淺談汽車工業污水處理發展方向

施媛媛

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

汽車工業廢水處理受成本和意識影響，運行主要憑經驗，例如藥品投加量的多少，曝氣時間的長短、排泥周期等，運行效果波動很大。隨著社會對環保的日趨重視及人工成本的升高，污水處理自動化是發展趨勢，如何將智能化控制運用到污水站設計中，通過在線數據采集、分析，自動調整加藥量，曝氣量，排泥周期，是其未來研究方向。

1 控制基礎原理

污水處理設備的電氣控制一般分為控制層和設備層：控制層：采用一套可編程序控制系統（PLC），主要功能為信號的采集和處理、系統參數的設定、過程控制、設備的聯鎖控制、報警。所有的設備參數實時顯示在工控畫面上，并能夠調閱故障信息、警報信息、生產狀態信息等。

設備層：設備層包括液位計、流量計、壓力計、在線監測儀等傳感器，包括水泵，電磁閥、攪拌機、風機等執行設備。

控制層主要由所需控制點的數量來確定 PLC類型、I/O模塊、工控機、編程軟件等，屬于常規配置，不在我們討論范圍內，我們主要描述設備層及執行方式。

圖1 工業廢水污水處理站工藝流程圖

要想實現污水處理自動化就要將各項影響設備操作的指標數字化，例如決定加藥量是水質參數，影響曝氣風機風量的是水中溶氧值，決定排泥周期的是污泥沉積效果，通過相應的檢測儀器采集信息傳遞信息，通過PLC控制終端設備。

常規汽車工業污水處理主要工藝及設備如下圖，根據此圖詳細描述其自動化運行模式。

2 自動化、智能化控制模式

2.1 調節池

調節池即污水存儲池，內設液位計與提升水泵連鎖，高液位水泵啟動，低液位水泵停止。調節池內推流器、水泵聯動，同時開啟，同時關閉。提升泵與反應槽所有攪拌機、加藥泵聯動，同時開啟，一定時間無進水攪拌機和加藥泵延時半小時停止。

污水站物化加藥階段主要通過加堿、石灰、絮凝劑、助凝劑去除磷和重金屬、降低 COD含量，在調節池設置在線監測儀，與加藥計量泵連鎖，根據不同的污染物濃度設定計量泵流量大小，實現自動控制加藥量。

2.2 反應槽

PH在線檢測儀與酸堿加藥泵信號連鎖，根據工藝所需酸堿值自動控制酸堿投加量，一般反應槽 PH值應控制在10～11，反調槽控制在 6～9。

2.3 沉淀槽

沉淀槽沉積區設置壓力傳感器，與螺旋輸送機連鎖，當壓力大于一定值時，說明沉淀槽底部積壓了一定量的污泥，開啟螺旋輸送機，自動排泥至污泥濃縮槽，當壓力低于一定制時螺旋輸送機停止。

2.4 生化系統

汽車工業廢水的生化系統一般為有氧反應，需要進行曝氣，溶氧儀與曝氣風機連鎖，溶解氧過大時風機轉速減小，當溶解氧低于一定值時風機轉速增加。

2.5 溶投藥系統

下圖為設備示意圖：

圖2 溶投藥罐示意圖

加藥計量泵、攪拌機與調節池提升泵連鎖，液位計與補藥電磁閥、加藥泵信號連鎖，液位計設置低、高液位，低液位時補藥電磁閥打開，補充藥液，高液位時補藥電磁閥關閉。加藥計量泵與在線監測儀的連鎖見2.1。

2.6 污泥處理系統

污泥提升泵與電磁閥、液位計連鎖，電磁閥關閉時提升泵開啟，將污泥打至污泥壓濾機，提升泵帶壓力感應，污泥排空時提升泵停止。

污泥壓濾機為成套設備，可實現全自動進泥、壓泥、卸泥，本文不做說明。

3 涂裝環保材料開發

綠色環保涂料開發一直是化工原料領域研究的核心內容與發展方向，作為現今主流的水性中涂、面漆、清漆已被大家耳熟能詳，但無磷化前處理涂料還在發展中。

磷化廢水也是汽車工業主要污染源之一，其主要污染物是鎳和磷，磷是導致水體富營養化的主要原因，鎳是重金屬，對人體危害極大。因環保要求日趨升級，目前地方環保多要求磷化廢水處理實現零排放因此工藝投資成本較大，且不能從源頭減少污染物的產生，因此我公司對源頭的磷化工藝進行了技術研究，希望能有綠色環保的替代產品。

采用鋅、錳、鎳三元系磷化處理工藝，為目前使用最為廣泛、性能最穩定的前處理工藝。但因其含有重金屬鎳，自1990年代以來，開始研究相應替代技術，國外目前應用較多的是鋯化工藝，已在標致雪鐵龍、通用歐寶、菲亞特、大眾等公司個別乘用車生產線使用。在國內，鋯化工藝處于探索階段，轎車企業只有常熟觀致汽車是唯一使用鋯化工藝的乘用車整車車身生產廠家。

表1 鋯化工藝與傳統磷化工藝對比表

鋯化工藝采用氟鋯酸作為主劑，利用氟鋯酸的水解反應在金屬基材表面形成一種化學性質穩定的無定型氧化物轉化膜，轉化膜依靠鋯化物與金屬基材牢固結合，同時，依靠鋯化液中的高分子化合物與涂層強烈結合，從而獲得高性能的金屬表面皮膜，從而達到優異的附著力和防腐能力。其在冷軋板上的成膜機理如下：

Fe+3HF→FeF3+3/2H2

H2ZrF6+2H2O→ZrO2+6HF

鋯化工藝與傳統磷化工藝對比詳見表1。由表1可知，與傳統磷化工藝相比鋯化工藝，具有工藝流程短（無表調）、環保（無重金屬鎳、鋅）、能耗低（常溫，不需加熱）等優點，但是該工藝對材料適用性要求嚴格，只有在鋁合金板材、鍍鋅板材等工件表面平整度較高的板材上才能形成質量較高的膜，而且其膜厚度很薄，僅為磷化膜的 1%，如果板材平整度較差或者有缺陷，則無法掩蓋缺陷導致產品出現瑕疵甚至發生銹蝕，上述制約因素，導致鋯化工藝目前僅應用于板材質量較好的高端轎車生產線，目前我公司正在研發階段，如果能實現取代磷化工藝，將在源頭上實現減排，減少環境污染，具有良好的社會效益。

4 結語

汽車工業廢水處理自動化和智能處理方式從理論上來說不難實現，難點在于根據在線檢測的水質、污泥數據所對應的加藥量或設備控制，這需要基于實際分析得出合理的數據，例如磷含量多少應該投加多少石灰和NAOH，COD含量多少應該投加多少PAC、PAM，沉淀池污泥壓力達到多少說明其積壓量足夠進行排泥，再根據此進行編程，尤其是加藥量、曝氣量，對應的是一個區間，時時調整設備狀態要求過高且沒有必要。汽車環保涂料的開發與替換是汽車涂裝專業發展的大趨勢。以上是汽車工業廢水處理未來的發展趨勢，有了思路就可以逐漸落實和深入，為環保產業升級做出一定貢獻。