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不同涂装污水处理站工艺的对比分析

2020-07-27李保亮吕超张磊

汽车实用技术 2020年13期
关键词:电泳物化污水处理

李保亮 吕超 张磊

摘 要:文章对比了现场两个涂装车间污水处理站的不同处理工艺流程,通过现场设备及处理工艺分析对比,找出过程中的差异点和浪费点,结合两个污水处理站的优缺点,找出可以优化的处理过程,减少药剂浪费,找到后续改进的潜力点。并以此来达到减少污水处理药剂费用、减轻现场工作量的目的,并完成降本增效的目标。最后又结合新增环保设备投入及即将实施的环保新标准,分析现涂装污水处理面临的困难点及后续改进方向。

关键词:涂装;污水处理;前处理;电泳;物化;生化系统

中图分类号:U466  文献标识码:B  文章编号:1671-7988(2020)13-194-04

Comparative the difference of Waste water station in Paintshop

Li Baoliang, Lv Chao, Zhang Lei

(FAW-Volkswagen Automotive Co., Ltd, Chengdu Branch, Sichuan Chengdu 410100)

Abstract: This paper compares the different treatment processes of waste water stations in two Paintshop, finds out the differences and waste in the process through the comparison of field equipment and treatment process, and finds out the treatment process that can be optimized, reduce the waste of chemicals, and find the potential points for subsequent improvement in combination with the advantages and disadvantages of the two waste water stations. And use this to achieve the purpose of reducing the cost of waste water treatment agent, reducing the workload of the site, and achieving the goal of cost reduction and efficiency increase. Finally, combined with the investment of new equipment and the standards to be implemented, the difficulties faced by the current coating waste water treatment and the subsequent improvement direction are analyzed.

Keywords: Paint Shop; Waste water station; PT; E-Coating; Physicochemical and biochemical system

CLC NO.: U466  Document Code: B  Article ID: 1671-7988(2020)13-194-04

1 前言

汽车涂装过程为整车制造过程中的用水大户,单车用水量超过整车制造过程中的用水量的50%,且涂装过程用水属于工业污水,不同种类的污水处理方式完全不相同,如脱脂废水中含有矿物油,磷化污水含有镍属于国家一级监控排放物,电泳污水含树脂和有机溶剂等,污水处理工艺复杂、成本高。但是现在污水处理工艺不断发展,不同时期建设的污水处理站建设硬件及设计条件并不相同。现场东西涂装车间建有两个专业配套的涂装污水处理站,设计处理能力均为70m3/h,可同时处理脱脂污水20m3/h;磷化污水30m3/h;电泳污水20m3/h。处理后水质达到国家三级排放标准。东西区两个涂装污水站存在处理工艺不同,化学药剂不同,处理污水效率及产生的危废量也不相同。

东涂装车间污水处理站2010年建成。处理工艺为混凝沉淀、絮凝、铁碳微电解、水解酸化、曝气生物滤池,储水槽建在地下总计1200m3。西涂装车间污水处理站2012年建成工艺为混凝沉淀、絮凝、铁碳微电解、气浮、活性污泥生化系统,各储水槽建在地下总计1200m3。本文通过对比两个污水处理站的差异点和优劣势,找出优化潜力点,达到保证出水品质达标并节约处理药剂成本、减少污泥产出、降低处理污水综合费用的目的。

2 涂装污水处理工艺对比分析

2.1 涂装污水处理流程

首先從流程上来分析一下这两个污水处理站的处理工艺:涂装污水处理工艺的流程方向基本相同。如图1所示。东西区涂装污水站的处理工艺路径都是先将脱脂、磷化、电泳污水分别进行预处理,然后混合一起进行调整,最后进行生化处理,最终达到排放指标。

2.2 脱脂污水处理工艺对比及分析

脱脂污水中主要污染物为表面活性剂及车身油污。东区涂装污水站处理脱脂污水使用药剂为PAFCS(聚合双酸铝铁)、PAM(聚丙烯酰胺)、NaOH(氢氧化钠)、CaCl2(氯化钙),综合反应完成后先进行混凝预沉降,再通过斜板沉降,沉降污染物后,经过H2SO4(硫酸)调整PH值,完成预处理进入到铁碳微电解系统和生化系统;西区涂装污水站处理脱脂污水使用药剂是PAC(聚合氯化铝)及PAM和H2SO4,在气浮池就完成了预处理,直接进入到后续的生化处理。流程示意图如图2所示。

通过对比过程药剂及处理结果,如表1所示。从处理工艺对比来看,东区涂装污水处理站以混凝沉淀来除污染物,而西区涂装污水处理站以气浮絮凝来除污染物,处理工艺不同,加入的药剂及药剂量也不同。东区污水站需要先加入NaOH再加入H2SO4进行反应,这样子就造成了酸与碱中和反应的浪费。而西区污水站处理比较直接,不存在用药浪费的情况,而且除油效果明显。

2.3 磷化污水处理工艺对比及分析

磷化污水中主要污染物为磷酸盐,重金属,含有国家一级排放重金属镍。东区涂装污水站的处理磷化污水的预过程,先通过PAFCS和NaOH进行反应,然后再加入CaCl2和PAM进行混凝沉淀。通过沉淀槽后,上层清液再次进行混合反应槽,加入PAFCS和PAM,NaOH和CaCl2,再次进行混凝沉淀,最后通过斜板沉降槽实际污泥与清液分离,清液通过加入H2SO4调整PH值进入中间水箱,完成磷化污水预处理。西区涂装污水站对于磷化污水的预处理过程相对来说简单,先通过加入PAC及Ca(OH)2和进行预沉降,再进入反应槽后加入PAM进行混凝、沉淀,通过沉淀池后,上层清液进入到后续生化处理系统[2]。流程示意图如图3所示。

通过反应流程对比,东西区污水站预处理磷化污水处理流程相差非常大,总体差异如表2所示。从处理的特点及最终的结果分析来看,东区的沉降效果相对来差一些,存在着药剂及加料设备的浪费,西区沉降效果好,泥水分离明显,药剂使用过量,产生的泥量比东区相对较多。

2.4 电泳污水处理工艺對比及分析

电泳污水主要含有有机酸、少量树脂、有机溶剂等,处理工艺比较复杂。东区涂装污水处理站预处理电泳污水的过程使用双级混凝沉淀处理,第一步混合反应需要加入PAFCS、PAM、NaOH、CaCl2进行沉淀,分离清液,第二步要加入再经过H2SO4调整PH值,再次加入PAFCS、PAM、NaOH、CaCl2进行第二次沉淀,通过双级处理,第三步经过铁碳微电解槽(容积100m3)反应,最后排入至混合反应槽,完成电泳污水的预处理。西区同样采用双级混凝沉降处理,第一步加入PAC及PAM进行混凝沉淀,分离清液。第二步反应是清液进入铁碳微电解槽(容积30m3)。第三步通过加入PAC、Ca(OH)2、PAM进行二次混凝沉降。 分离清液进入至均质池,完成电泳污水的预处理。

通过反应流程对比,东西区污水站预处理电泳污水处理方式基本一致,但是流程基本有所差异,总体差异如同表3所示。

2.5 生化处理工艺对比及分析

为达到国家三级处理标准,预处理完成后的脱脂、磷化、电泳污水混合在一起调整PH后进入到后面的生化系统,主要工艺流程如图5所示。东区涂装污水处理站的处理工艺流程为:各预处理污水混合之后,先进入到铁碳微电解系统,再通过加入NaOH、H2SO4进行PH的调整,最后经过中间水箱后进入到270m3的生化滤池,通过生物膜过滤将污水COD的去除50%,在达标后进行排放;西区污水处理站生化处理流程为,先混合各预处理污水在均质池,通过Ca(OH)2、H2SO4进行PH的调整,然后进入2个并连的370m3的曝气池生化处理,通过活性污泥中的微生物去除污水中的污染物,污水COD去除率达到90%,在处理过程中会有少量污泥产生,经过沉淀污泥后,清液达标后排放。

通过对比分析发现这两种污水处理方式差异相对较大,如表4所示。这两种不同工艺的选择与当初设计取向不同,在东区污水站设计过程中,由于占地面仅有900m2,而西区污水处理站占地面积为1100m2。西区涂装污水站设计时已经考虑到过在大规模生产中会遇到异常排放无法及时处理的困难,如电泳漆的异常排放、电泳UF液的排放等问题。

2.6 整体处理工艺对比及分析

综合以上信息,我们发现东西区污水整体处理工艺差异较大,但是各有优缺点,因此我们进行综合对比总结,如表5所示:

3 涂装污水处理综合成本对比

通过上述的全流程的工艺对比及分析,接下来详细计算一下东西区两个污水处理站的综合使用成本,主要对比这三个方面的成本:(1)设备功率及设备维护成本;(2)处理药剂及污泥处理成本;(3)人员投入成本。

通过设备功率及运行成本综合这块来对比,如表6所示(平均按每年运行300天计算):整体来看,东区污水处理站能耗少,设备运行维护成本低。

通过处理药剂及污泥产生量及处理成本综合这块来对比,如表7所示:综合以上成本,东区污水处理站比西区污水处理站药剂及污泥处理成本高35万元。

通过处人员投入成本综合这块来对比,如表8所示。东区污水站人工成本高于西区10万元。

综合以上的对比信息,由于西区比东区晚建设两年,设计空间及设备装备上考虑到了东区的一些不足,相对来说简化了现场操作及药品添加流程,虽然东区污水站有能耗节约方面及污泥处理费用节约的优势,但整体的运行成本较西区污水处理站高出25万元人民币每年。而且从实际运行情况来看,相对应的应急处理能力,如电泳漆的意外排放,东区污水处理站直接无法处理,生化系统会因此失去活性,而西区污水处理站处理能力及生化系统适应性都很快恢复。

4 不同工艺的综合优化

结合整个工艺流程及成本全方位对比来看,我们最后结合东西区各自的优势,进行了工艺及药剂上的改进。

药剂的改进:在西污水处理增加NaOH来控制PH,减少Ca(OH)2使用量,反应过程中污水PH过程控制能力比使用Ca(OH)2控制能力强,在实验当月单车污泥量下降0.5kg以上,单车成本优化1.75元以上,预计全年可节约污

泥处理费用52.5万元。

工艺过程的改进:在东区污水处理站,设计加料过程复杂,经过计算发现药剂量反应不够彻底,药剂及加料系统都存在使用浪费,通过精确定量加料系统,控制搅拌速度,最终达到精准加料,节约药剂,促进反应,保证絮凝更加彻底。在精确控制当月药剂使用量单车从11元降至9元。单车节约2元,全年节约60万元。

新设备的投入:在后续的污泥处理中,污水处理站自身的污泥含水率达到了70%,处理成本中存在着浪费,因此投入污泥干化设备非常有必要。新设备投入后,污泥含水率降至30%以下,污泥重量可降至原来的40%。同时,实现污泥的自动转运,可减少污泥处理站人工装袋的成本。综合处理费用可降低100万元以上。

综合以上信息,现场的改进改造还有很多潜力点,都可以达到降本效的目的。这也将是后续涂装污水站工作梳理的重点。

5 结语

在汽车生产过程中,涂装的污水处理很多成本投入不明显,但实际单车费用并不低。单车污水处理至三级排放成本达到30元人民币。多数涂装污水处理站由于一直是外包处理,相对涂装专业来说专业性改进及重视程度并不高,随着环保压力增加,企业降本增效压力增大,污水处理系统的改进也将得到重视。通过此文中的对比,我们找到更优的污水处理工艺,找出了过程中的浪费点,对单车制造成本的降低都有帮助。污染治理的费用随着环保法规的更加严格控制逐年增加,整车制造成本也会上升,产品成本竞争力下降,将影响整车厂的效益。

参考文献

[1] 王锡春.涂装车间设计手册[M].北京化学工业出版社,2008.4.

[2] 刘启东.汽车涂装废水处理系统的优化[J].环境工程,2005 .2.23(1).

[3] 刘绍根.汽车涂装废水处理技术[J].工业用水与废水,2001,32(1).

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