電泳廢水處理技術研究進展綜述

閆百瑞，　李　健，　王　穎，　于亭亭

(1.內蒙古自治區環境工程評估中心，內蒙古 呼和浩特　010011；　2.佳木斯市環境保護監測站，黑龍江 佳木斯　154004;　3.齊齊哈爾大學 化學與化學工程學院，黑龍江 齊齊哈爾　161000)

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電泳廢水處理技術研究進展綜述

閆百瑞1，李健2，王穎3，于亭亭3

(1.內蒙古自治區環境工程評估中心，內蒙古 呼和浩特010011；2.佳木斯市環境保護監測站，黑龍江 佳木斯154004;3.齊齊哈爾大學 化學與化學工程學院，黑龍江 齊齊哈爾161000)

電泳廢水成分復雜，需要不同的工藝對其進行處理，使其滿足相關的排放標準。針對目前國內電泳廢水的處理情況，介紹了厭氧折流板反應器-序批式活性污泥法、鐵碳微電解處理法、Fenton工藝處理法、膜處理法及絮凝-生化處理法，及相關的研究進展。探討了不同處理技術的優缺點，為企業選擇合適的廢水處理方法提供技術參考，實現經濟效益與環境效益的雙豐收。

電泳廢水; ABR-SBR; 鐵碳微電解處理法; Fenton工藝處理法; 膜處理法; 絮凝-生化處理法

引　言

電泳涂裝是近些年來普遍應用的一種涂膜技術，涂料在水中溶解度高(水溶性涂料)、毒性小(避免使用有機溶劑)、便于控制，涂層均勻、豐滿、平整及光滑，且涂層具有吸附能力(附著力)強、漆膜硬度高、抗腐蝕及抗沖擊的優點。因此，電泳技術在機械加工、車輛、農機、電子五金及建筑材料等方面得到了廣泛的應用。與此同時，作為涂料載體的生產用水也大量增加，因所用涂料的不同，廢水中污染物的種類、成分也有較大差別，需要采用不同的處理技術進行處理。目前，我國應用較多的有厭氧折流板反應器-序批式活性污泥法(ABR-SBR)、水解酸化-序批式活性污泥法、鐵碳微電解預處理法、序批式Fenton工藝處理法、膜處理法及絮凝-生化處理法。不同的處理方法具有自身的優缺點，企業應根據電泳廢水的特點，選擇合適的處理工藝對電泳廢水進行處理。

1　厭氧折流板反應器-序批式活性污泥法(ABR-SBR)

ABR-SBR是厭氧折流板反應器(ABR)與間歇式活性污泥反應器(SBR)的組合。厭氧折流板反應器是一種應用較為廣泛的二相厭氧工藝，該工藝將反應室分隔成串聯的多個小反應室(單獨的上流式污泥床)，利用小反應室的獨立性，單獨培養適用于該小反應室的微生物菌種，對廢水中的污染因子有針對性的去除。厭氧折流板反應器處理后的廢水進入生化池，利用序批式活性污泥法進一步處理。

劉紹根等[1]采用以生活污水培養出的好氧顆粒污泥作為接種體，在實驗過程中逐步加入汽車涂裝廢水。以顆粒污泥的形態、理化性質以及反應器內污染物的去除效果為考察對象。結果表明，馴化5周后的顆粒污泥未有解體，結構更致密，污泥的沉降性能、生物量都提高。當反應器運行至45d左右，除污性能明顯且穩定，CODCr、氨氮和磷酸鹽的出水質量濃度均能達到《污水綜合排放標準》二級標準，保持了良好的污染物同步去除效果。

SBR法的處理設施占地面積小、設備相對較少，只需設置一個序批式間歇反應器，構造較為簡單，無需設置初沉池、調節池、二沉池和污泥回流裝置，操作人員經過簡單培訓即可進行操作。該工藝具有污染物去除效率高，特別是脫氮除磷，對磷化處理廢水有較好的去除效果，水質凈化效果好和耐沖擊的特點。同時，可根據水質的差異和水量的多少進行臨時調整，短時間即可達到穩定運行[2-3]。基于上述特點，厭氧折流板反應器-序批式活性污泥法(ABR-SBR)在電泳廢水處理中得到了廣泛的應用。

2　鐵碳微電解處理法

鐵碳微電解法又稱鐵屑過濾法或內電解法等。該方法利用金屬的腐蝕原理形成原電池，使鐵由零價態變為二價鐵離子，在溶液中與帶電粒子相吸引形成穩定的鐵泥，使大顆粒的有機物得到有效去除。同時，由于原電池自身可以產生電位差(Fe和C之間一般為1.2V左右)，在廢水中可以對有機物進行電解處理，將有機物進一步去除。另一方面，由于形成的二價態鐵離子具有較強的還原能力，可以使一些有機物中的顯色基團的化學鍵打開，或直接將其還原，對色度也有較強的去除能力。

吳傲立等[4]采用鐵碳微電解法對汽車電泳涂裝廢水進行處理。研究結果表明，進水pH≤4時，鐵碳微電解的處理效果影響因素依次為鐵碳反應次數、反應時間和進水pH；同時CODCr降解率隨微電解反應時間的增加而升高，隨反應次數的增加而降低，之后趨向穩定；當進水pH=3、反應t為90～150min時，鐵碳微電解的處理效果可穩定在40%左右。

鐵碳微電解預處理法雖然對涂裝廢水有較好的處理能力，但在運行過程中會出現填料表面形成鈍化膜的現象，電解效率逐漸降低；由于利用的是金屬的腐蝕作用，在運行過程中填料經常會出現板結，即鐵屑發生結塊，降低了處理效果，也為填料的更換帶來了難度，需要在運行過程中加強管理，經常對填料進行維護，避免上述問題的發生。

3　Fenton工藝處理法

Fenton法是利用輻射、紫外光及催化劑等作用，通過過氧化氫產生羥基自由基(·OH)，羥基自由基(·OH)的活性處理有機物，特別適用于難降解有機物的處理。Fenton法包括濕式氧化法、光催化氧化法、超臨界水氧化法、超聲降解法及電化學氧化法等，該法具有反應速度快、儀器設備操作簡單、絮凝沉淀好等優點，在相關廢水處理方面得到了廣泛的應用，在電泳涂裝廢水處理方面也得到了應用。

劉強[5]對大連某電子公司新建電泳車間廢水站進行了工程設計，采用廢水調節→序批式Fenton催化氧化→混凝沉淀→砂濾的工藝流程，CODCr與SS去除率分別為90.9%與98.3%。經過一段時間的運行，系統處理出水水質可穩定達到相關標準要求。

韓勇剛[6]比較了單獨使用Fenton法和Fenton預處理+SBR系統兩種處理方式對噴漆廢水的處理效果及經濟性。實驗結果表明，m(CODCr)∶m(H2O2)∶m(FeSO4)=1.6∶1.6∶1時，Fenton反應能同時保持30%CODCr去除率及60%H2O2利用率。后續采用SBR生物處理法，兩種處理方法的經濟技術比較分析結果顯示，Fenton作為生物處理的預處理相對于單獨的Fenton處理方法有出水穩定、處理成本低等優點。

4　膜處理法

膜技術處理廢水是近些年發展較快的一種處理技術，是一種物理方法，可以單獨處理，也可以與其它技術聯用對廢水進行處理。根據膜的性質、孔徑等將膜劃分為納濾膜、微濾膜、超濾膜和反滲透膜等；根據材質可劃分為醋酸纖維質等有機濾膜和陶瓷等無機濾膜。目前，許多研究項目將其它前處理技術與膜處理技術聯用對電泳涂裝廢水進行處理，取得了良好的實驗和應用效果。李永亮等[7]針對某企業電泳生產線污水處理站的擴建改造進行優化設計，實行廢水分批、分類別處理。采用二級混凝沉淀處理裝置，控制適宜的pH，實現了硫酸鹽、鋅離子的有效去除。增加了濾膜對生化后廢水進行二級凈化，出水水質顯著提高。有機污染物、重金屬離子質量濃度顯著降低，CODCr降幅為76.4%、鋅的降幅為60.2%。張進等[8]采用直接微濾和混凝-微濾兩種工藝對陰極電泳漆廢水進行處理。結果表明，混凝預處理減輕了膜污染、提高了膜的滲透通量：當膜面流速為4m/s、跨膜壓差為0.10MPa、θ為30℃時，穩定通量從直接微濾的47.8L/(m2·h)提高到264.2L/(m2·h)，遠高于超濾膜的通量。與原水直接微濾相比，混凝—微濾組合工藝改善了出水水質，CODCr去除率從67%提高到85%、磷酸鹽去除率從37%提高到98%，有效清洗后膜通量可恢復到初始值的84%。張進等[9]也采用混凝與陶瓷膜微濾組合工藝處理陰極電泳漆廢水：當料液pH為6.7時，混凝過程對CODCr去除率約63%，之后的微濾使廢水中CODCr的去除率增加到85%。采用平均孔徑為0.2μm的氧化鋯膜，在膜面流速4.2m/s、壓差0.10MPa、θ為30℃、膜穩定通量約250L/(m2·h)，處理后的廢水可作為涂裝車間循環沖洗水用，大大提高了廢水的循環利用率。

5　絮凝-生化處理法

絮凝生化處理是利用聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁等對電泳廢水中的磷酸鹽、重金屬、油漆顆粒等進行絮凝，利用氣浮裝置將小顆粒轉化為大顆粒，然后通過刮板機去除；刮板機去除的絮凝物質進入壓濾機或離心機中將含有的水分去除，水分通過管路回到前處理池，重新進行處理。壓濾或離心后剩余的固體廢棄物屬于危險廢物，按照危險廢物要求進行臨時儲存，送至有資質的單位進行無害化處理，從而實現磷酸鹽、重金屬及油漆顆粒等的去除。絮凝后的廢水進入生化池中進行處理，進一步去除有機物。該方法由于投資少、見效快和處理工藝簡單，成為目前應用較為廣泛的電泳廢水處理技術之一。

6　不同處理技術比較分析

不同的廢水處理工藝對有機物、重金屬、磷化物及殘余油漆的處理效率有較大差別，各有自身的優缺點。不同電泳廢水處理方法優缺點見表1。

表1電泳廢水處理技術比較

序號技術名稱優點缺點1厭氧折流板反應器?序批式活性污泥法(ABR?SBR)　占地面積小，設備相對較少，投資成本低，操作人員經過簡單培訓即可進行操作。可有效去除氮、磷，且水質凈化效果好、耐沖擊，出水水質穩定。　不能對廢水中的重金屬離子、小分子有機物進行深度去除，出水水質雖然可以滿足相關標準，但污染物排放量相對較大2鐵碳微電解處理法　利用廢棄物鐵屑為填料，實現廢物綜合利用的目的，設備結構簡單，推流性好，且運行費用較低，適用于中小型企業。該工藝可實現自身腐蝕與絮凝，有效降低重金屬、色度和COD，一次填料，使用時間長，處理效果好　效率差、反應速度慢；固定床床體易形成鈍化膜，自身也易出現板結，出現死區和短路，易造成“反色”現象，出水水質不穩定。填料在補充和清理過程中勞動強度大3Fenton工藝處理法　設備操作簡單、污水處理反應快速、同時可產生絮凝，將有機物有效去除和沉淀。可對有機污染物進行改性，便于后續處理　所用試劑較為昂貴，不利于大面積推廣4膜處理法　處理效果好，可對小分子污染物進行有效去除。如與其它技術聯用，可對高濃度污染物進行有效去除。出水水質穩定，處理后的廢水，一般可以達到回用標準，提高企業污水的綜合利用率、減少污染物的排放量　一次性投資較大，膜價格昂貴，在更換過程中給企業帶來成本壓力5絮凝?生化處理　應用較為廣泛，投資少，運行操作簡單、方便。絮凝工段可以對氮、磷進行有效的去除，針對磷化廢水的處理效果較好。后續生化處理可以去除有機物，處理后的廢水出水穩定，可滿足排放標準要求　對難處理的有機物、重金屬離子的去除效率不高，生化工段污泥中的重金屬離子易釋放出來，使出水中的重金屬離子出現超標現象

7　結束語

不同企業的電泳廢水水質有較大差別，有機物、重金屬及磷化物的含量存在較大差異；同時，企業對處理后廢水的用途和利用率也不相同，企業采用的處理工藝也不盡相同。厭氧折流板反應器-序批式活性污泥法(ABR-SBR)、絮凝-生化處理法，投資小、處理效果好，適用于大部分企業；Fenton工藝處理法、膜處理法投資成本高，但污水處理效果好，適用于污水可以重復利用的企業；如企業能對固體廢棄物綜合利用，鐵屑來源廣泛，可采用鐵碳微電解處理法。企業要根據自身的水質特點和目標采用適合自身的處理工藝，也要從經濟方面綜合考慮，實現環境與經濟效益的雙豐收。

[1]劉紹根,孫菁,成雄劍,等.SBR反應器中好氧顆粒污泥處理汽車涂裝廢水[J].化工進展,2012,31(5):1160-1164

[2]鞠宇平,張林生.ABR-SBR工藝處理電泳涂膜廢水[J].中國給水排水,2003,19(2):51-52.

[3]張林生,鞠宇平.水解酸化-序批式活性污泥法(ABR-SBR)處理電泳廢水的研究[J].環境污染治理技術與設備,2002,3(10):51-54

[4]吳傲立,鮑建國,龔珞軍.鐵碳微電解預處理汽車電泳涂裝廢水[J].環境工程學報,2014,8(9):3843-3847.[5]劉強.無人值守序批式Fenton工藝處理電泳廢水工程設計[J].工業水處理,2014,34(2):84-86.

[6]韓勇剛.Fenton氧化法處理噴漆廢水的研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業大學,2008.

[7]李永亮,李健.某電泳生產線廢水處理優化設計[J].電鍍與精飾,2015,37(12):43-46.

[8]張進,孟廣耀.混凝對微濾膜處理陰極電泳漆廢水的影響[J].工業水處理,2011,31(1):30-32.

[9]張進,董強,孫宇新,等.混凝-陶瓷膜微濾處理陰極電泳漆廢水研究[J].膜科學與技術,2006,26(6):57-60.

Electrophoresis Wastewater Treatment Technology Research Progress

YAN Bairui1, LI Jian2, WANG Ying3, YU Tingting3

(1.Inner Mongolia Autonomous Region Environmental Engineering Assessment Center,Hohhot 010011,China;2.Jiamusi Environmental Monitoring Station,Jiamusi 154004,China;3.Chemistry and Chemical Engineering of Qiqihar University,Qiqihar University,Qiqihar 161000,China)

The composition of electrophoresis wastewater is complicated,requiring different treatment processes to meet the relevant emission standards.In view of the current domestic electrophoresis wastewater treatment, relevant research process of several kinds of processing method, including anaerobic baffled reactor-sequencing batch activated sludge process,the iron-carbon micro-electrolysis method,Fenton Process,membrane treatment,flocculation-biological treatment method were introduced here.The advantages and disadvantages of different treatment technologies were discussed.It provided technical reference for the enterprise to choose the appropriate processing method and realized a double harvest of economic benefits and environmental benefits.

electrophoresis wastewater;ABR-SBR;iron-carbon micro-electrolysis method;fenton process;membrane treatment;coagulation-biochemical treatment method

10.3969/j.issn.1001-3849.2016.10.006

2016-07-15

2016-07-27

X703

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