汽車涂裝廢水處理技術(shù)
汽車涂裝是保護(hù)和裝飾汽車的主要措施，是非常重要的汽車制造工藝之一。
1 汽車涂裝工藝簡介
涂裝工藝一般由漆前表面處理、涂布和干燥等三個基本工序組成。
漆前表面處理是涂裝工藝的基礎(chǔ)，它包括表面清理(除銹、脫脂等)和磷化處理兩部分。
脫脂一般用熱堿液清洗和有機(jī)溶劑清洗，堿液由強(qiáng)堿、弱酸、聚合堿性鹽(如磷酸鹽、硅酸鹽等)、表面活性劑(陽離子型或非離子型)等適當(dāng)配合而成。
磷化處理是通過化學(xué)反應(yīng)在金屬表面形成一層非金屬的、不導(dǎo)電的、多孔的磷酸鹽薄膜，磷化膜可顯著提高涂層的附著力。耐蝕性和耐水性。車身、車廂等磷化一般都采用薄膜鋅鹽快速磷化處理。磷化液的主要成分是磷酸二氫鋅、氧化劑(如硝酸鈉)、催化劑(如亞硝酸鈉、氯酸鈉)和一些添加劑(如三聚磷酸鈉、氟化鈉)。磷化處理后一般再進(jìn)行2-3次水洗。
涂布系指將涂料在被涂物表面擴(kuò)散開的操作，目前多用陰極電泳涂裝法泳涂陽離子型水溶性漆。電泳后用超濾液進(jìn)行2－3次回收水洗，再用脫離子水淋洗。裝飾性要求高的轎車和輕型載重汽車一般采用靜電涂裝法涂中間層涂料；面漆一般用三聚氰氨基醇酸樹脂磁漆，采用自動噴涂或靜電噴涂。
2 汽車涂裝廢水特征
2.1 污染源分析
在涂裝工藝生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水主要分前處理廢水、電泳涂漆廢水和噴漆廢水。
前處理廢水來自漆前表面處理的脫脂、磷化、表面調(diào)整等工序，含有乳化油、表面活性劑、磷酸鹽、重金屬離子、填料(如鈦白粉)、溶劑等。電泳涂漆廢水產(chǎn)生于涂件上附著的浮漆和槽液的清洗過程，一般包括去離子水洗水和超濾液；其成分與槽液成分相同，含有水溶性樹脂(如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等)、顏料(如碳黑、氧化鐵紅、鉛汞等)、填料(如鈦白粉、滑石粉等)、助溶劑(如三乙醇胺、丁醇等)和少量重金屬離子。
濕式噴漆室用水洗滌噴漆室作業(yè)區(qū)空氣，空氣中漆霧和有機(jī)溶劑被轉(zhuǎn)移到水中形成了噴漆廢水；廢水中含有大量漆霧顆粒，其水質(zhì)由所用漆料(以硝基漆、氨基漆、醇酸漆和環(huán)氧漆為主)和溶劑(如乙醇、丙酮、脂類、苯類等)、助溶劑而定。
2.2 汽車涂裝廢水特征
2.2.1 廢水種類多、成分復(fù)雜
汽車涂裝線排放的廢水(或廢液)種類很多，每一種廢水水質(zhì)(成分、濃度)因使用的材料而異。僅脫脂液就有多種配方，涂料(任何一種涂料均由樹脂、顏料、溶劑、添加劑等組成)種類更多。
2.2.2 排放無規(guī)律
除部分水洗水連續(xù)溢流排放外，涂裝線廢水或廢液多為間歇集中排放。某汽車廠車身車間排水情況見表1。
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2.2.3 水量、水質(zhì)變化大
由于各種廢水成份、濃度各異，且排放無規(guī)律，造成汽車涂裝線排水水量、水質(zhì)變化很大且無規(guī)律可循。
3 國內(nèi)汽車涂裝廢水處理技術(shù)
3.1 物化法
油、高分子樹脂、顏料、鈦白粉等在表面活性劑、溶劑及各種助劑的作用下，可以膠體的形式穩(wěn)定地分散在水溶液中。金屬鹽類或金屬鹽類的聚合物(如 PAC、PFS等)投入水中后，可形成帶正電荷基團(tuán)的絮體。它們既可中和乳化油或高分子樹脂的ζ電位，完成脫穩(wěn)過程；又可通過吸附架橋作用吸附水中脫穩(wěn)的乳化油、高分子樹脂、顏料、鈦白粉等。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、顏料和鈦白粉。
陰離子表面活性劑亦可通過混凝處理得以部分去除，但非離子表面活性劑及溶劑、各種助劑等則難以通過混凝處理去除，由它們形成的COD需通過生化處理或吸附作用來去除。
由表1可知，前處理廢水屬于高濃度含磷廢水。工程實踐表明，石灰法處理含磷廢水具有去除率高、運行費用低等優(yōu)點，是目前最有效的高濃度含磷廢水處理方法之一。
南京某汽車制造廠電泳磷化廢水采用物化法處理，工藝流程見圖：
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其工藝要點有：兩級混凝采用的PAC除可完成乳化油、高分子樹脂的膠體脫穩(wěn)、凝聚過程外，大量絮體的表面吸附作用可去除相當(dāng)數(shù)量的可溶性大分子量有機(jī)物；一級混凝采用陽離子型高分子絮凝劑聚二丙烯二甲基氯化銨(PDADMA)作助凝劑，若在反應(yīng)的最后2－3min投加，還可與擁有陰離子基團(tuán)的表面活性劑及高分子物質(zhì)發(fā)生綜合反應(yīng)，進(jìn)一步提高處理效果；氣浮池表面形成大量泡沫表明加壓溶氣對水中表面活性劑的良好去除效果；粉煤灰用于吸附殘余溶解性COD(尤其是少量低分子溶劑)，反沖至泥渣濃縮池，具有可兼作泥渣脫水的瀝水劑的作用。出水水質(zhì)為：pH=7.0；CODCr＜150mg/L；色度＜150倍；油＜5mg/L。
上海大眾汽車有限公司某分廠采取如下廢水處理工藝：將涂裝線的幾種廢水分別收集，排入各自專用廢水池；向廢水池內(nèi)投加專用藥劑，同時用壓縮空氣攪拌；由泵提升廢水依次經(jīng)過機(jī)械反應(yīng)池、斜板沉淀池、氣浮池、石英砂過濾器、活性碳過濾器，出水排人城市污水處理系統(tǒng)。由于廢水并非直排水體，活性碳未按規(guī)定定期更換或再生，基本失效。出水CODcr一般在400mg/L左右。
3.2 物化——生化法
物化法處理汽車涂裝廢水存在出水不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、運行費用高等問題，隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，物化——生化法將取代純物化法而成為今后汽車涂裝廢水處理的主要方法。尤其是當(dāng)工廠自身或鄰近工廠有其他廢水需進(jìn)行生化處理時，應(yīng)優(yōu)先采用。
合肥昌河汽車公司涂裝廢水處理工藝見圖2。
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其工藝要點有：設(shè)置廢液池，用來儲存堿洗、磷化和電泳漆系統(tǒng)定期排放的廢液，避免對后續(xù)處理系統(tǒng)造成高濃度有機(jī)負(fù)荷的沖擊；過量投加石灰，利用時“完成乳化油、高分子樹脂的膠體脫穩(wěn)、凝聚過程；同時，把pH值控制在12.0以上，使磷酸根和鋅離子生成羥基磷灰石［Ca5(OH)(PO4)3］和氫氧化鋅沉淀物；用鹽酸調(diào)pH值至10.0以下，利用水解酸化池內(nèi)缺氧條件下特定微生物破壞不溶性有機(jī)物的長鏈后，利用SBR池內(nèi)微生物降解有機(jī)物。出水能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978－1996)二級標(biāo)準(zhǔn)
的要求(CODCr≤150mg/L；PO43-(P)≤1.0mg/L)。
合肥江淮汽車制造廠主廠區(qū)有車橋、車架、車身、總裝等分廠，除乳化液和清洗機(jī)廢水在車間內(nèi)進(jìn)行預(yù)處理外，所有生產(chǎn)廢水均直排廢水處理站。廢水處理工藝見圖3。
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其工藝要點有：用石灰乳將磷化液、脫脂液、表調(diào)水和溢流水的pH分別調(diào)至 10、12.5、12.5和10以上，可確保含磷廢水處理出水磷酸鹽濃度低于5.0mg/L；經(jīng)PAC混凝沉淀——氣浮處理，高濃度有機(jī)廢水中大部分乳化油、高分子樹脂、表面活性劑被分離出來；對含磷廢水和高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行有效預(yù)處理后，調(diào)節(jié)池水質(zhì)得以較好地均衡；CODCr為300-600mg/L、PO43-(P)為3－5mg/L的綜合廢水經(jīng)混凝沉淀—缺氧—好氧—接觸過濾工藝處理后，廢水可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978－1996)一級標(biāo)準(zhǔn)的要求(CODCr≤100mg/L；PO43-(P)≤0.5mg/L)。
4 結(jié)束語
汽車涂裝線各種廢水的水質(zhì)取決于涂裝工藝，故應(yīng)深入調(diào)查，在對污染源做細(xì)致分析的基礎(chǔ)上精心地設(shè)計。設(shè)計時應(yīng)注意以下幾個問題：
、倨囆煅b廢水水量和水質(zhì)變化大，有的廢水處理工程在設(shè)計時對水量、水質(zhì)均衡和分質(zhì)預(yù)處理重視不夠，造成系統(tǒng)運行不穩(wěn)定甚至不能正常運行。
、谄囃垦b廢水可生化性差，生化宜采用水解酸化－生物接觸氧化法或SBR法，應(yīng)保證足夠的生化時間。
、垡虺椎姆磻(yīng)條件要求嚴(yán)格，含磷廢水與其它廢水混合后一般難以有效去除，故含磷廢水應(yīng)單獨預(yù)處理。
、軕(yīng)從清潔生產(chǎn)的角度出發(fā)，協(xié)助生產(chǎn)技術(shù)人員改進(jìn)生產(chǎn)工藝、改良涂裝材料配方、強(qiáng)化生產(chǎn)管理，以減少污染物排放。
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