浅谈某涂装车间废水处理系统运行控制

0　引言

　　某轻卡汽车制造厂涂装废水处理系统于1992年建成投入使用， 主要工艺为平流沉淀、气浮、多介质过滤，排放达到当时环保要求。随着公司发展及环保要求的不断提高，处理系统不能满足环保排放要求，2000年进行过一次改造，在多介质过滤前新增三级氧化处理系统，改造后排放达到环保要求， 2010年，污水处理系统污水设备老化，处理池渗漏，部分设备损坏无法恢复功能，处理系统处于过水状态，污水排放达不到国家环保要求。2010年到2012年间，进行了经过多次方案论证，确定按12m3/h的处理量对涂装车间污水处理系统进行改造。分步进行改造，第一步，更换所有设备，充分利用原有槽体及构筑物，恢复三级氧化系统，新增水解酸化工序，应用斜板沉淀技术替换原平流沉淀技术，新增分析检测仪器，重新布置管路及电控制系统。第二步，改造深度处理系统（多介质过滤）。污水处理系统第一步改造项目于2013年3月完成并投入使用，由于第一步改造实施后水质已达到环保排放要求，第二步改造取消。笔者主持了该项目设计、施工、调试运行等工作，在涂装废水处理系统控制方面积累了一定经验，以供借鉴。

1　改造后的工艺概述

　　涂装废水处理系统改造后由含油废水预处理，综合废水处理和污泥处理三个单元组成，其中含油废预处理单元为新增单元，综合废水处理单元应用了斜板沉淀技术和带填料水解技术，以提高处理效率，污泥处理系统新增了污泥浓缩工艺。

1.1　含油废水预处理单元

　　在污水处理系统改造过程中，新增了一套含油废水预处理装置，用于处理生产车间产生产的废乳化液。生产过程中产生的废乳化液，废乳化液集中装在集油桶内，通过泵抽吸将废乳化液提升至乳化液破乳槽内进行破乳处理。含油废水预处理单元因为量少，排放不规律，所以装在油桶内集中处理。本处理单元为间歇式运行，没有集成在中控自动控制系统，需要现场操作。

1.2　综合废水处理

　　综合废水处理单元是污水处理系统的核心部分，改造中除槽体及构筑物外所有设备全部更新。综合废水处理单元承担涂装连续排放废和间歇废水的处理，其中连续排放的废水有脱脂后清洗液、反渗透纯水制备系统浓缩液，间歇倒槽废水有脱脂槽、表调槽、磷化槽、水洗槽，喷漆循环废水、电泳废水。改造后的其工艺流程图见图1。

1.3　污泥处理单元

　　污泥处理系统混凝反应沉淀装置的污泥、斜板式初沉槽的污泥以及好氧生化处理系统生化污泥池内污泥、气浮反应池、气浮池内沉淀污泥、刮渣槽内浮渣、均排至污泥池，然后通过污泥泵提升进入污泥浓缩槽，在污泥浓缩槽内投加阳离子PAM进行污泥浓缩，浓缩后的污泥由螺杆泵提升进入板框压滤机进行污泥脱水。改造后的工艺流程图见图2。

2　改造后的运行控制要点

2.1　废乳化液处理

　　废乳化液主要来自冲压工件机械加工和金属表面处理过程中的防腐剂、润滑剂以及冷却液循环使用后的排放，其特点是有机物浓度高、含油高、色度高，间歇排放但污染强度大，会对环境造成严重污染。首先对废乳化液进行破乳处理，使油和水分离，预处理后的水排入综合调节池和其他废水一起处理，从而达标排放。

　　废乳化液集中装在集油桶内，通过泵抽吸将废乳化液提升至乳化液破乳槽溢流口下125px左右，停止计量泵。开启空气搅拌系统，边搅拌边加入硫酸进行破乳，废乳化液油滴表面覆盖一层带有负电荷的双电层，将废水用硫酸调至酸性， pH控制在3~4之间，产生的质子会中和双电层，通过减少液滴表面电荷而破坏其稳定性，促使油滴凝聚，同时可使存在于油、水界面上的高碳脂肪酸或高碳脂肪酶之类的表面活性剂析出，使油滴失去稳定性达到破乳目的。

　　破乳反应半小时左右向乳化废水中加入6-7L 5%PAC、3-4L 0.5%PAM进行混凝沉淀反应生成胶体，由于加入的高分子物质的架桥作用达到絮凝，吸附油珠，并通过絮凝产生的矾花中和表面电荷使其凝聚，然后刮渣将油污去除。

　　混凝反应1小时左右，静置待油水分层后加入自来水将油渣液位抬高到破乳槽溢流口高度，开启刮渣机将油渣刮至空油桶内集中处理，待油渣刮尽后打开排水阀将预处理后的水排入综合废水处理系统进行处理。

2.2　综合废水处理

　　汽车涂装废水为连续排放的清洗水通过溢流排入调节池，间歇倒槽废水经过限流管道排入调节池，由于喷漆循环废水和电泳废水有机物浓度高，通过溢流口限量进入综合污水调节池。调节池有足够的停留时间来混合均匀，其CODCr控制在800mg/L以下，防止水质的大幅波动，减少对后续处理的冲击，导致系统无法稳定运行。

　　涂装车间的脱脂液经一段时间使用后，含有大量的油、脂、固体悬浮物从而失去脱脂能力，需要对脱脂液定期排放。脱脂液含有表面活性剂、油污、尘泥等，有机物含量高，PH值也高，排放过程中用硫酸调至酸性进行破乳，然后排入调节池。

　　喷漆循环水排入高浓度废水池，加入H2O2和FeSO4对其进行预处理，通过大量的工艺试验，确定了双氧（H2O2）及氧化亚铁（FeSO4）的添加量分别为0.2kg/t和0.15Kg/t，开启空气搅拌半小时左右混合均匀，使其中的有机物氧化分解，停止曝气并进行厌氧消化一天左右，CODCr可从6000mg/L降到4500mg/L，除效率约在20%-30%左右，然后每天限量排入调节池进行混合，进入后续沉淀处理，大大提高了循环废水处理能力，降低高浓度污水处理负荷[1]。

　　调节池的水通过提升泵流入混凝反应槽，反应槽分为四格边搅拌边加药，第一格中加入浓度为5%的石灰，使废水中磷酸盐生成羟基磷灰石沉淀。随着pH的升高羟基磷灰石的溶解度急剧下降，从而去除废水中的磷及重金属Ni等。第二格中加入浓度为5%的碱，在碱性条件下，废水中的重金属离子形成溶解度较小的金属氢氧化物沉淀，从而将重金属离子去除。当pH值达到10.5-11左右，第三格投加浓度为5%的絮凝剂PAC使废水中电解质脱稳。第四格投加浓度为5‰的助凝剂PAM通过架桥使絮凝形成的矾花集结，矾花大和间隙水清澈说明加药量合适。形成絮凝体在沉淀装置中进行沉淀,待污泥下沉后排入污泥槽内，上清液流入气浮反应槽，CODCr去除率为40%～60%，CODCr可降到300-450mg/L。

　　混凝反应沉淀装置的上清液出水进入混凝反应气浮装置，二级反应的反应槽分为三格。第一格加浓度为5%的酸将pH回调至6～9。第二格加浓度为5%的PAC。第三格加浓度为5‰的PAM，反应后进入气浮池进行固液分离。出水进入气浮固液分离区，骤然减压释放的无数微细的过饱和气体与矾花结合浮上水面形成浮渣。利用浮力原理使它浮在水面，从而获得固、液分离[2]。开启刮渣机将浮渣定期排至污泥池中进行处理。二级反应CODCr去除率为20%～25%，CODCr可降到250-350mg/L，排入水解酸化池，同时气浮也去除了Zn2+和一部分的表面活性剂。当气浮处理水CODCr高于350mg/L时，打开回流阀门排入调节池循环处理。

　　气浮装置出水溢流进入水解池，在水解阶段，发酵细菌将废水中复杂有机物水解为有机酸、醇类。在酸化阶段产氢、产乙酸细菌将发酵产物有机酸和醇类代谢为乙酸和氢，使大分子物质降解为小分子物质，使难生化的固体物降解为易生化的可溶性物质，提高了废水的可生化性。水解酸化的设计停留时间为6～9h，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。

　　经水解处理后的废水用泵提升到好氧池，在好氧阶段内溶解氧的浓度控制在2.0～4.0mg/L。每天排入一定的生活污水为好氧微生物提供了丰富的营养，加快了好氧微生物的新陈代谢，在其作用下水中有机物得以有效降解。保证水质COD:N:P为100:5:1，废水中的N、P元素是造成水体富营养化的关键因素，N、P元素可以迅速为藻类生长提供营养物，形成大范围水华现象，影响水质。生物池混合液在二沉槽中进行二次沉淀，沉淀装置中固液分离脱落的生物膜，沉淀装置中的污泥排至污泥槽中进一步处理，经好氧处理后CODcr降到100mg/L以下，满足排放要求 [3]。

2.3　污泥处理要点

　　每天对絮凝沉淀池排泥，防止污泥太多堵塞斜板填料，排到流出清液为止；间歇对生物沉淀池进行排污泥，以免污泥龄增大，使污泥老化，排到黑泥排完出现黄色的泥为止，再通过泵提升到污泥槽；气浮刮出的泥渣也每天排到污泥槽集中处理。

　　通过提升泵将污泥打入污泥浓缩槽，打泥的过程中加入浓度为5‰的PAM+调和，PAM+是线型高分子化合物，由于它具有多种活泼的基团，可与许多物质亲和、吸附形成氢键，通过电性中和，化学桥联等作用，使水从粒子中分离出来，并使粒子凝聚成大的絮状体，可以提高污泥的脱水性能，加快污泥沉降，有利于减少浓缩的时间。

　　将压滤机处于压紧状态，启动污泥螺杆泵，混合液流经过滤介质（滤布），固体停留在滤布上，并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼。而滤液部分则渗透过滤布，成为不含固体的清液。 随着过滤过程的进行，滤饼过滤开始，泥饼厚度逐渐增加，过滤阻力加大。过滤时间越长，分离效率越高，当压力到3.5-4.0MPa时，停止污泥螺杆泵。将压滤机压板松开排水约10分钟，将接泥小车放到压滤机压板下面，左右各站一人，将压板一块一块移动，剥落泥饼。泥饼用编织袋装起来集中堆放，按当地环保行政主管部门要求进行合理处置，脱出水回流至综合废水调节池进行再处理。

3　结论

　　涂装车间污水处理系统经过改造投入使用后，严格按本文所述要点进行控制。处理出水水质COD≤100mg/L达到《综合污水排放标准》一级标准[4]。同时采取双氧水和氧化亚铁对高浓度废进行预处理，并限量注入调节池，减少了高浓度废水集中处理负荷。

（详见《现代涂料与涂装》2014-8）

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