浅谈喷涂废水处理的有效方法

喷涂工艺在金属表面处理中运用极其广泛，在生产过程中基本上都有废水产生，废水中呈酸性且含有多种金属离子和非金属离子，其中有些为一类毒物，必须经处理后达标后排放。喷涂废水污染物种类较多，水质、水量波动较大，工程、工艺设计时需对源头水进行分流，并对高浓度废液进行分质预处理，以提高后续处理工艺的稳定性，进而确保废水处理稳定达标排放。

　　一、喷涂工艺中废水处理方法

　　喷涂施工是一项既复杂又对环境、温度等各项指标有严格要求的工作。为保证质量，涂装施工对空气的清洁度、温度、湿度和通风照明等均有一定的要求。但涂装中的预处理、涂覆、烘干等过程又不同程度地产生涂装废水，对人体有一定的危害性，若不加治理，不仅会影响操作者的健康和生产的安全，而且将对环境造成污染。因此，在涂装生产中应采取各种有效措施，进行环保治理。

　　废水处理的方法

　　（1）物理处理法。有分离法、过滤法、离心分离法等。废水的物理处理法，主要是用于去除悬浮物、胶状物等物质；而采用蒸发结晶和高磁分离法，主要是用于去除胶状物、悬浮物和可溶性盐类以及各种金属离子。若投加磁铁粉和凝聚剂，还能去除其他非金属杂质。

　　（2）化学处理法。有中和法、凝聚法、氧化还原法等。

　　①中和法。将废水进行酸碱中和，调整溶液的酸碱度（pH值），使其呈中性或接近中性，或适宜于下一步处理的pH值范围。

　　酸性废水中和采用的中和剂有废碱、石灰、电石渣、石灰石、白云石等。碱性废水中和采用的中和剂有废酸、烟道气体中的二氧化硫、二氧化碳等。对于一个工厂或一个工业区，有条件时应尽量采用酸性废水和碱性废水互相中和，以废治废、降低成本。

　　②凝聚法。在废水中加入适当的凝聚剂，使废水中的胶粒互相碰撞而凝聚成较大的粒子，从溶液中分离开来。其中包括一系列物理化学和胶体化学的复杂过程。

　　A、电荷作用。采用氯化铝作为凝聚剂时，废水的碱性太高，可加入酸性白土作助凝剂；若废水的碱性不高时，可采用石灰乳作为助凝剂。碱式氯化铝水解后，生成带正电荷的物质，废水中的胶体杂质带负电荷，碱式氯化铝的加入就可吸附中和胶体物质的带电离子，使得胶体电位降低，当电位降低到一定程度时，各个微粒就会因碰撞、吸附而凝聚沉淀下来。

　　B、化学作用。凝聚剂中的金属离子和胶体杂质的特性官能团形成配位键结合而凝聚。

　　C、机械作用。通过机械搅拌、离心碰撞，使颗粒互相结合而增大，颗粒重力增加而沉淀、凝聚。胶体溶液中的微粒是处于两种方向相反的作用之下，一种是重力，另外一种是扩散力。后一种力是由质点微粒的布朗运动而引起，这个力使质点由浓度高的部分向浓度低的部分移动，当两力达到相等时就会达到平衡状态，无法沉淀。当外加机械力时，就会使平衡破坏，从而使粒子下沉。通过这种作用，达到废水净化的目的。

　　③氧化还原法。在氧化还原反应中，参加反应的物质会改变其原有的特性，在水质控制和处理技术中用它来净化水质。

　　A、药剂法。在废水中加入适当的氧化剂或还原剂，使之与水中的无机物杂质进行反应，重点用于工厂的工业废水的处理。例如，氰化物用氯氧化；六价铬用亚铁盐还原为三价铬等。

　　B、过滤法。将颗粒状的氧化剂或还原剂材料填充成层，形成滤池，使待处理的废水透过滤层，水中杂质即进行氧化还原反应。例如，使汞还原而留在滤层中而自废水中除去。

　　C、暴气法。通过暴气，使废水不断溶解空气中的氧，使物质得到氧化。例如，废水中的二价铁离子，经暴气后，可氧化为三价铁离子；高浓度的硫化铵石油废水，经加热及暴气，硫化物可氧化为硫代硫酸盐或硫而除去。

　　（3）物理化学法。用此法处理废水有离子交换、电渗析、反渗透、气浮分离、汽提、吹脱、吸附、萃取等方法。物理化学法主要用于分离废水中的溶解物质，回收有用的物质成分，使废水得到深度处理。

　　①离子交换法。离子交换法是利用离子交换剂上的离子和废水中的离子进行交换，而除去废水中的有害离子的方法。离子交换法的特点主要是吸附离子化的物质，并进行等当量的离子交换。采用离子交换来处理废水，广泛用于回收废水中的金属离子，如金、银、铂、汞、铬、镉、锌、铜等。除此之外，在净化放射性废水方面也有应用。

　　②吸附法。固体表面分子、原子或离子同液体表面一样，表面存在剩余的表面自由能，同样具有自动降低这种能量的趋势。固体表面会自动降低自由能的趋势往往表现为对气体或液体中某种物质的吸附作用。固体表面也就是由固体和气体或固体与液体组成的，在此相同界面上常会出现气体组分或溶质组分浓度升高的现象，这就是固体表面的吸附作用。利用吸附剂（活性炭、活化煤、腐植酸、硅藻土、白陶土、硅胶、活性铝、分子筛等）可除去废水中的酚、染料、农药、有机物、各种重金属离子等，还可吸附废气中的有害毒物，吸附法在三废治理中是一种很有前途的处理方法。

　　（4）生物处理法：也称生化法，是利用微生物群的新陈代谢过程，使废水中的复杂有机物氧化分解成二氧化碳、甲烷和水。生物法的种类很多，按生物法的基本类型可分为四大类，即自然氧化法、生物滤池氧化法、活性污泥法、厌氧发酵法。

　　二、混凝法处理喷涂废水

　　废水混凝处理法是废水化学处理法之一种。通过向废水中投加混凝剂，使其中的胶粒物质发生凝聚和絮凝而分离出来，以净化废水的方法。混凝系凝聚作用与絮凝作用的合称。前者系因投加电解质，使胶粒电动电势降低或消除，以致胶体颗粒失去稳定性，脱稳胶粒相互聚结而产生；后者系由高分子物质吸附搭桥，使胶体颗粒相互聚结而产生。

　　混凝剂可归纳为两类；①无机盐类，有铝盐（硫酸铝、硫酸铝钾、铝酸钾等）、铁盐（三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁等）和碳酸镁等；②高分子物质，有聚合氯化铝，聚丙烯酰胺等。处理时，向废水中加入混凝剂，消除或降低水中胶体颗粒间的相互排斥力，使水中胶体颗粒易于相互碰撞和附聚搭接而形成较大颗粒或絮凝体，进而从水中分离出来。影响混凝效果的因素有：水温、pH值、浊度、硬度及混凝剂的投放量等。

　　涂装工艺前处理废水来自漆前表面处理的脱脂、磷化表面等工序，含有乳化油、表面活性剂、磷酸盐、重金属离子填料、溶剂等等。电泳涂漆废水产生于涂件上附着的浮漆和槽液的清洗过程，一般包括去离子洗水和超滤液；其成分与槽液成分相同，含有水溶性树脂（如环氧树脂、酚醛树脂等），颜料（如炭黑、氧化铁红、铅汞等），填料（如钛白粉、滑石粉等），助溶剂（如三乙醇胺、丁醇等）和少量重金属离子。运用混凝处理方法处理可以使涂装废水中的胶粒物质发生凝聚分离出来，达到废水处理的效果。

　　混凝反应法处理涂装废水装置，一般应包括废水贮槽、前处理槽、原水贮槽、反应沉淀槽、反应气浮槽、清水槽，若干废水贮槽分别管道连接置有COD在线控制仪的前处理槽。前处理槽由破乳区、PH调节区、混凝区组成，前处理槽出水管管道依次顺序连接原水贮槽、反应沉淀槽、反应气浮槽和清水槽，装置中各槽均线路接通工控机，通过加设置有COD在线控制仪的前处理槽，将各种废水预先动态混合，调节进行混凝沉淀反应前污水中的COD，确保水质水量稳定，提高处理效率。

　　三、物理化学法处理涂装废水

　　废水物理化学处理法是废水处理方法之一种。系运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。它是由物理方法和化学方法组成的废水处理系统，或是包括物理过程和化学过程的单项处理方法，如浮选、吹脱、结晶、吸附、萃取、电解、电渗析、离子交换、反渗透等。如为去除悬浮的和溶解的污染物而采用的化学混凝——沉淀和活性炭吸附的两级处理，是一种比较典型的物理化学处理系统。和生物处理法相比，此法优点：占地面积少；出水水质好，且比较稳定；对废水水量、水温和浓度变化适应性强；可去除有害的重金属离子；除磷、脱氮、脱色效果好；管理操作易于自动检测和自动控制等。但是，处理系统的设备费和日常运转费较高。

　　1、废水萃取处理法

　　废水萃取处理法是利用萃取剂，通过萃取作用使废水净化的方法。根据一种溶剂对不同物质具有不同溶解度这一性质，可将溶于废水中的某些污染物完全或部分分离出来。向废水中投加不溶于水或难溶于水的溶剂（萃取剂），使溶解于废水中的某些污染物（被萃取物）经萃取剂和废水两液相间界面转入萃取剂中。

　　萃取操作按处理物的物态可分固——液萃取、液——液萃取两类。工业废水的萃取处理属于后者，其操作流程：①混合，即使废水和萃取剂最大限度地接触；②分离，即使轻、重液层完全分离；③萃取剂再生，即萃取后，分离出被萃取物，回收萃取剂，重复使用。萃取剂的选择应满足：①对被萃取物的溶解度大，而对水的溶解度小；②与被萃取物的比重、沸点有足够差别；③具有化学稳定性，不与被萃取物起化学反应；④易于回收和再生；⑤价格低廉，来源充足。此法常用于较高浓度的含酚或含苯胺、苯、醋酸等工业废水的处理。

　　2、废水光氧化处理法

　　废水光氧化处理法是利用紫外光线和氧化剂的协同氧化作用分解废水中有机物，使废水净化的方法。废水氧化处理使用的氧化剂（氯、次氯酸盐、过氧化氢、臭氧等），因受温度影响，往往不能充分发挥其氧化能力；采用人工紫外光源照射废水，使废水中的氧化剂分子吸收光能而被激发，形成具有更强氧化性能的自由基，增强氧化剂的氧化能力，从而能迅速、有效地去除废水中的有机物。光氧化法适用于废水的高级处理，尤其适用于生物法和化学法难以氧化分解的有机废水的处理。

　　3、废水离子交换处理法

　　废水离子交换处理法是借助于离子交换剂中的交换离子同废水中的离子进行交换而去除废水中有害离子的方法。其交换过程：①被处理溶液中的某离子迁移到附着在离子交换剂颗粒表面的液膜中；②该离子通过液膜扩散（简称膜扩散）进入颗粒中，并在颗粒的孔道中扩散而到达离子交换剂的交换基团的部位上（简称颗粒内扩散）；③该离子同离子交换剂上的离子进行交换；④被交换下来的离子沿相反途径转移到被处理的溶液中。离子交换反应是瞬间完成的，而交换过程的速度主要取决于历时最长的膜扩散或颗粒内扩散。

　　离子交换的特点：依当量关系进行，反应是可逆的，交换剂具有选择性。应用于各种金属表面加工产生的废水处理和从原子核反应器、医院和实验室废水中回收或去除放射性物质，具有广阔的前景。

　　4、废水吸附处理法

　　废水吸附处理法是利用多孔性固体（称为吸附剂）吸附废水中某种或几种污染物（称为吸附质），以回收或去除某些污染物，从而使废水得到净化的方法。有物理吸附和化学吸附之分。前者没选择性，是放热过程，温度降低利于吸附；后者具选择性，系吸热过程，温度升高利于吸附。

　　吸附法单元操作分三步：①使废水和固体吸附剂接触，废水的污染物被吸附剂吸附；②将吸附有污染物的吸附剂与废水分离；③进行吸附剂的再生或更新。

　　按接触、分离的方式，可分为：①静态间歇吸附法，即将一定数量的吸附剂投入反应池的废水中，使吸附剂和废水充分接触，经过一定时间达到吸附平衡后，利用沉淀法或再辅以过滤将吸附剂从废水中分离出来；②动态连续吸附法，即当废水连续通过吸附剂填料时，吸附去除其中的污染物。吸附剂有活性炭与大孔吸附树脂等。炉渣、焦炭、硅藻土、褐煤、泥煤、粘土等均为廉价吸附剂，但它们的吸收容量小，效率低。

　　物理化学处理方法处理涂装废水主要用到的是离子交换技术和吸附技术。

　　四、涂装废水生化处理法

　　由于涂装工艺的不同，涂装废水的来源不同，水质也不尽相同。涂装废水属于有机性工业废水，水中有机污染物来源于涂料和溶剂中的可溶性物质。在有的工艺下，涂装废水中COD/BOD约在1.6左右，具有较好的可生化性。

　　废水生物化学处理法简称“废水生化法”，是利用微生物的代谢作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害物质，以实现净化的方法。可分为需氧生物处理法和厌氧生物处理法，前者主要有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、污水灌溉等。

　　废水厌氧生物处理法又称“厌氧消化”，是利用厌氧微生物以降解废水中的有机污染物，使废水净化的方法。其机理是在厌氧细菌的作用下将污泥中的有机物分解，最后产生甲烷和二氧化碳等气体。

　　完全厌氧消化过程可分三个阶段：①污泥中的固态有机化合物借助于从厌氧菌分泌出的细胞外水解酶得到溶解，并通过细胞壁进入细胞，在水解酶的催化下，将多糖、蛋白质、脂肪分别水解为单糖、氨基酸、脂肪酸等；②在产酸菌的作用下，将第一阶段的产物进一步降解为较简单的挥发性有机酸，如乙酸、丙酸、丁酸等；③在甲烷菌的作用下，将第二阶段产生的挥发酸转化成甲烷和二氧化碳。影响因素有温度、pH值、养料、有机毒物、厌氧环境等。厌氧生物处理的优点：处理过程消耗的能量少，有机物的去除率高，沉淀的污泥少且易脱水，可杀死病原菌，不需投加氮、磷等营养物质。但是，厌氧菌繁殖较慢，对毒物敏感，对环境条件要求严格，最终产物尚需需氧生物处理。近年来，常应用于高浓度有机废水的处理。

　　废水好氧生物处理法是利用需氧微生物（主要是需氧细菌）分解废水中的有机污染物，使废水无害化的处理方法。其机理是，当废水同微生物接触后，水中的可溶性有机物透过细菌的细胞壁和细胞膜而被吸收进入菌体内；胶体和悬浮性有机物则被吸附在菌体表面，由细菌的外酶分解为溶解性的物质后，也进入菌体内。这些有机物在菌体内通过分解代谢过程被氧化降解，产生的能量供细菌生命活动的需要；一部分氧化中间产物通过合成代谢成为新的细胞物质，使细菌得以生长繁殖。处理的最终产物是二氧化碳、水、氨、硫酸盐和磷酸盐等稳定的无机物。处理时，要供给微生物以充足的氧和各种必要的营养源如碳、氮、磷以及钾、镁、钙、硫、钠等元素；同时应控制微生物的生存条件，如pH宜为6.5～9，水温宜为10～35℃等。主要方法有活性污染法、生物膜法、氧化塘法等。

　　五、磷化喷涂废水的处理方法

　　磷化废水是金属表面处理的前处理，一般有除油除锈、表调、磷化钝化。有简单磷化就是用磷酸与硫酸和硝酸，也有要求高的专用磷化剂（有水剂和粉剂产品），粉剂产品相对产泥较多。喷涂有喷粉和喷漆。如果是喷粉则排放的废水就是前处理废水包括磷化废水。

　　磷化废水处理工艺简单，加石灰调PH（石灰起到助凝作用），加混凝剂，再沉淀，最后最好加一级气浮比较好。关键是调PH，由于磷酸氢根离子的原因，最好为10-10.5，气浮前回调。另如果是专用磷化剂，还含有其它的金属离子，如锌系磷化剂，要适当考虑Zn离子的酸碱溶两性特点。磷化废水中的COD（主要是表面活性剂引起的），一般用沉淀加气浮两级可达到排放标准，不需特别考虑。还有注意的是混凝剂，有硫酸亚铁和氯化铁，前者便宜，后者贵但效果好，只是需防腐，其实实际使用费用并高不了多少。有家家电公司五座废水站都是该工艺，运行长期达标。

　　如是喷漆废水，因可溶性的有机物较多，COD也较高，与磷化废水一起处理较难达标，最好分开处理。

　　六、膜过程分段处理涂装废水

　　1.膜过程处理含有废水

　　废水来源：金属加工切削、研磨、水溶性冷却液、润滑液、清洗液、漂洗水等。综合废水COD在50 000*10-4%，油5%-10%，BOD500*10-4%（有机物浓度为2.0%），而国家排放标准GB8978-88要求油不大于20mg/L，COD小于150mg/L。

　　废水处理工艺流程如下：

　　工艺：废水首先进入1号管道过滤器，过滤器内的滤料采用尼龙12针刺无纺布，孔径小于5微米，将大于5微米的机械杂质、胶状体去除，后进入2号油水分离器，器内滤芯采用小于3微米孔径的超吸水性材料制成，既阻隔油的通过，又能使分散的油花富集成油滴。由于机器外的供给源设计在过滤器底部，使油滴上浮在机器顶部，受压后排出机外。分离后废水中悬浮液油小于50mg/L，但乳状液还有1%-10%的油须经超滤，超滤后渗透液中油小于10mg/L，浓缩液可浓缩到30%-65%，浓缩后再经离心分离或蒸发处理。在渗透液中尚含有大量的低分子组分和盐，含碳量含量较高，必须经纳滤处理。纳滤截留分子量一般在1000-3000之间，孔径0.05-0.10mm，因此选择膜特别重要，必须使膜表面具有亲水性，防止油滴在膜表面污染凝固。

　　2.综合治理磷化废水

　　废水成分：水90%-95%，不溶磷酸铁、磷酸盐、促进剂、游离酸、油、表面活性剂等占5%-10%。治理目的：80%-90%水回收，排放达到排放标准。流程如下：

　　磷化废水先进入强氏过滤器（QZN）去除大于5微米以上大颗粒，进入备处理槽经泵加压用纳滤机（NF）进行往复循环，可获得85%-90%的渗透液回用。并有效去除0.1-0.2mm有机物、无机低分子、盐、化合物等。浓缩液可蒸发或酸碱中和处理。

　　3.电泳废水的治理

　　阳极电泳和阴极电泳，原则上均采用全封闭循环进行生产操作，当固体含量比值小的时候一般采用UF来获得高分子树脂和渗滤液，渗滤液一般用作电泳后工件的冲洗液，最终需用去离子水进行终端控制。由于大量的清洗水补充，渗透液不可能全部回到电泳槽，必须有一部分排放液，排放液中肯定有有用的高分子涂料和表面活性剂，而循环的电泳槽液附着使使用周期增长，槽液内的高聚物、颜基沉淀物、树脂胶体、磷酸铅络合物、表面活性剂等量增大，会直接影响电泳效果。而清洗水中高分子、有机低分子、总固物含量高，也不宜直接排放。要做到既不排放电泳液，又能除去有害物质，不论阳极电泳和阴极电泳，槽液均为全封闭循环，工艺如下：

　　工艺中电泳槽液用预过滤袋过滤器，一般小于20-25mm，使大量胶体状颗粒在预滤中去除，同样工件电泳完毕后的几次清洗水也必须予以过滤。

　　4.结论

　　由于废水来源的复杂性，废水处理设计整个使用过程，包括工艺、选型、维护、调整、管理等。分段治理涂装废水，合理选用乳化液和选用渗透型清洗液等，使两相或两相以上的混相体容易分开。阻隔，也容易选型据凝剂，获得高倍浓缩液，便于蒸发和燃烧。