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                        汽車噴涂車間廢水處理中電絮凝技術的應用

                        添加時間:2018/07/11 來源:未知 作者:admin
                        中央領導多次在講話中重申環境污染治理工作, 明確表示中央將繼續持久深入地開展環境治理工作, 很多環保政策均已出臺, 其中包括最嚴厲的“水十條”, 而且環保部正在編制《國家環境保護“十三五”規劃》, 環境污染治理勢在必行。
                        以下為本篇論文正文:

                          摘要:介紹了用于處理汽車涂裝車間噴漆廢水的電絮凝技術, 詳細說明了設備的構成, 運行原理, 以及投資和運營維護費用。與傳統噴漆廢水處理方式相比, 用電絮凝技術處理的廢水水質好, 可以循環使用, 從而達到廢水零排放, 而且出渣穩定, 投資少, 運營維護費用低, 經濟效益好。

                          關鍵詞:汽車; 噴漆; 廢水處理; 電絮凝;

                          Abstract:The electrocoagulation technology used for treating wastewater from spray painting workshop in an automobile manufacturer was introduced. The composition of equipment, operation principle, investment, and running/maintenance costs were described. As compared with the traditional treatment process, electrocoagulation technology has the following advantages: good quality of effluent, zero discharge of wastewater due to the reusable of effluent, stable slagging, good economic benefit with a low cost in investment, running and maintenance.

                          Keyword:automobile; spraying painting; wastewater treatment; electrocoagulation;

                          2017年全國兩會期間, 中央領導多次在講話中重申環境污染治理工作, 明確表示中央將繼續持久深入地開展環境治理工作, 很多環保政策均已出臺, 其中包括最嚴厲的“水十條”, 而且環保部正在編制《國家環境保護“十三五”規劃》, 環境污染治理勢在必行。目前整車涂裝車間大多通過添加化學試劑 (如漆霧凝聚劑、高分子絮凝劑、p H調整劑、消泡劑、殺菌劑等) , 配合刮渣機與人工打撈來處理噴漆廢水。該傳統工藝應用超過30年, 但仍存在較多問題, 具體如下:

                          (1) 噴漆廢水按工藝要求每3個月排放一次, 但排放水的水質較差, COD (化學需氧量) 含量普遍超標, 個別情況下達13 000 mg/L。即使經過污水站處理, 也很難滿足越來越嚴格的環保要求, 而不達標企業面臨強制停產的風險。

                          (2) 需要消耗大量的化學藥劑, 如2016年某司某車間的藥劑成本達500萬元左右, 另外還花掉了大量的輔助費用。

                          (3) 漆渣沉積到循環水池底部以及刮渣設備底部的情況很嚴重, 需要安排人員在排放廢水后進入其中進行清理, 勞動強度大, 工作量多, 且存在極大的安全隱患。盡管現階段很多整車廠均將此類工作外包出去, 但是上述問題仍然亟待解決。

                          (4) 所得漆渣黏稠, 易結塊, 容易堵塞管路, 同時噴漆室文丘里板上會積累大量漆渣, 從而影響噴漆效果, 若不及時清理, 會影響正常生產。

                          (5) 經常發生漆渣凝聚效果不好, 出渣少, 甚至長時間不出渣的情況。漆渣混在循環水池中, 使其渾濁, 發臭, 必須頻繁更換自來水才能滿足生產需求, 增加成本之余還增大了污水處理站的壓力。目前某司涂裝車間已連續半年出現此問題, 到目前為止尚未能得到解決。

                          傳統工藝自身的缺陷使得上述問題一直沒有很好的解決方案。電絮凝技術的出現為處理涂裝車間噴漆廢水提供了新的途徑, 也令噴涂廢水零排放成為了可能。雖然電絮凝技術早已應用在水處理中, 但應用在涂裝行業仍很少見, 目前國內僅有一家環保公司可用電絮凝技術處理噴涂廢水。本文介紹了某公司應用電絮凝技術處理噴涂廢水的情況, 為同行提供參考。

                          1、電絮凝技術的設備

                          電絮凝設備主體及管道可使用不銹鋼或碳鋼 (需在槽體內刷多層防腐絕緣涂層) , 但考慮到投資成本, 一般情況下主體采用碳鋼, 管道采用PVC材質。設備規格依據廢水處理能力、工藝需求及現場實際布置情況進行規劃設計。以某車間為例, 盡管中涂循環水池的實際設計水量為225 t, 但是出于設備投資成本考慮, 可在滿足生產現場需求的情況下減少處理水量。經過核算, 將該循環水池處理水量降至160 t。以單班工作8 h, 循環水池水量循環一次為基礎, 電絮凝設備的規格選為每小時處理水量20 t。

                          如圖1所示, 電絮凝設備由4個主槽體構成, 分別是電解槽、吸附凝聚槽、除味槽和漆渣槽, 其中前3個槽依次串聯, 槽底用管路聯通, 槽液依靠重力流轉。

                        圖1 電絮凝技術所用設備及其安裝示意圖
                        圖1 電絮凝技術所用設備及其安裝示意圖

                          1.1、電解槽

                          通過泵從原有的循環水池內引出一部分槽液進入電解槽, 其內設置電極, 按電解需求配置電極數量, 常規設置90組。陽極可以為鐵或鋁, 又或是鐵鋁合金。陽極在使用過程中會消耗, 但消耗量很小。常規情況下電極電壓不超過32 V。

                          電解槽上部用隔板分割成3個部分, 下部相通。在第一部分添加調整劑, 用量為5.00%, 主要作用是調節水質酸堿度, 要求p H為6~9。在此條件下, 電極反應按工藝要求進行。第二個部分添加吸附劑, 用量為5.00%, 成分主要是氧化鋁的結晶化合物, 用于促使電絮凝形成的絮狀小分子快速形成大分子團狀漆渣。第三個部分添加助凝劑, 用量為0.05%, 主要起促進作用, 促進電絮凝形成的大分子團狀漆渣相互吸引、聚集, 形成更大的、肉眼可見的整塊漆渣, 提升電絮凝設備的處理效果, 降低設備材料損耗, 提高性價比。

                          藥劑均帶攪拌裝置, 其用量依據處理后回水水質、現場條件、調試經驗等進行調整, 通過計量泵精確滴加。藥劑用量遠遠低于傳統工藝要求。

                          1.2、吸附凝聚槽

                          吸附凝聚槽底部與電解槽相連, 槽體中部配有斜15°放置的吸附板。這些吸附板采用高分子材料, 不用更換, 定期進行反沖洗即可。每小時處理20 t噴涂廢水的電絮凝設備通常需要配置120組吸附板, 每塊吸附板的面積約為1.5 m2。噴涂廢水由電解槽底部流入吸附凝聚槽, 吸附板主要起到緩解流速, 減少湍流, 使漆渣粘連并凝聚的作用。在藥劑的作用下, 漆渣從吸附板上分離下來。吸附板創造了槽底至液面足夠的距離, 使得漆渣有充足的時間及空間相互集聚, 形成大面積的團狀漆渣, 漂浮在液面上。處理后的大面積團狀漆渣會自動排入漆渣收集區。通常情況下, 70%的漆渣會浮在漆渣收集區的液面上, 被刮渣機刮入漆渣槽;剩余的30%沉積在槽底, 此部分漆渣會定期排放至接渣小車。

                          1.3、除味槽

                          噴漆廢水通過槽體管道流入除味槽, 在該槽內添加5%除味劑, 利用化學藥品的氧化作用將溶解于槽液中的有機溶劑氧化分解, 抑制微生物生長, 以保證槽液無明顯異味及臭味。除味劑可降低槽液中COD的含量, 理論上可將其控制在1 000~2 000 mg/L的范圍內。

                          1.4、漆渣槽

                          絮凝形成的大團漆渣在刮渣設備的作用下被刮至吸附凝聚槽輔槽并在重力作用下流入漆渣槽。漆渣槽內的漆渣經過較長時間的瀝水, 含水量會大大降低。

                          1.5、接渣車

                          利用刮渣裝置將漆渣槽內的漆渣定期刮至接渣小車。利用濾布的網狀結構, 接渣小車可實現五面同時滲水。刮渣裝置的工作頻率根據設備處理能力、現場漆渣沉積情況、設備存渣能力等進行調試。以上述車間中涂循環水池為例, 刮渣設備通常2 h工作一次。漆渣在重力作用一段時間之后將瀝出大量水分, 其含水率會降低。濾液會回流至電絮凝設備本體得到持續處理, 從而實現噴涂廢水零排放。

                          2、電絮凝技術的處理效果

                          某汽車廠近日試驗了電絮凝設備處理涂裝車間噴涂廢水的效果, 以下從廢水處理效果及循環水池出渣情況兩方面來介紹。

                          2.1、廢水處理效果

                          如圖2所示, 處理前后水質對比明顯, 處理后的廢水清澈、無異味, 大大改善了車間工作環境, 出水水質為:p H 6~9, 懸浮物 (SS) <150 mg/L, 色度<80倍?梢娞幚磉^的廢水滿足循環使用的要求, 因此其中COD的含量可不予關注, 從而實現噴漆廢水零排放, 省去了工人定期換水及清理漆渣的工作。另外如圖3所示, 與傳統技術相比, 循環水池中廢水的COD只在一定范圍內波動, 不會出現累加。當然在處理過程中需添加適當的除味劑進行殺菌防臭, 以保持COD穩定。此外, 污水站不用處理噴涂廢水也減輕了處理壓力, 同時大幅度降低了廢水處理費用。

                        圖2 噴涂廢水用電絮凝技術處理前后的照片
                        圖2 噴涂廢水用電絮凝技術處理前后的照片

                          2.2、出渣情況

                          如圖4所示, 循環水池出渣情況良好、穩定, 漆渣無黏性。這在系統上解決了傳統工藝條件下, 循環水池不出渣, 出渣不穩定的問題。用濾布對漆渣進行過濾后, 漆渣的含水率大幅下降, 脫水效果明顯 (見圖5) , 大大降低了危廢量和危廢處理費。后期若在電絮凝設備的基礎上加裝一套板框壓濾機, 更能有效地降低漆渣的含水率。

                        圖3 分別采用傳統方式與電絮凝方式處理噴涂廢水時循環水池內COD隨時間的變化示意圖
                        圖3 分別采用傳統方式與電絮凝方式處理噴涂廢水時循環水池內COD隨時間的變化示意圖

                        圖4 顯示傳統工藝與電絮凝技術出渣情況的照片
                        圖4 顯示傳統工藝與電絮凝技術出渣情況的照片

                        圖5 電絮凝技術處理后的漆渣用濾布脫水前后的照片
                        圖5 電絮凝技術處理后的漆渣用濾布脫水前后的照片

                          3、電絮凝設備的安裝要求

                          一般情況下, 單套電絮凝設備的制造周期為1個月, 設備現場安裝以及調試過程約半月即可完成, 且對車間生產影響較小。電絮凝設備需現場預留水、電和壓縮空氣接口。

                          (1) 循環水池周邊需要安裝壓縮空氣接頭以提供足夠的壓縮空氣, 主要用來攪拌沉底漆渣。接頭規格常為6分。壓縮空氣主管壓力一般為6~7 kg/cm?, 空氣流量約4 L/min, 管路可采用1.5 in鍍鋅管。

                          (2) 電源要求三相380 V/50 Hz/20 A, 電控柜開關總功率10 k W, 現場配電柜總功率≥20 k W。

                          (3) 需要將自來水接到循環水池周邊。

                          4、電絮凝技術的設備投資及運維核算

                          上述涂裝車間采用傳統3C2B (三涂兩烘) 噴涂工藝, 包含1條中涂線、2條色漆線和2條清漆線, 每條線都布置有1個循環水池。在傳統工藝條件下, 中涂循環水池儲水量225 t, 色漆、清漆單個循環水池儲水量分別為275 t。要求每3個月換水一次。在滿足噴漆室文丘里噴涂循環需求的情況下, 用電絮凝技術處理循環水池廢水可使中涂循環水池水量降至160 t, 色漆和清漆循環水池則均降至120 t。

                          該汽車廠將循環水池外包給藥劑廠家, 單車藥劑費用21元。從表1可知, 采用傳統工藝時, 每年的運維費用約為553.2萬元, 而使用電絮凝工藝的第一年總費用為514.1萬元 (包括設備投資408萬元) , 一年即可收回設備成本。從第二年開始, 每年運維費用僅105.8萬元, 與傳統工藝相比可節省447.4萬元, 經濟效益十分明顯。

                        表1 某汽車廠采用傳統工藝與電絮凝工藝時投資、運營以及維護分別所需費用
                        表1 某汽車廠采用傳統工藝與電絮凝工藝時投資、運營以及維護分別所需費用

                          5、結語

                          電絮凝技術無論是在噴漆廢水零排放與循環使用方面, 還是在出渣效果與穩定性方面, 均明顯優于現有工藝, 而且經濟效益明顯。由于廢水處理效果良好、出渣情況穩定以及投資運維經濟性高, 因此電絮凝技術有望在整車涂裝行業全面推廣, 從根本上解決現有涂裝車間傳統噴漆廢水處理工藝存在的問題, 實現噴涂廢水零排放。相信在不久的將來, 應用電絮凝技術處理噴漆廢水將會成為整車廠涂裝車間噴涂廢水處理的標配工藝。

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