淺談汽車行業(yè)涂裝廢水金屬離子的去除工藝

王立東

中持水務(wù)股份有限公司 北京 100000

近年來，國內(nèi)汽車制造行業(yè)飛速發(fā)展，汽車行業(yè)的生產(chǎn)過程中，車身本體及其零部件的涂裝過程產(chǎn)生的廢水是汽車生產(chǎn)過程中廢水的主要源頭[1]。

1 廢水來源

涂裝車間廢水主要來自涂裝前處理區(qū)域、電泳區(qū)域的所有廢水、噴漆工位以及噴漆室空調(diào)等區(qū)域的全部污水（少量）。涂裝車間在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生磷化廢水、電泳廢水和酸堿廢水。其中磷化廢水中含有較高濃度的鎳離子、鋅離子、錳離子、磷酸根等污染物，電泳廢水中含有較高濃度的懸浮物、有機物等污染物，酸堿廢水含有較高濃度的酸堿物質(zhì)、懸浮物、有機物等污染物。這些廢水必需經(jīng)過相應(yīng)的處理設(shè)施去除廢水中大部分重金屬離子、磷酸根離子、懸浮物、有機物并調(diào)節(jié)廢水pH值后，達到出水達到到GB8978-1996《污水綜合排放標準》Ⅱ類三級排放標準，才能排入污水管網(wǎng)。

2 廢水水質(zhì)情況

汽車涂裝車間產(chǎn)生的工業(yè)廢水包括磷化、電泳、酸堿廢水及生活污水，三種工業(yè)廢水主要特點都是：水質(zhì)復(fù)雜、水質(zhì)水量變化大、污染物種類多、濃度高[2]。但不同種類的廢水又有各種的特點。

2.1 磷化廢水

磷化廢水來源于涂裝車間的磷化工藝段，包含污染物濃度較高的磷化倒槽液、洗槽液以及濃度較低的連續(xù)流清洗水等，其主要污染物是Ni2+、Zn2+、Mn2+、Al3+等重金屬離子以及F-、PO43-等非金屬鹽離子，pH值在4-6之間呈酸性。

磷化廢水中重金屬污染物對環(huán)境有著較大的危害，特別是其中的Ni2+是國家一類控制的污染物，其能在環(huán)境和動植物體內(nèi)長期存在并累積，對環(huán)境有著長期嚴重的影響，必需單獨處理嚴格控制排放濃度，并且驗收取樣必需在車間或車間處理設(shè)施排口取樣，在沒達標前嚴禁與其它污水混合[3]。

2.2 電泳廢水

電泳廢水主要來自涂裝車間電泳區(qū)域的槽體清洗、車身清洗、滑橇清洗、地面清洗等含電泳漆的廢水，以及電泳陽極液、槽體溢流、電泳漆滲漏等狀況下排出的含漆廢液。

電泳廢水的主要成分為高分子水溶性樹脂類物質(zhì)，含有部分有機溶劑、顏料、無機鹽添加劑，成分較為復(fù)雜，且隨著生產(chǎn)的進行，水質(zhì)水量的波動性較大。

2.3 酸堿廢水

酸堿廢水來源于經(jīng)過陶瓷膜超濾除去絕大部分礦物油的脫脂廢水、純水制備區(qū)排放的各種反洗水和離子交換再生液等、污水站內(nèi)地坑排水、涂裝車間空調(diào)冷凝水、以及涂裝車間其它區(qū)域排放的污染物濃度較低且不含重金屬等特殊污染物的來水。

酸堿廢水的主要特點是來源較多，除預(yù)處理后的脫脂水外其它來水整體的污染物濃度較低。

3 汽車廢水處理工藝

目前國內(nèi)大型汽車制造企業(yè)汽車廢水的工藝流程如下：

4 汽車廢水金屬離子去除工藝

汽車涂裝廢水中含有較多的金屬離子，項目上的建設(shè)及運營經(jīng)驗，來水中的金屬離子主要有：Ni2+、Zn2+、Al3+、Mn2+等，其中Ni2+為國家一類控制的污染物。現(xiàn)在去除這四種金屬離子常用的工藝方法有反滲透法、離子交換法和氫氧化物沉淀法三種。

4.1 反滲透法

圖1 工藝流程

此法的原理是利用反滲透膜能讓水分子通過但不能讓離子有機物等物質(zhì)通過的特性，利用高壓讓水分子透過反滲透膜成為含有極低離子濃度的產(chǎn)水，而金屬離子不能通過反滲透膜而被截留在濃水一側(cè)，最后同濃水一起排出。

反滲透法的優(yōu)點是去除率極高且較為穩(wěn)定，產(chǎn)水中的金屬離子、有機物等成分的濃度極低，接近于純水；

反滲透法的缺點主要有兩個，一是需要對原水進行極為嚴格的預(yù)處理，去除原水中的懸浮物、膠體以及能污染膜的物質(zhì)，保證膜通量及效率并防止膜損傷；二是濃水中金屬離子較高，依然不能排放需要進一步處理，最佳的辦法是將濃水蒸發(fā)，濃縮耗能較高。

4.2 離子交換法

此法的原理是利用離子交換樹脂將廢水中需要去除的金屬離子與樹脂自帶的H+或Na+進行交換，使這些金屬離子轉(zhuǎn)換到樹脂內(nèi)部，再通過樹脂的再生轉(zhuǎn)換到少量的樹脂再生液中，從而從水中去除。

離子交換法的優(yōu)點是去除率較高，出水中的金屬離子濃度極低。

離子交換樹脂的缺點主要有三個，一是需要進行預(yù)處理，去除水中的懸浮物；二是污水中雜質(zhì)及離子種類較多，會干擾交換進行；三是再生液的處理較為麻煩。

4.3 氫氧化物沉淀法

此法的原理是利用這些金屬離子與OH-離子反應(yīng)生成難溶于水的氫氧化物，然后再通過沉淀將金屬離子從水中轉(zhuǎn)移到污泥中去，然后再對污泥進行處理。其化學(xué)反應(yīng)方程式為：

Ni2++OH-→Ni(OH)2↓

Zn2++OH-→Zn(OH)2↓

Al3++OH-→Al(OH)3↓

Mn2++OH-→Zn(OH)2↓

氫氧化物沉淀法的主要優(yōu)點是設(shè)備及操作均較為簡單。

氫氧化物沉淀法的主要缺點有：需要時時調(diào)整加藥量，處理效果不穩(wěn)定，處理出水中金屬離子濃度較上兩種方法都高；產(chǎn)泥量大。

5 結(jié)語

（1）磷化廢水中重金屬鎳為國家一類控制污染物，含鎳廢水必須單獨處理后才可與其他廢水混合排放，采取磷化廢水單獨預(yù)處理的方式，可以有效控制和去除鎳，從而減少對環(huán)境危害。采用氫氧化物沉淀法進行處理是一種最常用的方法相對其他處理方法，處理設(shè)備及操作均較為簡單，實際運行成本較低。

（2）反滲透方法的金屬離子去除率最高，離子交換法次之，氫氧化物較以上兩種方法要差，但是氫氧化物沉淀法處理高濃度金屬離子汽車廢水的成本最低，在目前汽車行業(yè)廢水處理過程中應(yīng)用最普遍。