汽車涂裝廢水處理技術

編輯:秦泰盛水處理楊先生        日期:2017/7/13 10:42:09        閱讀:3151

汽車涂裝是保護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[1]

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,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溶劑清洗,堿液由強堿、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)等適當配合而成。
磷化處理是通過化學反應在金屬表面形成一層非金屬的、不導電的、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行23次水洗。
涂布系指將涂料在被涂物表面擴散開的操作,目前多用陰極電泳涂裝法泳涂陽離子型水溶性漆。電泳后用超濾液進行23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[1]
在涂裝工藝生產中產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、表面調整等工序,含有乳化油、表面活性劑、磷酸鹽、重金屬離子(Zn2+)、填料(如鈦白粉)、溶劑等。電泳涂漆廢水產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區空氣,空氣中漆霧和有機溶劑被轉移到水中形成了噴漆廢水;廢水中含有大量漆霧顆粒,其水質由所用漆料(以硝基漆、氨基漆、醇酸漆和環氧漆為主)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(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
排放無規律
除部分水洗水連續溢流排放外,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。
2.2.3
水量、水質變化大
由于各種廢水成份、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。

3 國內汽車涂裝廢水處理技術

表1  某汽車廠車身車間排水情況

生產工序

廢水名稱

pH

CODCr/(mg.L-1)

TP/(mg.L-1)

石油類/(mg.L-1)

水量

前處理工作

預脫脂廢液

13

13000-14000

50-100

3000-4000

40m3/2個月:溢流

脫脂廢液

13

12000-16000

50-60

500-1500

40m3/2個月:溢流

脫脂水洗水

9.5-10.5

150-250

1-3


40m3/次:溢流

表調水

10-10.3

160-870

85-95


40m3/2周:溢流

磷化廢液

2.4-2.6

200-300

800-1000


清渣一次/2

磷化水洗水

3.5-5.0

50-100

50-100


40m3/2周:溢流

底漆工序

越濾液

5.8-6.2

10000-14000



溢流

去離子水洗水

6.0-7.0

5000-7000



40m3/次:溢流

面漆工序

噴漆廢水

9.8-11

1200-4000



40m3/3-4個月

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,可以膠體的形式穩定地分散在水溶液中。金屬鹽類( Fe3+、A13+、Ca2+)或金屬鹽類的聚合物( PAC、PFS)投入水中后,可形成帶正電荷基團的絮體。它們既可中和乳化油或高分子樹脂的ζ電位,完成脫穩過程;又可通過吸附架橋作用吸附水中脫穩的乳化油、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、運行費用低等優點,是目前最有效的高濃度含磷廢水處理方法之一[2,3]。
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[4]

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、凝聚過程外,大量絮體的表面吸附作用可去除相當數量的可溶性大分子量有機物;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,若在反應的最后23min投加,還可與擁有陰離子基團的表面活性劑及高分子物質發生綜合反應,進一步提高處理效果;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。出水水質為:pH=7.0;CODCr150mgL;色度<150倍;油<5mgL。
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;向廢水池內投加專用藥劑,同時用壓縮空氣攪拌;由泵提升廢水依次經過機械反應池、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。由于廢水并非直排水體,活性碳未按規定定期更換或再生,基本失效。出水CODccr一般在400mgL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定達標、運行費用高等問題,隨著排放標準的提高,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。尤其是當工廠自身或鄰近工廠有其他廢水需進行生化處理時,應優先采用。
合肥昌河汽車公司涂裝廢水處理工藝見圖2。


其工藝要點有:設置廢液池,用來儲存堿洗、磷化和電泳漆系統定期排放的廢液,避免對后續處理系統造成高濃度有機負荷的沖擊;過量投加石灰,利用時“完成乳化油、高分子樹脂的膠體脫穩、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pH值至10.0以下,利用水解酸化池內缺氧條件下特定微生物破壞不溶性有機物的長鏈后,利用SBR池內微生物降解有機物。出水能達到《污水綜合排放標準》(GB89781996)二級標準
的要求(CODCr150mgL;PO43-(P)1.0mgL)。
合肥江淮汽車制造廠主廠區有車橋、車架、車身、總裝等分廠,除乳化液和清洗機廢水在車間內進行預處理外,所有生產廢水均直排廢水處理站。廢水處理工藝見圖3。




其工藝要點有:用石灰乳將磷化液、脫脂液、表調水和溢流水的pH分別調至 10、12.5、12.510以上,可確保含磷廢水處理出水磷酸鹽濃度低于5.0mg/L;經PAC混凝沉淀——氣浮處理,高濃度有機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廢水進行有效預處理后,調節池水質得以較好地均衡;CODCr300-600mgL、PO43-(P)35mgL的綜合廢水經混凝沉淀—缺氧—好氧—接觸過濾工藝處理后,廢水可達到《污水綜合排放標準》(GB89781996)一級標準的要求(CODCr100mgL;PO43-(P)0.5mg/L)。

4 結束語

汽車涂裝線各種廢水的水質取決于涂裝工藝,故應深入調查,在對污染源做細致分析的基礎上精心地設計。設計時應注意以下幾個問題:
①汽車徐裝廢水水量和水質變化大,有的廢水處理工程在設計時對水量、水質均衡和分質預處理重視不夠,造成系統運行不穩定甚至不能正常運行。
②汽車涂裝廢水可生化性差,生化宜采用水解酸化-生物接觸氧化法或SBR法,應保證足夠的生化時間。
③因除磷的反應條件要求嚴格,含磷廢水與其它廢水混合后一般難以有效去除,故含磷廢水應單獨預處理。
④應從清潔生產的角度出發,協助生產技術人員改進生產工藝、改良涂裝材料配方、強化生產管理,以減少污染物排放。


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