摘要：根据汽车涂装废水浓度高、成份复杂，水质水量变化大等特点，本文研究了处理汽车涂装废水的两种可行方法：单纯的物化法和物化+生化相结合的处理方法。经研究发现单纯的物化法存在诸多的不足，而物化+生化法却能很好的克服这些不足而广泛应用。工程实践表明，对物化+生化处理工艺进行优化与改进，能使废水处理系统运行更加稳定，出水效果更好。
关键词：涂装废水；预处理；物化+生化
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[1]，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[2]。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，pH 7.0～8.5，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，同时可以查看中国污水处理工程网更多关于涂装废水处理技术的文档。
2.3 工艺流程
以湖南某汽车制造公司的涂装废水处理为例，设计处理水量：Q=300m3/d，水质如前所述，工艺流程如下：
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。
参考文献：
[1]工锡春.最新汽车涂装技术[M].北京：机械械业出版社，1998.
[2]孙华.涂镀三废处理工艺与设备[M].北京：化学工业出版社，2006.
[3]王凯军，贾立敏.城市污水生物处理新技术开发与应用[M].北京：化学工业出版社，2001.
