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汽車制造企業廢水處理核心技術實踐與問題分析

來源:南昌大學 作者:程崢.
發布于:2021-03-23 共5127字

  摘  要

  
  汽車制造行業是國家制造業中最為重要的組成部分,堪稱衡量一國制造業水平的標桿。近 30 年來,我國的汽車生產量和銷售量連續快速增長,至2009年已位居全世界首位。



汽車制造企業廢水處理核心技術實踐與問題分析
 

  
  目的:  在汽車的生產制造過程中,會產生多種類的生產性廢水,含有酸堿、多種金屬離子、總磷、石油類及油漆微粒等,其污染性質復雜,對環境危害性大。如何有效的處理汽車制造行業廢水,降低其對環境的污染,是環境工程領域的一個緊迫課題。
  
  方法:  本文對汽車制造行業的廢水產生過程及特征進行分析,對國內外汽車制造行業廢水處理的技術和方法進行歸納和探究,并以江西某汽車集團小藍基地廢水處理站的設計、施工和運營工作為研究現場,采用分質收集各股廢水并進行物理及化學手段預處理,再混合進行生物處理的組合工藝,開展汽車行業廢水的關鍵處理技術研究與實踐。
  
  結果:  采用物理、化學及生物法等多種廢水處理技術,對汽車制造行業的廢水進行處理后,并對處理后出水各污染物的平均濃度進行為期 6個月的檢測分析,其中總鎳值為 0.19±0.14mg/L、總鋅值為0.31±0.22mg/L、p H 值為7.06±0.25、CODCr值為 60.89±23.20mg/L、NH3-N 值為3.83±1.46mg/L、總磷值為3.15±2.05mg/L。
  
  結論:  該處理思路和處理手段能去除和降解汽車制造行業廢水中的大多數污染物質,總鎳指標能滿足《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中的第一類污染物排放標準,CODCr、NH3-N、總鋅等指標能滿足一級排放標準,磷酸鹽指標無法滿足一級或二級排放標準,必須增加沉淀、過濾等深度處理工藝方能滿足。本項目實踐總體工藝選擇合理,設備選型適當,處理效果良好,滿足排放要求,可為其他汽車制造行業廢水處理站設計、建造和運營提供參考。
  
  關鍵詞:    汽車制造行業;廢水處理;磷化廢水;脫脂廢水;電泳廢水。
  

  ABSTRACT

  
  Automobile manufacturing industry is the most important component of national manufacturing  industry,  which  can  be  regarded  as  a  benchmark  to  measure  the manufacturing level of a country. In the past 30 years, China's automobile production and sales have been growing rapidly continuously, and in 2009, China ranked first inthe world.
  
  Objective: In the process of automobile manufacturing, a variety of production wastewater will be produced, including acid and alkali, a variety of metal ions, totalphosphorus,  petroleum  and  paint  particles,  etc.,  whose  pollution  properties  are complex  and  do  great  harm  to  the  environment.  How  to  treat  wastewater  fromautomobile  manufacturing  industry  effectively  and  reduce  its  pollution  to  the environment is an urgent issue in the field of environmental engineering.
  
  Methods: In this paper, the production process and characteristics of wastewater from  automobile  manufacturing  industry  are  analyzed,  and  the  technologies  andmethods of wastewater treatment in automobile manufacturing industry at home and abroad  are  summarized  and  explored,  and,  taking  the  design,  construction  andoperation of the wastewater treatment station of xiaolan Base of an automobile Group in  Jiangxi  as  the  research  site,  adopt  classified  collection  of  various  kinds  ofwastewater treatment and chemical pretreatment in, mix again for the combination of biochemical  treatment  process,  the  key  to  develop  the  auto  industry  wastewatertreatment technology research and practice.
  
  Results:  Physical,  chemical,  biological  and  other  wastewater  treatment technologies  were  used  to  treat  the  wastewater  from  automobile  manufacturing industry,  and  the  average  concentration  of  each  pollutant  was  detected  and  analyzed after  treatment  for  6  months.  The  total  nickel  value  was  0.19±0.14mg/L,  the  total zinc value was 0.31±0.22mg/L, the p H value was 7.06±0.25, the COD Cr value was 60.89 ±23.20mg/L,  the  NH 3-N  value  was  3.83±1.46mg/L,  and  the  TP  value  was3.15±2.05mg/L.
  
  Conclusion:  The  idea  and  treatment  method  can  remove  and  degrade  most pollutants  in  the  wastewater  of  automobile  manufacturing  industry,  the  total  nickelindex  can  meet  the  first  class  pollutant  discharge  standard  in  the  integrated wastewater discharge standard (GB8978-1996),  COD Cr, NH3-N, total  zinc index canmeet  the  level  of  emission  standards,  phosphate  cannot  reach  the  primary  or secondary  emission  standards,  if  you  want  to  achieve  must  increase  depth  ofprecipitation, filtration, etc. In this project, the overall process selection is reasonable, the equipment selection is appropriate, the treatment effect is good, and the discharge requirements  are  met.  It  can  provide  references  for  the  design,  construction  and operation  of  wastewater  treatment  stations  in  other  automobile  manufacturing industries.
  
  Key Words:     automobile manufacturing industry;  wastewater treatment; phosphating wastewater; degreasing wastewater; electrophoresis wastewater 。
  

  第1章  引言
 

  
  1.1、概述。
  

  汽車制造行業是全球最重要的制造行業之一,除汽車整車制造外,還有配套零配件和相關周邊設備、材料生產制造,資金需求大、技術壁壘高、行業準入門檻高。在整車制造領域,又根據不同的產品細分(如商用車、乘用車等)分為不同產品端的生產線。
  
  近30年來,中國汽車的生產量和銷售量一直呈現持續地高增長速率。據中汽協統計,2019年我國的汽車產量和銷量均超過2500萬輛,連續十一年位于全世界首位。由于市場需求猛增,我國汽車制造行業具有良好的發展前景。
  
  汽車制造行業發展喜人的同時,所帶來污染問題愈發嚴重。汽車的生產環節產生的廢水處理難度大,如果不經妥善的處理將會對環境造成很大的破壞[1-4]。
  
  本文以江西某汽車集團在2012~2020年期間已建或在建的多座廢水處理站為例,對汽車制造行業的廢水處理關鍵技術進行研究,并在規劃與設計、施工與安裝、調試與運營等多個階段實踐,對實踐過程中的經驗和教訓進行總結,以此對汽車制造行業廢水處理技術的發展趨勢進行探究,有著重要的指導意義,為今后該集團及國內其他同類汽車生產企業廢水處理站的建設和技改提供參考和依據。
  
  1.2、汽車制造行業廢水概況。
  
  1.2.1、汽車制造工藝介紹。
  

  汽車制造主要有沖壓、焊接、涂裝、總裝等主要生產環節[5-6]。
  
  沖壓制造工藝是將汽車專用鋼板,通過裁剪、切割、機械沖壓等多道工序,加工成各種車身上的零部件。
  
  焊接制造工藝是將前道沖壓工序中的各種沖壓部件,焊接成白車身總成,涉及涂膠、螺柱焊、氣體保護焊、電焊等多種工藝。
  
  涂裝制造工藝是將涂料按照要求涂覆在白車身上、再干燥成膜的一種工藝。
  
  一般情況下,汽車涂裝工藝可劃分成前處理、電泳中涂、面漆以及精修等階段,還可分為預清洗、脫脂等28道小工序。
  
  總裝制造工藝是將一輛完整的汽車所必需的內飾、設備、儀器及各種零部件在車內根據要求配置,并進行安裝、調試、測試、檢驗的過程。
  
  1.2.2、汽車制造行業廢水產生環節。
  
  在以上四大汽車制造生產工藝環節中,涂裝是整車制造過程中產生廢水產生量最大和污染最嚴重的工藝環節[7],其它沖壓環節有少量含油廢水、總裝環節有少量淋雨試驗廢水等產生。因此,汽車制造行業廢水一般泛指涂裝廢水。
  
  國內典型的汽車制造行業生產工藝及其主要水污染物產生情況如下圖所示:
  

  

  
  由上圖可知,一條汽車制造生產線的主要廢水種類分為沖壓廢水,脫脂、磷、電泳廢水(液),噴漆循環廢水[7]及總裝試驗廢水等。
  
  (1)沖壓工藝環節。
  
  沖壓環節需利用專用洗滌劑以及清水清洗模具,循環利用的模具洗滌水使用一段時間后需通過排放來進行更新,由此產生沖壓廢水。
  
  (2)脫脂工藝環節。
  
  經沖壓后各部件表面的油脂、灰塵等雜質,即影響磷化膜形成,又影響涂層的各項性能。故涂裝的第一道工藝環節即脫脂,包括浸漬脫脂和逆流水洗。脫脂槽液隨使用時間污染物濃度不斷升高。因此,脫脂工藝環節定期會視運行工況排放倒槽廢液及連續性的排放清洗廢水,其中倒槽廢液污染物濃度高,漂洗廢水污染程度較低。
  
  (3)磷化處理工藝環節。
  
  磷化是一種利用可溶性的酸式磷酸鹽為主、氧化劑和添加劑為輔的磷化材料,對經脫脂后的各沖壓工件進行表面處理的方法,使金屬表面在一定溫度下形成磷化膜。磷化后工件進行普通水洗和純水噴洗后再進入后道電泳工序。磷化槽在使用一定時間后需徹底清理,所排出的倒槽液污染物濃度高。磷化工藝環節會連續排放漂洗廢水和清槽廢水,其中漂洗廢水污染程度較輕,清槽廢水污染程度很高。
  
  (4)電泳工藝環節。
  

  電泳工藝環節包括泳涂、超濾水洗、純水清洗等,通過電場作用使帶電荷的涂料聚合物在待涂件表面形成底漆涂層。隨使用時間電泳槽液中的雜質不斷增加,須通過排放超濾液進行調節。電泳清洗廢水為連續排放,超濾水洗槽及純水清洗槽運行一段時間后需要定期清理,由此產生高濃度的倒槽廢水。
  
  (5)噴漆環節。
  
  噴漆環節是將霧化的涂料噴涂到工件上。飛散在空氣中的漆霧需用循環水來洗滌以凈化空氣,循環水中的漆霧凝聚劑將漆霧凝聚。循環水需定期更換,從而產生噴漆廢水。
  
  (6)淋雨測試環節。
  
  車輛總裝完畢后進入整車檢測線,通過各項部件測試和檢驗后再進行道路測試及淋雨密封性測試,在此環節中會產生淋雨試驗廢水。
  
  以上是汽車整車制造行業中產生工業廢水的六個主要工藝環節。
  

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  1.2.3、汽車制造行業廢水特征
  1.3、研究目的與意義
  1.4、實踐方法與內容
  
  第2章  汽車制造行業廢水處理研究動態
  
  2.1、廢水處理的基本原則
  2.2、廢水的分類與收集
  2.3、廢水的物化法處理技術
  2.4、廢水的生物法處理技術
  2.5、廢水的深度處理與回用關鍵技術
  
  第3章  廢水處理關鍵技術實踐
  
  3.1、 項目基本概況
  3.1.1、廢水水量和水質
  3.1.2、廢水的分類收集和設計處理能力
  3.1.3、治理要求
  3.2、項目的處理工藝設計
  3.2.1、總體設計思路
  3.2.2、工藝流程設計
  3.2.3、工藝流程說明
  3.2.4、主要工藝單元設計參數.
  3.2.5、廢水處理站高程圖
  3.2.6、廢水處理站平面布置圖及剖面圖
  3.3、項目的施工與安裝.
  3.3.1、地下和地上鋼砼結構水池施工
  3.3.2、框架結構設備房和鋼結構危險廢物儲存間施工
  3.3.3、水池防腐施工
  3.3.4、工藝管道安裝
  3.3.5、環保機電設備和非標設備安裝
  3.4、項目的調試與試運行實踐
  3.4.1、單機與系統聯動調試
  3.4.2、生化系統調試
  3.4.3、試運行
  3.5、項目的正式運營實踐
  3.5.1、磷化廢水處理系統
  3.5.2、脫脂、電泳和噴漆廢水處理系統
  3.5.3、生化處理系統
  
  第4章  實踐過程中遇到的問題及改進措施
  
  4.1、實際進水情況與設計值差異
  4.2、沉淀池池型選擇
  4.3、磷化廢水序批式和連續式處理的優劣,
  4.4、生化處理工藝選擇

  第5章   結論

  經過本項目從設計、施工、調試、試運行和正式運行等各階段的實踐,可以得到:汽車制造行業廢水采用磷化廢水、脫脂、電泳和噴漆廢水分質收集,磷化廢水經投加藥劑進行中和、化學反應去除磷酸鹽、鎳、鋅等污染物質,脫脂、電泳和噴漆廢水經投加藥劑進行中和、絮凝反應去除磷酸鹽、懸浮物、石油類、涂料微粒等污染物質后,再與生活污水等進行生化反應,是可行的,總鎳能達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)表1中的第一類污染物的排放標準,CODCr、NH3-N、總鋅等指標能達到表4中的一級排放標準,磷酸鹽無法達到表4中的一級或二級排放標準,如需達到則必須進行過濾等深度處理。

  本廢水處理站出水水質穩定,能達到設計排放要求,但也存在部分不足之處,需在今后的探索實踐中不斷完善:

  (1)磷化廢水和脫脂、電泳、噴漆廢水處理系統的物化沉淀池無論從池型選擇、排泥設施和清洗設施等多方面均存在設計缺陷,嚴重影響了系統的安全、穩定運行,運營后期雖進行了相應改造,將斜管沉淀池改造成平流沉淀池和輻流式沉淀池,增加氣體排泥裝置,但系統仍存在一定的運行風險隱患。

  (2)磷化處理系統序批反應池瞬間加藥量大,本項目設計加藥泵流量偏小,加藥管線過長,導致投藥速度慢,需長時間加藥方能達到足夠的投藥需求量,嚴重影響了廢水的處理速度。

  本項目工程總投資為1400萬元(含土建和設備),按設計處理能力2700m3/d計算,則噸水投資單價為5185元;半年正式運行期內運行費用經統計約116萬元(含水電費、藥劑費、人工費和維護保養費等,不含污泥外運處置費),按日均處理水量1342m3,半年運行天數181日計算,則噸水處理費用為4.78元。

  參考文獻

作者單位:南昌大學
原文出處:程崢. 汽車制造行業廢水處理關鍵技術研究與實踐[D].南昌大學,2020.
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