機械設備企業噴漆廢水處理工藝研究

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摘要：以某機械設備企業為例，分析了企業生產過程中產生的噴漆廢水（水簾柜預處理調漆廢氣、噴漆廢氣、烘干廢氣），在調研國內外噴漆廢水處理工藝的基礎上，采用了兩級曝氣生物濾池深度處理技術來對某機械設備企業產生的噴漆廢水進行處理，重點分析了CODcr的處理效果分析，通過調節氣液比、水利負荷等因素可知，項目噴漆廢水處理效果較好。

關鍵詞：機械設備企業；噴漆廢水；生物處理法；CODcr

1概述

在國內外大中型機械設備生產工序中，很多都要需要設置噴漆工序，噴漆所使用到的油漆是一種溶劑型涂料（目前已逐步使用水性漆替代），在噴漆過程中需要涉及調漆、噴漆以及烘干等工序，以上工序均會在不同程度下排放出揮發性有機物廢氣，濃度高的揮發性有機廢氣具有毒性大的特點，在特殊的工作條件下還具備易燃易爆的風險。隨著環保力度的不斷加大，我國在針對各個行業中產生的揮發性有機物均需要設置環保處理措施，通過水來對調漆廢氣、噴漆廢氣以及烘干廢氣進行預處理具有操作簡單、成本低等優勢，也可以為后端布設的其他廢氣處理措施提升處理效率。水簾柜就是一種采用循環水來預處理有機廢氣的措施，其通過不斷的循環水來進行噴漆、烘干等VOCs廢氣的捕捉，達到有機廢氣的預處理效果。水簾柜中循環水預處理VOCs的過程中會產生一定的噴漆廢水。噴漆廢水中含有大量的有機質顆粒，具有成分復雜、降解困難的特點，一旦含有較高濃度的噴漆廢水排入生態環境中，對生態將產生巨大的影響，能夠促使動物中毒，導致分泌紊亂，嚴重情況下會致癌。因此，針對噴漆工藝中產生的噴漆廢水設計出合理的環保處理工藝將尤為重要。本文以筆者主持的某機械設備企業項目為例，通過分析其在預處理調漆、噴漆、烘干工序中產生的噴漆廢水情況探討了兩級曝氣生物濾池處理工藝對噴漆廢水的去除效率，希望為相關行業噴漆廢水的處理提供參考思路。

2噴漆廢水處理工藝現狀

2.1混凝沉淀法

混凝沉淀法需要使用混凝劑來對廢水中的膠體雜質和微小懸浮物進行處理，其最大的優勢就是既能夠單獨使用也可以組合使用，該方法可根據廢水的性質決定采用對應的混凝劑，常用的混凝劑包括明礬、硫酸亞鐵、三氯化鐵等。針對噴漆廢水中混凝劑的使用據研究表明，硫酸鋁有一定的效果。通過調研，針對噴漆廢水采用混凝沉淀法主要包括以下三個方面：壓縮雙電層作用、吸附架橋作用以及網捕作用，水溫、pH以及廢水濃度與處理效果息息相關，因此，選取好的混凝劑以及適宜的處理條件將至關重要。

2.2生物處理法

生物處理法的原理是借助于微生物的新陳代謝作用來處理廢水中的有害物質，從而達到去除的效果。噴漆廢水中含有較高濃度的有機物，行業內處理噴漆廢水需要使用物理化學法和生物法相結合來進行噴漆廢水的處理。生物處理法包括好氧和厭氧，針對難降解的有機質廢水采用的是厭氧處理。水解酸化-好氧生化處理是現今逐漸興起的一種廢水處理工藝，前段水解酸化中含有水解酸化菌，能夠使有機質濃度較高的廢水無機化，處理后可使得CODcr≤1000mg/L，為低濃度的廢水，后續使用好氧生物處理，可以有較好的處理效果。

2.3共代謝處理法

共生代謝法也是微生物代謝處理廢水的一種方法，由最早的甲烷產生菌氧化乙烷而出現的一種共氧化現象而被科學家發現。共代謝作用通過處理廢水污染物中的關鍵酶來產生共誘導性，以此來做到代謝轉化生產基質同時處理目標污染物。含有濃度較高的有機質的噴漆廢水成分復雜，如若需要使用微生物共代謝處理法則需要選取菌種通過長期的馴化污泥來實現對廢水的處理。使用共代謝處理法關鍵是針對關鍵酶活性來進行提升誘導，再選取合適菌種后，針對共代謝生產機制的選擇也至關重要，通過調研，噴漆廢水中含有較多的PAHs，結構上苯環數量較多，因此會降低降解速率，在這種情況，使用微生物在好氧條件下共代謝的方式可以提供其降解效率。

3項目概況

某機械設備企業主要從事瓦楞紙板專用造紙設備及零部件的生產，產品為成套的瓦楞紙板造紙設備，生產內容為產品核心部件的瓦楞輥生產、成套設備總裝及其配套的噴漆工序。項目用漆為高固體分油漆，共涉及10種漆料，主要包括有環氧高固防銹底漆、環氧樹脂涂料、環氧固化劑、過氯乙烯漆稀釋劑等，含有有機廢氣的原料用量約133.2t/a。項目生產工藝如圖1所示。項目油漆使用環節依次經過調漆、噴漆以及烘干三個環節，根據項目生產工藝，產生的廢水主要包括有生活污水、噴漆廢水、鍋爐房廢水以及密封性檢測冷凝水。生活污水、鍋爐房廢水以及密封性檢測冷凝水均含有較少的有機廢氣混入，項目設置水簾柜對調漆廢氣、噴漆廢氣以及烘干廢氣進行預處理，會產生噴漆廢水，噴漆廢水中含有的主要污染物為pH、COD、BOD5、氨氮、SS、石油類，根據源強核算產生量約3.6t/h，噴漆廢水的主要特征如表1所示。由上表可知，項目噴漆廢水中COD濃度含量較高，均值達到975mg/L，其他的如SS以及pH濃度含量相對較低，因此，針對COD的處理是重點考慮的問題。

4噴漆廢水處理工藝及效果分析

4.1處理工藝選擇

針對項目產生的噴漆廢水采用生物處理法來進行處理，具體為兩級曝氣生物濾池深度處理技術，利用生物濾池的特點，將兩個池子串聯起來可有效的去除水體中的懸浮物及有機成分，使兩個池子形成一個新的生物系統，有效提高污水的處理效率。生物系統中的厭氧池的主要功能分為兩個部分，第一部分是用來攔截污水中漂浮的物質，降低污水中懸浮物的濃度，減少好氧階段中曝氣池的故障發生概率；第二部分是將污水中的大分子有機物轉化成小分子有機物，提高污水的可生化性能，進一步提高污水的去除效率。

4.2處理效果分析

4.2.1調節氣液比、水力負荷對工藝效果的影響程度分析。采用的兩級曝氣生物濾池處理工藝中涉及連續進水的工序，根據廢水排放量擬將水力負荷從0.6m3/m2·h調整到1.8m3/m2·h，控制水力負荷不變，氣液比為變量，將氣液比從3:1調整至5:1，通過以上操作，通過不同參數下處理池中的氣液比和水力負荷下情況來觀察濾池中COD的去除率的情況。根據監測單位例行監測報告可知，項目噴漆廢水進水CODcr的濃度190~210mg/L，CODcr在不同時期濃度與水力負荷和氣液比的關系如圖2所示。從關系圖可知，當廢水處于厭氧池階段時，廢水中CODcr濃度變化較小，整體的去除率17%以內，未處理的噴漆廢水B/C的值范圍在0.16~0.20之間，出水的B/C的值是0.29~0.35，可以判斷的是，廢水在厭氧池階段進行了水解和酸化的作用，使得廢水中的可生化性大大的增加，通過以上處理，當廢水進入到好氧池階段后，CODCr的去除率大大增強，去除率在74%以上，經過處理的廢水，CODcr的濃度小于75mg/L，最低可達到33.51mg/L，效果明顯。由圖2可知，當氣液比增強時，可明顯看出曝氣池中的硝酸鹽的含量增加。將曝氣池中的出水回流至厭氧池，增加厭氧池中硝酸鹽的含量，當厭氧池中硝酸鹽含量增加時，可觀察到厭氧池中的反硝化脫氮作用明顯加強，有機物的去除效果也有顯著的提升。繼續調節氣液比并調節到較高的范圍時，會使得反應池中出現氣流較大，產生氣流剪切力從而削弱生物膜的作用，生物膜的削弱直接導致了池中微生物數量的減少，微生物作為去除有機質的主要因素，將使得處理效率大打折扣。當氣液比相同時，隨著水力負荷的不斷增加，CODcr的濃度呈現先下降后上升的趨勢。水力負荷適量時，液壓剪切機促進了包裝材料表面上生物膜的補給，同時也保證了微生物與有機物之間的充分接觸，當水力負荷過低或過高都不利于微生物的生長。由以上觀察結果可知，兩級曝氣生物濾池中氣液比和水力負荷兩個因子是決定廢水中CODcr去除效率的關鍵因素，調節氣液比、水力負荷，當氣液比為4:1時，水力負荷是1.20m3/m2·h的反應調節時，CODcr的去除效率最高，可達到90.24%左右，處理后的噴漆廢水完全達到可排放標準。4.2.2反沖洗工序。兩級曝氣生物濾池處理工序中需要進行反沖洗試驗，包括厭氧生物濾池反沖洗和曝氣生物濾池兩個反沖洗階段。反沖洗需要控制涉及到氣液比、空氣強度以及水流速等參數，其中氣液比，反沖洗的空氣強度設置為11L·m-2·s-1，水的流速設置為4L·m-2·s-1，試驗過程中將反沖洗的允許時間設置在5分鐘左右。項目T-SBAF工序中使用的是漂浮材料的厭氧池，其最大的有點就是可以最大程度的減少生物膜的損失且恢復速度更快。完成一次反沖洗，BAF的單個池所需要花費的時間約每3~6d，另外，T-SBAF中反沖洗的時間通常較長，主要歸結于厭氧池中殘留了大量的SS，殘留的SS可以將時間延長至10d一次，T-SBAF完成反沖洗后也能實現較快的恢復速度，根據試驗，其恢復時間約5小時左右。T-SBAF中串聯池子的設計能夠將大部分的SS截留后去除，從而減少反沖洗的次數，也能夠控制反沖洗的強度，這也是T-SBAF完成反沖洗后能夠實現快速恢復的主要原因，這也在一定程度上提高噴漆廢水的處理效率，現對于傳統的BAF反沖洗，其具有顯著的優勢，見表2。

5結論

噴漆行業中產生的污染物問題大多數學者更為關注的是有機廢氣的污染問題，卻忽略了對噴漆廢水的處理情況。噴漆廢水作為處理廢氣而產生的污染物含有較高的有機質，具有結構穩定、難降解、成分復雜的特點，同時也具有較大的危害性，針對噴漆廢水比選出一套經濟性、效率性的處理工藝來做到廢水的達標排放顯得尤為重要。

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作者:洪沁文 單位:上海百碩環保科技有限公司