涂装废水主要产生于前处理（包括脱脂、表调、磷化、水洗）工序及电泳涂装工序，特别是其中的电泳废水、喷漆废水成分复杂，有机污染物含量高，含有重金属（主要为锌）离子，可生化性差。江西某电动车厂涂装生产废水工程采用“分质预处理+水解酸化+好氧生化+混凝沉淀”的工艺实现废水的达标排放〔1〕。
1 废水水质
江西某电动车厂电泳涂装废水为周期性排放，排放频次与生产管理相关，水量波动大，单次排放量较大。工程废水水质、水量见表 1。
表1 废水水质
| 名称 | 水量 | SS | COD | 石油类 | 磷酸盐 | 总锌 | BOD | pH |
| 热水洗 | 20 | 280 | 3 400 | 2 100 | — | — | — | 12~13 |
| 预脱脂及脱脂废液 | 1.5 | 1 000 | 12 000 | 1 500 | — | — | 5 000 | 11~13 |
| 脱脂后水洗废水 | 25 | 500 | 1 000 | 1 000 | 30 | — | 500 | 9~10 |
| 表调废液 | 1.5 | 80 | 350 | — | 300 | — | 50 | 9~10 |
| 磷化废液 | 0.3 | 300 | 600 | — | 3 000 | 120 | 200 | 3~4 |
| 磷化后水洗废水 | 18 | 35 | 100 | — | 200 | 50 | 150 | 3~4 |
| 电泳废液 | 0.1 | 15 000 | 20 000 | — | — | — | — | 2~3 |
| 电泳清洗废水 | 25 | 600 | 1 300 | 50 | — | — | — | 3~6 |
| 生活污水 | 50 | 200 | 350 | — | — | — | 200 | 6~8 |
注：除pH、水量（单位为t/d）外，其余各项目单位均为mg/L。
由表 1可知，废水水质主要特点有：磷化工序废水含有重金属锌离子；脱脂工序废水COD含量高、油脂含量高；生产废液平均产生量小，但污染物浓度高；表调及磷化工序废水磷酸盐含量高；生产废水可生化性低。
磷化废水含重金属锌离子，需单独预处理。脱脂工序废水含油污染物，在混凝剂PAC、助凝剂PAM的作用下易破乳分离；磷化废水磷含量高，pH 5~7；若多股废水直接混合会使磷的浓度降低，不利于磷酸盐的沉淀去除。为此，江西某电动车厂采用“分质预处理+生化处理+混凝沉淀”的方法，其中将脱脂及电泳废水、磷化废水分别进行预处理，然后合流进入生化处理系统〔2〕。
2 工艺设计
2.1 工艺流程
工程设计处理能力200 m3/d，工艺流程见图 1。
图1
工艺主要特点说明：（1）磷化废水通过投加碱、石灰乳及絮凝剂，控制pH，除去磷酸根、锌离子及悬浮杂质；（2）脱脂电泳废水通过投加酸及絮凝剂，除去油脂类污染物；（3）表调磷化废液与脱脂电泳废液各自总量较小，但污染物浓度大，直接全部进入废水处理系统对工艺冲击较大，因此采用较小流量、定量投入污水处理系统的方法，从而避免造成冲击；（4）含重金属锌离子污泥与普通污泥分类收集并分别处置，减少重金属污泥的产生量；（5）废水可生化性低，加入生活污水，可部分改善污水的可生化性，同时增加水解酸化池的停留时间，从而提高污水的可生化性。
2.2 工艺设计参数
工程主要建、构筑物（或设备）设计参数见表 2。
表2 主要建、构筑物设计参数
| 名称 | 有效容积/m3 | 工艺设计参数 | 备注 |
| 磷化调节池 | 60 | HRT=24 h | 钢砼防腐，搅拌，投加碱 |
| 沉淀器 | 12 | 表面负荷0.7 m3/（m2·h） | 碳钢防腐，投加石灰、絮凝剂 |
| 锌污泥池 | 32 | 钢砼防渗 | |
| 含油调节池 | 90 | HRT=24 h | 钢砼防腐，搅拌，投加少量酸 |
| 气浮机 | 6 | 表面负荷1.2 m3/（m2·h） | 碳钢防腐，投加絮凝剂 |
| 综合调节池 | 100 | HRT=12 h | 钢砼防腐，潜水搅拌机搅拌 |
| 水解酸化池 | 100 | HRT=12 h | 钢砼防腐，潜水搅拌机搅拌 |
| 接触氧化池 | 120 | 负荷0.3 kgBOD/（m3·d） | 钢砼，安装组合填料，微孔曝气 |
| 二沉池 | 45 | 表面负荷0.6 m3/（m2·h） | 钢砼 |
| 混凝沉淀池 | 35 | 表面负荷0.8 m3/（m2·h） | 钢砼，投加混凝剂 |
| 清水池 | 15 | HRT=2 h | 钢砼 |
| 污泥浓缩池 | 50 | 碳钢防腐 |
3 工程运行效果与分析
3.1 工程的调试与运行
工程调试在空载试车和清水试车成功后进行。预处理的调试主要在于各系统的pH控制及药剂投加量的调整。
磷化废水沉淀器沉淀磷酸根及锌离子的最佳pH在9.5~10.5，石灰乳（质量分数10%）的投加质量浓度约250 mg/L，PAC（质量分数5%）投加质量浓度约300 mg/L，PAM（质量分数0.1%）投加质量浓度约5 mg/L。沉淀器出水清澈，SS去除率达95%以上，锌离子去除率84%，磷酸盐去除率91.5%。
电泳废水气浮机调节pH至中性，PAC投加质量浓度约300 mg/L，PAM投加质量浓度约5 mg/L，SS去除率96%以上，COD去除率约35%。
工程生化活性污泥从附近污水处理厂二沉池运回分别投入水解酸化池及接触氧化池。曝气调试初期，产生大量泡沫，但随着填料挂膜量（污泥量）增加，泡沫逐渐消失。调试期间污泥量增长较慢，向系统中投加葡萄糖（20 kg/d）作为碳源以提高污水可生化性。污泥接种驯化约35 d后系统转入正常运行状态，污泥沉降比约20%，生化系统COD去除率约75%。
混凝沉淀池PAC投加质量浓度约250 mg/L，PAM投加质量浓度约4 mg/L，SS去除率81%，COD去除率约19%。
表 3为系统运行条件及处理效果，运行后出水达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）二级标准，即CODCr≤115 mg/L、SS≤63 mg/L、总锌≤3.2 mg/L、pH 6~8、磷酸盐≤0.82 mg/L。
表3 系统主要处理单元运行条件及处理效果
| 项目 | Zn2+去除率/% | COD去除率/% | SS去除率/% | 运行条件 |
| 沉淀器 | 84 | 25 | 95 | 石灰250 mg/L，PAC 300 mg/L，PAM 5 mg/L |
| 气浮机 | — | 35 | 96 | PAC 300 mg/L，PAM 5 mg/L |
| 水解酸化池 | — | 13 | — | DO 0.2~0.3 mg/L |
| 接触氧化池 | — | 71 | 62 | DO 3~4 mg/L |
| 混凝沉淀池 | — | 19 | 81 | PAC 250 mg/L，PAM 4 mg/L |
3.2 运行问题及分析
3.2.1 预处理运行问题及分析
系统在调试与运行过程中发现，污水pH对磷化废水预处理的效果影响较大。在pH≈10时磷化废水中锌离子、磷酸根的去除效果最好；当pH低于9时二者去除率均有所降低，其中总锌去除率低于60%；pH大于11时，由于Zn（OH）2沉淀的重新溶解，致使总锌含量升高〔3〕。
运行过程中发现石灰乳、PAC及PAM的用量调整范围可较大，但对出水水质影响不如pH的影响显著。同时石灰乳的投入，会造成污泥量的增大，在运行中也尝试用NaOH+氯化钙代替石灰乳，处理效果不如石灰乳，且增加操作难度。
脱脂废水为碱性，电泳废水为酸性，二者混合后会造成pH不稳定，通常显碱性。脱脂电泳废水预处理主要在气浮机单元完成，pH≈8时处理效果最好。
3.2.2 生化系统运行分析
水解酸化池通过搅拌机搅拌作用，维持池内溶解氧在0.2~0.3 mg/L左右；污泥外观呈黑色，结构密实，池内污泥质量浓度可维持在3 900 mg/L。日常检测挥发酸进水约180~330 mg/L，出水420~600 mg/L，酸化效果稳定明显〔4〕。
接触氧化池挂膜较慢，悬浮污泥含量约15%。由于生产废水可生化性差，运行初期污泥增殖速度较慢，即使混入了生活污水，废水营养比仍不均衡，需要适量补充部分碳源。
3.2.3 系统运行费用
整个系统运行电费1.12元/t，药剂费约1.42元/t，其中PAC、NaOH、石灰、污泥脱水CPAM、PAM费用分别为0.66、0.28、0.10、0.15、0.12、0.11元/t，合计系统直接运行费用为2.54元/t。
4 结论
本工程采用分质预处理+好氧生化+混凝沉淀的组合工艺对涂装废水进行处理，工艺简单，运行稳定可靠，出水效果好，在技术经济上可行〔5〕。
（1）电泳涂装废水周期性排放，水量波动大；有机污染物含量高，含有重金属锌离子，可生化性差，且不同工艺水质差别大，通过采用分类预处理可有效解决此问题，稳定水质水量并去除重金属离子，提高后续工艺处理效率。
（2）预处理后废水在混入生活污水、适量投加营养物质的条件下，可有效提高废水可生化性，可以将生化处理工艺应用于电泳涂装废水处理工程，水解酸化法+接触氧化法的工艺COD去除率可达75%。
（3）通过工艺条件控制与运行参数调试，该组合工艺对电泳涂装废水的处理出水效果稳定，系统出水COD约为115 mg/L、总锌约为3.2 mg/L，达到设计要求，直接处理费用2.45元/t。
津公网安备 12010602120337号
