淺談噴涂廢水處理的有效方法

噴涂工藝在金屬表面處理中運用極其廣泛，在生產過程中基本上都有廢水產生，廢水中呈酸性且含有多種金屬離子和非金屬離子，其中有些為一類毒物，必須經處理后達標后排放。噴涂廢水污染物種類較多，水質、水量波動較大，工程、工藝設計時需對源頭水進行分流，并對高濃度廢液進行分質預處理，以提高后續處理工藝的穩定性，進而確保廢水處理穩定達標排放。

　　一、噴涂工藝中廢水處理方法

　　噴涂施工是一項既復雜又對環境、溫度等各項指標有嚴格要求的工作。為保證質量，涂裝施工對空氣的清潔度、溫度、濕度和通風照明等均有一定的要求。但涂裝中的預處理、涂覆、烘干等過程又不同程度地產生涂裝廢水，對人體有一定的危害性，若不加治理，不僅會影響操作者的健康和生產的安全，而且將對環境造成污染。因此，在涂裝生產中應采取各種有效措施，進行環保治理。

　　廢水處理的方法

　　（1）物理處理法。有分離法、過濾法、離心分離法等。廢水的物理處理法，主要是用于去除懸浮物、膠狀物等物質；而采用蒸發結晶和高磁分離法，主要是用于去除膠狀物、懸浮物和可溶性鹽類以及各種金屬離子。若投加磁鐵粉和凝聚劑，還能去除其他非金屬雜質。

　　（2）化學處理法。有中和法、凝聚法、氧化還原法等。

　　①中和法。將廢水進行酸堿中和，調整溶液的酸堿度（pH值），使其呈中性或接近中性，或適宜于下一步處理的pH值范圍。

　　酸性廢水中和采用的中和劑有廢堿、石灰、電石渣、石灰石、白云石等。堿性廢水中和采用的中和劑有廢酸、煙道氣體中的二氧化硫、二氧化碳等。對于一個工廠或一個工業區，有條件時應盡量采用酸性廢水和堿性廢水互相中和，以廢治廢、降低成本。

　　②凝聚法。在廢水中加入適當的凝聚劑，使廢水中的膠粒互相碰撞而凝聚成較大的粒子，從溶液中分離開來。其中包括一系列物理化學和膠體化學的復雜過程。

　　A、電荷作用。采用氯化鋁作為凝聚劑時，廢水的堿性太高，可加入酸性白土作助凝劑；若廢水的堿性不高時，可采用石灰乳作為助凝劑。堿式氯化鋁水解后，生成帶正電荷的物質，廢水中的膠體雜質帶負電荷，堿式氯化鋁的加入就可吸附中和膠體物質的帶電離子，使得膠體電位降低，當電位降低到一定程度時，各個微粒就會因碰撞、吸附而凝聚沉淀下來。

　　B、化學作用。凝聚劑中的金屬離子和膠體雜質的特性官能團形成配位鍵結合而凝聚。

　　C、機械作用。通過機械攪拌、離心碰撞，使顆粒互相結合而增大，顆粒重力增加而沉淀、凝聚。膠體溶液中的微粒是處于兩種方向相反的作用之下，一種是重力，另外一種是擴散力。后一種力是由質點微粒的布朗運動而引起，這個力使質點由濃度高的部分向濃度低的部分移動，當兩力達到相等時就會達到平衡狀態，無法沉淀。當外加機械力時，就會使平衡破壞，從而使粒子下沉。通過這種作用，達到廢水凈化的目的。

　　③氧化還原法。在氧化還原反應中，參加反應的物質會改變其原有的特性，在水質控制和處理技術中用它來凈化水質。

　　A、藥劑法。在廢水中加入適當的氧化劑或還原劑，使之與水中的無機物雜質進行反應，重點用于工廠的工業廢水的處理。例如，氰化物用氯氧化；六價鉻用亞鐵鹽還原為三價鉻等。

　　B、過濾法。將顆粒狀的氧化劑或還原劑材料填充成層，形成濾池，使待處理的廢水透過濾層，水中雜質即進行氧化還原反應。例如，使汞還原而留在濾層中而自廢水中除去。

　　C、暴氣法。通過暴氣，使廢水不斷溶解空氣中的氧，使物質得到氧化。例如，廢水中的二價鐵離子，經暴氣后，可氧化為三價鐵離子；高濃度的硫化銨石油廢水，經加熱及暴氣，硫化物可氧化為硫代硫酸鹽或硫而除去。

　　（3）物理化學法。用此法處理廢水有離子交換、電滲析、反滲透、氣浮分離、汽提、吹脫、吸附、萃取等方法。物理化學法主要用于分離廢水中的溶解物質，回收有用的物質成分，使廢水得到深度處理。

　　①離子交換法。離子交換法是利用離子交換劑上的離子和廢水中的離子進行交換，而除去廢水中的有害離子的方法。離子交換法的特點主要是吸附離子化的物質，并進行等當量的離子交換。采用離子交換來處理廢水，廣泛用于回收廢水中的金屬離子，如金、銀、鉑、汞、鉻、鎘、鋅、銅等。除此之外，在凈化放射性廢水方面也有應用。

　　②吸附法。固體表面分子、原子或離子同液體表面一樣，表面存在剩余的表面自由能，同樣具有自動降低這種能量的趨勢。固體表面會自動降低自由能的趨勢往往表現為對氣體或液體中某種物質的吸附作用。固體表面也就是由固體和氣體或固體與液體組成的，在此相同界面上常會出現氣體組分或溶質組分濃度升高的現象，這就是固體表面的吸附作用。利用吸附劑（活性炭、活化煤、腐植酸、硅藻土、白陶土、硅膠、活性鋁、分子篩等）可除去廢水中的酚、染料、農藥、有機物、各種重金屬離子等，還可吸附廢氣中的有害毒物，吸附法在三廢治理中是一種很有前途的處理方法。

　　（4）生物處理法：也稱生化法，是利用微生物群的新陳代謝過程，使廢水中的復雜有機物氧化分解成二氧化碳、甲烷和水。生物法的種類很多，按生物法的基本類型可分為四大類，即自然氧化法、生物濾池氧化法、活性污泥法、厭氧發酵法。

　　二、混凝法處理噴涂廢水

　　廢水混凝處理法是廢水化學處理法之一種。通過向廢水中投加混凝劑，使其中的膠粒物質發生凝聚和絮凝而分離出來，以凈化廢水的方法。混凝系凝聚作用與絮凝作用的合稱。前者系因投加電解質，使膠粒電動電勢降低或消除，以致膠體顆粒失去穩定性，脫穩膠粒相互聚結而產生；后者系由高分子物質吸附搭橋，使膠體顆粒相互聚結而產生。

　　混凝劑可歸納為兩類；①無機鹽類，有鋁鹽（硫酸鋁、硫酸鋁鉀、鋁酸鉀等）、鐵鹽（三氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵等）和碳酸鎂等；②高分子物質，有聚合氯化鋁，聚丙烯酰胺等。處理時，向廢水中加入混凝劑，消除或降低水中膠體顆粒間的相互排斥力，使水中膠體顆粒易于相互碰撞和附聚搭接而形成較大顆粒或絮凝體，進而從水中分離出來。影響混凝效果的因素有：水溫、pH值、濁度、硬度及混凝劑的投放量等。

　　涂裝工藝前處理廢水來自漆前表面處理的脫脂、磷化表面等工序，含有乳化油、表面活性劑、磷酸鹽、重金屬離子填料、溶劑等等。電泳涂漆廢水產生于涂件上附著的浮漆和槽液的清洗過程，一般包括去離子洗水和超濾液；其成分與槽液成分相同，含有水溶性樹脂（如環氧樹脂、酚醛樹脂等），顏料（如炭黑、氧化鐵紅、鉛汞等），填料（如鈦白粉、滑石粉等），助溶劑（如三乙醇胺、丁醇等）和少量重金屬離子。運用混凝處理方法處理可以使涂裝廢水中的膠粒物質發生凝聚分離出來，達到廢水處理的效果。

　　混凝反應法處理涂裝廢水裝置，一般應包括廢水貯槽、前處理槽、原水貯槽、反應沉淀槽、反應氣浮槽、清水槽，若干廢水貯槽分別管道連接置有COD在線控制儀的前處理槽。前處理槽由破乳區、PH調節區、混凝區組成，前處理槽出水管管道依次順序連接原水貯槽、反應沉淀槽、反應氣浮槽和清水槽，裝置中各槽均線路接通工控機，通過加設置有COD在線控制儀的前處理槽，將各種廢水預先動態混合，調節進行混凝沉淀反應前污水中的COD，確保水質水量穩定，提高處理效率。

　　三、物理化學法處理涂裝廢水

　　廢水物理化學處理法是廢水處理方法之一種。系運用物理和化學的綜合作用使廢水得到凈化的方法。它是由物理方法和化學方法組成的廢水處理系統，或是包括物理過程和化學過程的單項處理方法，如浮選、吹脫、結晶、吸附、萃取、電解、電滲析、離子交換、反滲透等。如為去除懸浮的和溶解的污染物而采用的化學混凝——沉淀和活性炭吸附的兩級處理，是一種比較典型的物理化學處理系統。和生物處理法相比，此法優點：占地面積少；出水水質好，且比較穩定；對廢水水量、水溫和濃度變化適應性強；可去除有害的重金屬離子；除磷、脫氮、脫色效果好；管理操作易于自動檢測和自動控制等。但是，處理系統的設備費和日常運轉費較高。

　　1、廢水萃取處理法

　　廢水萃取處理法是利用萃取劑，通過萃取作用使廢水凈化的方法。根據一種溶劑對不同物質具有不同溶解度這一性質，可將溶于廢水中的某些污染物完全或部分分離出來。向廢水中投加不溶于水或難溶于水的溶劑（萃取劑），使溶解于廢水中的某些污染物（被萃取物）經萃取劑和廢水兩液相間界面轉入萃取劑中。

　　萃取操作按處理物的物態可分固——液萃取、液——液萃取兩類。工業廢水的萃取處理屬于后者，其操作流程：①混合，即使廢水和萃取劑最大限度地接觸；②分離，即使輕、重液層完全分離；③萃取劑再生，即萃取后，分離出被萃取物，回收萃取劑，重復使用。萃取劑的選擇應滿足：①對被萃取物的溶解度大，而對水的溶解度小；②與被萃取物的比重、沸點有足夠差別；③具有化學穩定性，不與被萃取物起化學反應；④易于回收和再生；⑤價格低廉，來源充足。此法常用于較高濃度的含酚或含苯胺、苯、醋酸等工業廢水的處理。

　　2、廢水光氧化處理法

　　廢水光氧化處理法是利用紫外光線和氧化劑的協同氧化作用分解廢水中有機物，使廢水凈化的方法。廢水氧化處理使用的氧化劑（氯、次氯酸鹽、過氧化氫、臭氧等），因受溫度影響，往往不能充分發揮其氧化能力；采用人工紫外光源照射廢水，使廢水中的氧化劑分子吸收光能而被激發，形成具有更強氧化性能的自由基，增強氧化劑的氧化能力，從而能迅速、有效地去除廢水中的有機物。光氧化法適用于廢水的高級處理，尤其適用于生物法和化學法難以氧化分解的有機廢水的處理。

　　3、廢水離子交換處理法

　　廢水離子交換處理法是借助于離子交換劑中的交換離子同廢水中的離子進行交換而去除廢水中有害離子的方法。其交換過程：①被處理溶液中的某離子遷移到附著在離子交換劑顆粒表面的液膜中；②該離子通過液膜擴散（簡稱膜擴散）進入顆粒中，并在顆粒的孔道中擴散而到達離子交換劑的交換基團的部位上（簡稱顆粒內擴散）；③該離子同離子交換劑上的離子進行交換；④被交換下來的離子沿相反途徑轉移到被處理的溶液中。離子交換反應是瞬間完成的，而交換過程的速度主要取決于歷時最長的膜擴散或顆粒內擴散。

　　離子交換的特點：依當量關系進行，反應是可逆的，交換劑具有選擇性。應用于各種金屬表面加工產生的廢水處理和從原子核反應器、醫院和實驗室廢水中回收或去除放射性物質，具有廣闊的前景。

　　4、廢水吸附處理法

　　廢水吸附處理法是利用多孔性固體（稱為吸附劑）吸附廢水中某種或幾種污染物（稱為吸附質），以回收或去除某些污染物，從而使廢水得到凈化的方法。有物理吸附和化學吸附之分。前者沒選擇性，是放熱過程，溫度降低利于吸附；后者具選擇性，系吸熱過程，溫度升高利于吸附。

　　吸附法單元操作分三步：①使廢水和固體吸附劑接觸，廢水的污染物被吸附劑吸附；②將吸附有污染物的吸附劑與廢水分離；③進行吸附劑的再生或更新。

　　按接觸、分離的方式，可分為：①靜態間歇吸附法，即將一定數量的吸附劑投入反應池的廢水中，使吸附劑和廢水充分接觸，經過一定時間達到吸附平衡后，利用沉淀法或再輔以過濾將吸附劑從廢水中分離出來；②動態連續吸附法，即當廢水連續通過吸附劑填料時，吸附去除其中的污染物。吸附劑有活性炭與大孔吸附樹脂等。爐渣、焦炭、硅藻土、褐煤、泥煤、粘土等均為廉價吸附劑，但它們的吸收容量小，效率低。

　　物理化學處理方法處理涂裝廢水主要用到的是離子交換技術和吸附技術。

　　四、涂裝廢水生化處理法

　　由于涂裝工藝的不同，涂裝廢水的來源不同，水質也不盡相同。涂裝廢水屬于有機性工業廢水，水中有機污染物來源于涂料和溶劑中的可溶性物質。在有的工藝下，涂裝廢水中COD/BOD約在1.6左右，具有較好的可生化性。

　　廢水生物化學處理法簡稱“廢水生化法”，是利用微生物的代謝作用，使廢水中呈溶解和膠體狀態的有機污染物轉化為無害物質，以實現凈化的方法。可分為需氧生物處理法和厭氧生物處理法，前者主要有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、污水灌溉等。

　　廢水厭氧生物處理法又稱“厭氧消化”，是利用厭氧微生物以降解廢水中的有機污染物，使廢水凈化的方法。其機理是在厭氧細菌的作用下將污泥中的有機物分解，最后產生甲烷和二氧化碳等氣體。

　　完全厭氧消化過程可分三個階段：①污泥中的固態有機化合物借助于從厭氧菌分泌出的細胞外水解酶得到溶解，并通過細胞壁進入細胞，在水解酶的催化下，將多糖、蛋白質、脂肪分別水解為單糖、氨基酸、脂肪酸等；②在產酸菌的作用下，將第一階段的產物進一步降解為較簡單的揮發性有機酸，如乙酸、丙酸、丁酸等；③在甲烷菌的作用下，將第二階段產生的揮發酸轉化成甲烷和二氧化碳。影響因素有溫度、pH值、養料、有機毒物、厭氧環境等。厭氧生物處理的優點：處理過程消耗的能量少，有機物的去除率高，沉淀的污泥少且易脫水，可殺死病原菌，不需投加氮、磷等營養物質。但是，厭氧菌繁殖較慢，對毒物敏感，對環境條件要求嚴格，最終產物尚需需氧生物處理。近年來，常應用于高濃度有機廢水的處理。

　　廢水好氧生物處理法是利用需氧微生物（主要是需氧細菌）分解廢水中的有機污染物，使廢水無害化的處理方法。其機理是，當廢水同微生物接觸后，水中的可溶性有機物透過細菌的細胞壁和細胞膜而被吸收進入菌體內；膠體和懸浮性有機物則被吸附在菌體表面，由細菌的外酶分解為溶解性的物質后，也進入菌體內。這些有機物在菌體內通過分解代謝過程被氧化降解，產生的能量供細菌生命活動的需要；一部分氧化中間產物通過合成代謝成為新的細胞物質，使細菌得以生長繁殖。處理的最終產物是二氧化碳、水、氨、硫酸鹽和磷酸鹽等穩定的無機物。處理時，要供給微生物以充足的氧和各種必要的營養源如碳、氮、磷以及鉀、鎂、鈣、硫、鈉等元素；同時應控制微生物的生存條件，如pH宜為6.5～9，水溫宜為10～35℃等。主要方法有活性污染法、生物膜法、氧化塘法等。

　　五、磷化噴涂廢水的處理方法

　　磷化廢水是金屬表面處理的前處理，一般有除油除銹、表調、磷化鈍化。有簡單磷化就是用磷酸與硫酸和硝酸，也有要求高的專用磷化劑（有水劑和粉劑產品），粉劑產品相對產泥較多。噴涂有噴粉和噴漆。如果是噴粉則排放的廢水就是前處理廢水包括磷化廢水。

　　磷化廢水處理工藝簡單，加石灰調PH（石灰起到助凝作用），加混凝劑，再沉淀，最后最好加一級氣浮比較好。關鍵是調PH，由于磷酸氫根離子的原因，最好為10-10.5，氣浮前回調。另如果是專用磷化劑，還含有其它的金屬離子，如鋅系磷化劑，要適當考慮Zn離子的酸堿溶兩性特點。磷化廢水中的COD（主要是表面活性劑引起的），一般用沉淀加氣浮兩級可達到排放標準，不需特別考慮。還有注意的是混凝劑，有硫酸亞鐵和氯化鐵，前者便宜，后者貴但效果好，只是需防腐，其實實際使用費用并高不了多少。有家家電公司五座廢水站都是該工藝，運行長期達標。

　　如是噴漆廢水，因可溶性的有機物較多，COD也較高，與磷化廢水一起處理較難達標，最好分開處理。

　　六、膜過程分段處理涂裝廢水

　　1.膜過程處理含有廢水

　　廢水來源：金屬加工切削、研磨、水溶性冷卻液、潤滑液、清洗液、漂洗水等。綜合廢水COD在50 000*10-4%，油5%-10%，BOD500*10-4%（有機物濃度為2.0%），而國家排放標準GB8978-88要求油不大于20mg/L，COD小于150mg/L。

　　廢水處理工藝流程如下：

　　工藝：廢水首先進入1號管道過濾器，過濾器內的濾料采用尼龍12針刺無紡布，孔徑小于5微米，將大于5微米的機械雜質、膠狀體去除，后進入2號油水分離器，器內濾芯采用小于3微米孔徑的超吸水性材料制成，既阻隔油的通過，又能使分散的油花富集成油滴。由于機器外的供給源設計在過濾器底部，使油滴上浮在機器頂部，受壓后排出機外。分離后廢水中懸浮液油小于50mg/L，但乳狀液還有1%-10%的油須經超濾，超濾后滲透液中油小于10mg/L，濃縮液可濃縮到30%-65%，濃縮后再經離心分離或蒸發處理。在滲透液中尚含有大量的低分子組分和鹽，含碳量含量較高，必須經納濾處理。納濾截留分子量一般在1000-3000之間，孔徑0.05-0.10mm，因此選擇膜特別重要，必須使膜表面具有親水性，防止油滴在膜表面污染凝固。

　　2.綜合治理磷化廢水

　　廢水成分：水90%-95%，不溶磷酸鐵、磷酸鹽、促進劑、游離酸、油、表面活性劑等占5%-10%。治理目的：80%-90%水回收，排放達到排放標準。流程如下：

　　磷化廢水先進入強氏過濾器（QZN）去除大于5微米以上大顆粒，進入備處理槽經泵加壓用納濾機（NF）進行往復循環，可獲得85%-90%的滲透液回用。并有效去除0.1-0.2mm有機物、無機低分子、鹽、化合物等。濃縮液可蒸發或酸堿中和處理。

　　3.電泳廢水的治理

　　陽極電泳和陰極電泳，原則上均采用全封閉循環進行生產操作，當固體含量比值小的時候一般采用UF來獲得高分子樹脂和滲濾液，滲濾液一般用作電泳后工件的沖洗液，最終需用去離子水進行終端控制。由于大量的清洗水補充，滲透液不可能全部回到電泳槽，必須有一部分排放液，排放液中肯定有有用的高分子涂料和表面活性劑，而循環的電泳槽液附著使使用周期增長，槽液內的高聚物、顏基沉淀物、樹脂膠體、磷酸鉛絡合物、表面活性劑等量增大，會直接影響電泳效果。而清洗水中高分子、有機低分子、總固物含量高，也不宜直接排放。要做到既不排放電泳液，又能除去有害物質，不論陽極電泳和陰極電泳，槽液均為全封閉循環，工藝如下：

　　工藝中電泳槽液用預過濾袋過濾器，一般小于20-25mm，使大量膠體狀顆粒在預濾中去除，同樣工件電泳完畢后的幾次清洗水也必須予以過濾。

　　4.結論

　　由于廢水來源的復雜性，廢水處理設計整個使用過程，包括工藝、選型、維護、調整、管理等。分段治理涂裝廢水，合理選用乳化液和選用滲透型清洗液等，使兩相或兩相以上的混相體容易分開。阻隔，也容易選型據凝劑，獲得高倍濃縮液，便于蒸發和燃燒。