜于生物生存的pH值的范围往往是非常狭小的，因此国家环保局将处理出水的pH值严格地规定在6-9之间。

水中pH值的检测经常使用pH试纸，也有用仪器测定的，如pH测定仪。

生化需氧量和化学需氧量的比值能说明水中的有机污染物有多少是微生物所难以分解的。

微生物难以分解的有机污染物对环境造成的危害更大。

COD（化学需氧量，ChemicalOxygenDemand）区别：

COD,化学需氧量是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。

水样在一定条件下，以氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标，折算成每升水样全部被氧化后，需要的氧的毫克数，以mg/L表示。

它反映了水中受还原性物质污染的程度。

该指标也作为有机物相对含量的综合指标之一。

BOD（BiochemicalOxygenDemand的简写）：

生化需氧量或生化耗氧量。

BOD，生化需氧量（BOD）是一种环境监测指标，主要用于监测水体中有机物的污染状况。

一般有机物都可以被微生物所分解，但微生物分解水中的有机化合物时需要消耗氧，如果水中的溶解氧不足以供给微生物的需要，水体就处于污染状态。

BOD才是有关环保的指标！

表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指示。

它说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。

其单位ppm成毫克/升表示。

其值越高说明水中有机污染物质越多，污染也就越严重。

为了使检测资料有可比性，一般规定一个时间周期，在这段时间内，在一定温度下用水样培养微生物，并测定水中溶解氧消耗情况，一般采用五天时间，称为五日生化需氧量，记做BOD5。

数值越大证明水中含有的有机物越多，因此污染也越严重。

生化需氧量的计算方式如下：

BOD（mg/L）=（D1-D2）/P

D1：

稀释后水样之初始溶氧（mg/L）

D2：

稀释后水样经20℃恒温培养箱培养5天之溶氧（mg/L）

P=【水样体积（mL）】/【稀释后水样之最终体积（mL）】

悬浮物

指悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等。

水中悬浮物含量是衡量水污染程度的指标之一。

悬浮物是造成水浑浊的主要原因。

水体中的有机悬浮物沉积后易厌氧发酵，使水质恶化。

中国污水综合排放标准分3级，规定了污水和废水中悬浮物的最高允许排放浓度，中国地下水质量标准和生活饮用水卫生标准对水中悬浮物以浑浊度为指标作了规定。

总磷是水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果，以每升水样含磷毫克数计量。

正磷酸盐的常用测定方法有3种：

①钒钼磷酸比色法。

此法灵敏度较低，但干扰物质较少。

②钼-锑-钪比色法。

灵敏度高，颜色稳定，重复性好。

③氯化亚锡法。

虽灵敏但稳定性差，受氯离子、硫酸盐等干扰。

水中磷可以元素磷、正磷酸盐、缩合硫酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐和有机团结合的磷酸盐等形式存在。

其主要来源为生活污水、化肥、有机磷农药及近代洗涤剂所用的磷酸盐增洁剂等。

磷酸盐会干扰水厂中的混凝过程。

水体中的磷是藻类生长需要的一种关键元素，过量磷是造成水体污秽异臭，使湖泊发生富营养化和海湾出现赤潮的主要原因。

我国地面水环境质量标准规定总磷容许值如下。

氨氮：

动物性有机物的含氮量一般较植物性有机物为高。

同时，人畜粪便中含氮有机物很不稳定，容易分解成氨。

因此，水中氨氮含量增高时指以氨或铵离子形式存在的化合氨。

氨氮主要来源于人和动物的排泄物，生活污水中平均含氮量每人每年可达2.5～4.5公斤。

雨水径流以及农用化肥的流失也是氮的重要来源。

另外，氨氮还来自化工、冶金、石油化工、油漆颜料、煤气、炼焦、鞣革、化肥等工业废水中。

当氨溶于水时，其中一部分氨与水反应生成铵离子，一部分形成水合氨，也称非离子氨。

非离子氨是引起水生生物毒害的主要因子，而氨离子相对基本无毒。

国家标准Ⅲ类地面水，非离子氨的浓度≤0.02毫克/升。

氨氮是水体中的营养素，可导致水富营养化现象产生，是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害。

。

测试方法

纳氏试剂比色法

1原理

碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反映生成淡红棕色胶态化合物,其色度与氨氮含量成正比,通常可在波长410~425nm范围内测其吸光度,计算其含量.

本法最低检出浓度为0.025mg/L（光度法）,测定上限为2mg/L.采用目视比色法,最低检出浓度为0.02mg/L.水样做适当的预处理后,本法可用于地面水,地下水,工业废水和生活污水中氨氮的测定.

2仪器

2.1带氮球的定氮蒸馏装置:

500mL凯氏烧瓶,氮球,直形冷凝管和导管.

2.2分光光度计

2.3pH计

3试剂

配制试剂用水均应为无氨水

3.1无氨水可选用下列方法之一进行制备:

3.1.1蒸馏法:

每升蒸馏水中加0.1mL硫酸,在全玻璃蒸馏器中重蒸馏,弃去50mL初馏液,按取其余馏出液于具塞磨口的玻璃瓶中,密塞保存.

3.1.2离子交换法:

使蒸馏水通过强酸型阳离子交换树脂柱.

3.21mol/L盐酸溶液.

3.31mol/L氢氧化纳溶液.

3.4轻质氧化镁（MgO）:

将氧化镁在500℃下加热,以出去碳酸盐.

3.50.05%溴百里酚蓝指示液:

pH60.~7.6.

3.6防沫剂,如石蜡碎片.

3.7吸收液:

3.7.1硼酸溶液:

称取20g硼酸溶于水,稀释至1L.

3.7.20.01mol/L硫酸溶液.

3.8纳氏试剂:

可选择下列方法之一制备:

3.8.1称取20g碘化钾溶于约100mL水中,边搅拌边分次少量加入二氯化汞（HgCl2）结晶粉末（约10g）,至出现朱红色沉淀不易溶解时,改写滴加饱和二氯化汞溶液,并充分搅拌,当出现微量朱红色沉淀不再溶解时,停止滴加二氯化汞溶液.

另称取60g氢氧化钾溶于水,并稀释至250mL,冷却至室温后,将上述溶液徐徐注入氢氧化钾溶液中,用水稀释至400mL,混匀.静置过夜将上清液移入聚乙烯瓶中,密塞保存.

3.8.2称取16g氢氧化纳,溶于50mL水中,充分冷却至室温.

另称取7g碘化钾和碘化汞（HgI2）溶于水,然后将此溶液在搅拌下徐徐注入氢氧化纳溶液中,用水稀释至100mL,贮于聚乙烯瓶中,密塞保存.

3.9酒石酸钾纳溶液:

称取50g酒石酸钾纳KNaC4H4O6•4H2O）溶于100mL水中,加热煮沸以除去氨,放冷,定容至100Ml.

3.10铵标准贮备溶液:

称取3.819g经100℃干燥过的优级纯氯化铵（NH4Cl）溶于水中,移入1000mL容量瓶中,稀释至标线.此溶液每毫升含1.00mg氨氮.

3.11铵标准使用溶液:

移取5.00mL铵标准贮备液于500mL容量瓶中,用水稀释至标线.此溶液每毫升含0.010mg氨氮.

4测定步骤

4.1水样预处理:

取250mL水样（如氨氮含量较高,可取适量并加水至250mL,使氨氮含量不超过2.5mg）,移入凯氏烧瓶中,家数滴溴百里酚蓝指示液,用氢氧化纳溶液或演算溶液调节至pH7左右.加入0.25g轻质氧化镁和数粒玻璃珠,立即连接氮球和冷凝管,导

管下端插入吸收液液面下.加热蒸馏,至馏出液达200mL时,停止蒸馏,定容至250mL.

采用酸滴定法或纳氏比色法时,以50mL硼酸溶液为吸收液;采用水杨酸-次氯酸盐比色法时,改用50mL0.01mol/L硫酸溶液为吸收液.

4.2标准曲线的绘制:

吸取0,0.50,1.00,3.00,7.00和10.0mL铵标准使用液分别于50mL比色管中,加水至标线,家1.0mL酒石酸钾溶液,混匀.加1.5mL纳氏试剂,混匀.放置10min后,在波长420nm处,用光程20mm比色皿,以水为参比,测定吸光度.由测得的吸光度,减去零浓度空白管的吸光度后,得到校正吸光度,绘制以氨氮含量（mg）对校正吸光度的标准曲线.

4.3水样的测定:

4.3.1分取适量经絮凝沉淀预处理后的水样（使氨氮含量不超过0.1mg）,加入50mL比色管中,稀释至标线,家0.1mL酒石酸钾纳溶液.以下同标准曲线的绘制.

4.3.2分取适量经蒸馏预处理后的馏出液,加入50mL比色管中,加一定量1mol/L氢氧化纳溶液,以中和硼酸,稀释至标线.加1.5mL纳氏试剂,混匀.放置10min后,同标准曲线步骤测量吸光度.

4.4空白实验:

以无氨水代替水样,做全程序空白测定.

5计算

由水样测得的吸光度减去空白实验的吸光度后,从标准曲线上查得氨氮量（mg）后,

按下式计算:

氨氮（N,mg/L）=m/V×1000

式中:

m——由标准曲线查得的氨氮量,mg;

V——水样体积,mL.

6注意事项:

6.1纳氏试剂中碘化汞与碘化钾的比例,对显色反应的灵敏度有较大影响.静置后生成的沉淀应除去.

6.2滤纸中常含痕量铵盐,使用时注意用无氨水洗涤.所用玻璃皿应避免实验室空气中氨的玷污.