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科技创新

涂装酸洗磷化废水处理要点分析

 

汽车涂装过程排放的水污染物如树脂、表面活性剂、磷酸盐等可造成严重污染。汽车涂装废水成份复杂,排放无规律,故水质变化大。国内汽车涂装废水处理经验证明,采用物化-生化法处理工艺,可使排水中的CODCr100mg/LPO43-(P)0.5mg/L,工程设计中应注意水质均衡、高浓度废水预处理、保证足够的生化时间。

涂装工艺一般由漆前表面处理、涂布和干燥等三个基本工序组成。

漆前表面处理是涂装工艺的基础,它包括表面清理(除锈、脱脂等)磷化处理两部分。 脱脂一般用热碱液清洗和有机溶剂清洗,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(阳离子型或非离子型)等适当配合而成。

磷化处理是通过化学反应在金属表面形成一层非金属的、不导电的、多孔的磷酸盐薄膜,磷化膜可显著提高涂层的附着力。耐蚀性和耐水性。车身、车厢等磷化一般都采用薄膜锌盐快速磷化处理。磷化液的主要成分是磷酸二氢锌、氧化剂(如硝酸钠)、催化剂(如亚硝酸钠、氯酸钠)和一些添加剂(如三聚磷酸钠、氟化钠)。磷化处理后一般再进行2-3次水洗。

涂布系指将涂料在被涂物表面扩散开的操作,目前多用阴极电泳涂装法泳涂阳离子型水溶性漆。电泳后用超滤液进行2-3次回收水洗,再用脱离子水淋洗。装饰性要求高的轿车和轻型载重汽车一般采用静电涂装法涂中间层涂料;面漆一般用三聚氰氨基醇酸树脂磁漆,采用自动喷涂或静电喷涂。

2汽车涂装废水特点

2.1 污染源来源

在涂装工艺生产中产生的废水主要分前处理废水、电泳涂漆废水和喷漆废水。

前处理废水来自漆前表面处理的脱脂、磷化、表面调整等工序,含有乳化油、表面活性剂、磷酸盐、重金属离子(Zn2+)、填料(如钛白粉)、溶剂等。电泳涂漆废水产生于涂件上附着的浮漆和槽液的清洗过程,一般包括去离子水洗水和超滤液;其成分与槽液成分相同,含有水溶性树脂(如环氧树脂、酚醛树脂等)、颜料(如碳黑、氧化铁红、铅汞等)、填料(如钛白粉、滑石粉等)、助溶剂(如三乙醇胺、丁醇等)和少量重金属离子。

湿式喷漆室用水洗涤喷漆室作业区空气,空气中漆雾和有机溶剂被转移到水中形成了喷漆废水;废水中含有大量漆雾颗粒,其水质由所用漆料(以硝基漆、氨基漆、醇酸漆和环氧漆为主)和溶剂(如乙醇、丙酮、脂类、苯类等)、助溶剂而定。

2.2 汽车涂装废水特点

2.2.1 废水种类多、成分复杂

汽车涂装线排放的废水(或废液)种类很多,每一种废水水质(成分、浓度)因使用的材料而异。仅脱脂液就有多种配方,涂料(任何一种涂料均由树脂、颜料、溶剂、添加剂等组成)种类更多。

2.2.2 排放无规律

除部分水洗水连续溢流排放外,涂装线废水或废液多为间歇集中排放。某汽车厂车身车间排水情况见表1

2.2.3 水量、水质变化大

由于各种废水成份、浓度各异,且排放无规律,造成汽车涂装线排水水量、水质变化很大且无规律可循。

3国内汽车涂装废水处理技术

其工艺要点有:用石灰乳将磷化液、脱脂液、表调水和溢流水的pH分别调至 1012.512.510以上,可确保含磷废水处理出水磷酸盐浓度低于5.0mg/L;PAC混凝沉淀——气浮处理,高浓度有机废水中大部分乳化油、高分子树脂、表面活性剂被分离出来;对含磷废水和高浓度有机废水进行有效预处理后,调节池水质得以较好地均衡;CODCr300-600mg/LPO43-(P)3-5mg/L的综合废水经混凝沉淀—缺氧—好氧—接触过滤工艺处理后,废水可达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准的要求(CODCr100mg/L;PO43-(P)0.5mg/L)

4工艺总结

汽车涂装线各种废水的水质取决于涂装工艺,故应深入调查,在对污染源做细致分析的基础上精心地设计。设计时应注意以下几个问题:

①汽车徐装废水水量和水质变化大,有的废水处理工程在设计时对水量、水质均衡和分质预处理重视不够,造成系统运行不稳定甚至不能正常运行。

②汽车涂装废水可生化性差,生化宜采用水解酸化-生物接触氧化法或SBR法,应保证足够的生化时间。

③因除磷的反应条件要求严格,含磷废水与其它废水混合后一般难以有效去除,故含磷废水应单独预处理。

④应从清洁生产的角度出发,协助生产技术人员改进生产工艺、改良涂装材料配方、强化生产管理,以减少污染物排放。

磷化废水处理工艺说明:

1化学法除锌

化学法除锌有硫化物法和碱法混凝沉淀等。该工艺采用碱法混凝沉淀除锌,因为Zn(OH)2溶度积常数Ksp=7.1×10-18,根据氢氧化物M(OH)n的沉淀-溶解平衡及水的离子积Kw=[H+][OH-],可以计算出使氢氧化物沉淀的pH值,即pH=14-1/n×(log[Mn+]-logKsp)。投加NaOH调节pH值,控制混凝沉淀的最佳pH值为8.5~9.0,在此条件下,Zn2+NaOH反应生成Zn(OH)2沉淀,而完全除去。

2石灰法化学沉淀除磷

投加石灰乳澄清液,调整pH值在10~11,废水中的绝大部分磷酸盐得以沉淀除去,石灰乳在除磷的同时还起到了中和作用。

3混凝气浮除磷、除油

加人絮凝剂使废水中的残磷和其他污染物质发生混凝反应,产生的絮体与气浮法产生大量微细气泡础附在一起,利用气泡浮力将其带出水面。除磷的同时,还可以吸附去除油滴,气泡上浮速度快,运行安全可靠,是一种经济实用的除油技术。

4活性炭吸附除磷

活性炭是水处理中最常用的吸附剂,具有良好的吸附性能和化学稳定性,不易破碎,气流阻力小,常用的有粉末状和粒状,该工艺利用活性炭巨大的比表面积,充分吸附废水中的微量残磷和其他污染成分。

5搅拌混匀装置

一级、二级反应器都配有搅拌装置,采用皮带轮或减速器使槽中搅拌速度依次递减,以满足整个反应过程中不同阶段的搅拌混匀需要,使得反应更彻底,更利于后面的沉淀工序。工艺中的管道混合器使投加H2SO4时中和反应更易进行,可使出水pH值完全达标。

6重力或水压作用排泥

系统中一级、二级反应器和气浮池中产生的污泥或浮渣都靠重力或水压作用定期排人污泥浓缩池浓缩,再经自然干化后外运填埋,浓缩池的上清液回流至调节池进行物化处理。

7反冲洗和脱附

系统中硅砂过滤器和活性炭吸附器都需要定期进行反冲洗,以防堵塞,其产生的废水回流至调节池。另外,为使活性炭再生,采用高温加热再生法活化,利用水蒸气来对活性炭过滤器中的颗粒炭进行脱附以保证正常的吸附效果。

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