涂料废水处理技术工艺

涂料废水处理技术工艺涂料，包括油（性）漆、水性漆、粉末涂料。通常涂料是以树脂、或油、或乳液为主，按需要添加各种颜料、填料以及相应助剂，用有机溶剂或水配制而成。涂料工业废水就是树脂、清漆、色漆等涂料在生产过程中所排出的废水。涂料废水大致有两个来源。一是在生产过程中。涂料的生产大多涉及树脂合成，并使用有机溶剂和助剂等多种化工原料，同时还含有大量作为增稠剂和分散剂的各种高分子有机化合物，所以在生产过程中不可避免地存在工业废水的排放；另外一个主要来源是配料罐清洗，因为在配不同颜色或不同性质的涂料时均要对配料罐进行清洗。涂料生产中产生的废水为涂料工业的首要污染物。由于各企业产品种类不同，废水组成性质不同。对于一般综合性涂料生产企业，废水中含有颜料、填料、树脂、溶剂、矿物油、植物油及起皂化物、助剂、碱等物质。油性涂料生产废水由上述污染物形成悬浊态废水；水性涂料生产废水由于有亲水树脂胶体存在，废水中的胶体吸附大量带电离子使胶体之间产生电性斥力而不能互相黏结，故废水呈溶胶态。另外，涂料废水中还含有大量纳米级超细的无机物料，如钛白粉(TiO2)、高岭土和各种有色颜料等。由于涂料行业生产规模小，品种多，通常是间歇、批量生产，因此其废水具有以下几个特点：间歇排放，水质和水量波动比较大；各生产工序产生的废水差异很大；废水水量少（每吨产品平均废水排量约为4-11m3）但污染物组成十分复杂；含多种有毒的、难以生化降解的高分子和有机化合物，浓度高、色度高；悬浮物含量高。具体来说污染物成分，涂料生产废水中污染物的种类较多，涂料生产所用原料、半成品、成品在废水中都会存在。据统计分析，一般油性涂料废水，CODCr可高达2000～5000mg/L，色度200倍以上，含油量大于l00mg/L，属重污染源。污染物主要来自于涂料树脂生产过程。废水中含有有毒物质。涂料废水一般含有酚醛、苯等有机物，有些涂料废水含Cr6+、Pb2+等重金属离子及其化合物，能在生物体内富集并有致癌性。目前我国涂料生产位于世界第三，并且以每年15%的增速递加，其产生的涂料废水也相应的增加，涂料废水中含有有机溶液和重金属溶液流入河流离会导致鱼虾的大面积的集体死亡。用受污染的水浇灌农作物会使得农作物减产，甚至不产死亡等。还有涂料废水中的重金属还会对人体造成慢性中毒。危害这么多，如果涂料废水不经过处理直接排放其后果是不言而喻的。治理涂料废水首先要了解其特性，根据其特性综合处理。目前涂料废水处理广泛采用各种物化法、生物法以及物化-生物耦合等方法，取得了一定的效果。一、物化法物理化学法作为涂料废水的预处理或单一处理手段，在去除废水中的悬浮物和颜料色素等物质以及固体物质和重金属等方面效果十分显著。物化处理常用的有气浮、混凝沉淀、吸附、膜分离等方式，其中气浮、混凝沉淀主要用于前处理，吸附、膜分离用于深度处理。❂1、气浮法气浮法，就是使废水中能够产生足够量的微小气泡。使固液气三相污染物质能形成悬浮状态，在表面张力和浮力等作用下，微小气泡粘附在欲被去除的污染物颗粒上，粘合体密度小于水而上浮到水面，从而使水中污染物被分离去除。涂料废水中含有相当比例的易挥发成分和油类，涂料废水处理可以采用气浮处理，即通过高度分散的微气泡作为载体，粘附废水中的悬浮物，使其密度小于水而上浮到水面或利用絮凝剂的絮凝作用以实现固液分离。应用气浮法可使废水中悬浮物去除率达到65%，CODCr和BOD5去除率均在50%以上，可以作为均质后一级处理。❂2、混凝法混凝法是工业废水处理中经常采用的一种方法，通过投加化学药剂使水中胶体粒子和微小悬浮物聚集，起到分离作用，凝聚和絮凝总称为混凝。用于涂料废水处理，主要去除废水中细小悬浮物及胶体颗粒，降低废水的浊度和色素。它既可独立作为一种处理方法，又常与其他方法配合使用。屈光远等以碱性氯化铝作絮凝剂，聚丙烯酰胺作助凝剂，对进入调节池的废水进行了混凝-气浮处理，取得了满意效果。韩蕴华等采用水溶性羧甲基壳聚糖作絮凝剂对涂料废水处理进行絮凝试验，研究发现，这种絮凝剂的用量仅为化学絮凝剂用量的1/20，且受pH值影响极小，受温度影响不大，同时絮体形成迅速，具有无毒、无二次污染、使用简便等特点。在间歇式生产水溶性涂料的过程中，产生大量的清洗废水，约占排放废水总量的65%。针对清洗废水中的固体颗粒浓度变化大这一特点，Jewell等研究其浓度与混凝剂最佳投加量的关系，可避免因过量投加所造成的毒性和低效，或因投加不足造成大量废水的产生。❂3、吸附法吸附法是利用多孔性固体吸附剂的表面吸附废水中的一种或多种污染物，达到废水净化的目的。吸附法单元操作通常包括三个步骤。首先是使废水和固体吸附剂接触，废水中的污染物被吸附剂吸附；第二步将吸附有污染物的吸附剂与废水分离；最后进行吸附剂的再生或更新。按接触、分离的方式，吸附操作可分为静态间歇吸附法和动态连续吸附法两种。刘石彩等对涂料废水原液进行粗吸附和絮凝沉降后，采用复合配比的活性炭进行处理，用静态吸附和动态吸附相结合的方法，使涂料废水处理后达到工业废水排放标准。❂4、萃取法萃取法是利用特定溶剂与废水充分混合接触，使溶于废水的某些污染物重新进行分配而转入溶剂，然后将溶剂和萃取后的废水进行分离，从而达到净化废水的目的。针对高浓度涂料废水，王菊芳选用二甲苯萃取，以硫酸酸化破乳，废水中CODCr去除率达85%～95%，预处理效果十分显著；并且回收了废水中绝大部分的有机物，萃取剂亦可回用。经过预处理后的有机废水与其他废水汇合，依次进行焦炭吸附、气浮、电解、氧化塘的处理，净化效果更好。❂5、膜分离法膜分离技术在大规模废水处理和回用中的应用是近几年才被接受和发展起来的新技术。据美国商务通讯公司的研究报告，到2006年膜技术用于废水处理的年均增长率将达到6.8%。目前在处理涂料废水方面，国内外主要采用微滤(MF)、超滤(UF)和反渗透技术(OR)。（1）微滤微滤和超滤多用于反渗透的预处理部分，二者都是在静压差的推动作用下进行的液相分离过程。通常，微滤能截留0.1～1微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子有机物和溶解性固体（无机盐）等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透过。（2）超滤超滤适用于分离分子量大于500、直径0.005～10μm的大分子和胶体，可用于截留涂料的色料。电泳漆废水中的漆料占使用漆料总量的10%～50%，若不经处理直接排放，不仅浪费资源，也会造成严重的环境污染。应用超滤法可以回收废水中的电泳漆，剩下的水可回用作清洗水；同时还可使有害无机盐透过超滤膜，从而提高电泳漆的比电阻，改善电泳涂漆的质量。目前，微滤和超滤多用于反渗透的预处理部分，预计在今后几年内，应用将增长较快。废水回用中微滤、超滤已占其设备总生产能力的1/5以上。（3）反渗透当稀释液和浓缩液被半透膜分开时，在浓缩液的方向施加一个外部压力，浓缩液的水分子将渗透到稀释液侧，这种现象称为反渗透。目前，应用反渗透技术处理工业废水，经处理的水和截留浓缩液的组分可就地回用。反渗透一般作为工业废水终端处理，对水中的无机盐、有机物、重金属离子等都有很高的截留率，出水水质优良，可回用作冷却水或工艺用水循环利用，不仅节约了新鲜水的使用量，节约生产成本，还减少了污水的排放量，对环境保护和可持续发展都有着重要意义。（4）超滤-反渗透耦合超滤技术可有效去除废水中绝大多数的悬浮物、胶体以及部分附着在悬浮物上的有机物。与反渗透技术联用，即使用超滤作为预处理，可使反渗透进水水质得到较好的控制，从而减少反渗透膜的清洗频率，简化预处理的操作。目前，全球98%的车体都采用电泳漆作为底漆，为了提高电泳漆和水的回收率，目前国外许多厂家采用了超滤/反渗透耦合技术。膜必须进行定期清洗，以保持一定的膜透过通量，并延长膜的寿命。清洗方法一般根据膜的性质和处理料液的性质来确定。通常和反渗透相类似，即先以水力清洗，而后根据情况采用不同的化学洗涤剂进行清洗，例如对电涂材料可以选用含离子的增溶剂，对水溶性有机涂料可以用“桥键”型溶剂。二、生物法生物处理法是利用微生物的代谢，将有毒、有害的有机物转化为毒性较小的物质，成本上经济合理。然而，涂料废水一般浓度高，并含有大量有毒的有机物，难以直接生物降解；因此目前国内外大多采用物化法和生物法相结合的技术，即利用物化法先对水质、水量充分匀化，以此降低对后续生物处理的冲击负荷。❂1、活性污泥法活性污泥法处理涂料废水过程中，先将涂料废水和去离子水汇合并进行化学絮凝沉淀，然后经上流式接触沉降池沉降，再进入到曝气池中。原高浓度涂料废水中缺乏微生物生长所必需的氮和磷，将其与生活污水相混合，由生活污水提供所需的营养物质，同时根据实际需要添加一定量的特殊营养物质进行调配，从而有助于刺激降解菌的生长，改善活性污泥处理系统的运行性能和提高其生物降解效率。混合后的污水经过活性污泥池处理，最后经二沉池沉淀。为达到三级过滤的效果，对从二沉池出来的废水再经过滤，最后进行水质分析。经4个月的实验处理后，原涂料废水的BOD由15000mg/L降至21mg/L，总去除率达99.3%。王方圆等利用隔油-气浮-循环式活性污泥法-过滤工艺处理涂料废水，出水各项指标基本达到了设计要求，COD总去除率在98%左右。针对涂料废水中的水溶性溶剂通常难以物化分离，可以选择混凝过滤作为预处理工艺，再流入处理效果好、自动化程度高的膜生物反应器中，经活性污泥曝气生化处理后，出水的COD和SS均有较好的去除效果。❂2、生物膜法生物膜法是使微生物群体附着于其他物体表面上呈膜状，通过与废水接触得以净化。选用比活性污泥法生化效率高的生物转盘法和生物接触氧化法处理综合涂料废水。因这两种生物膜法处理水量小、毒性较大且含难分解物质多的废水比较有效。美国海军每年用于脱漆产生的有害废水超过11亿升，其中主要含二氯甲烷和苯酚；此外还有链烷烃、纤维素衍生物、石油磺酸盐及萘。将此废水和生活污水进行1：1混合，分别采用活性污泥法和生物转盘法进行比较实验，结果表明，无论菌群处于悬浮生长还是吸附生长，均可有效地处理这类混合废水。另外，活性污泥法改善营养环境(如向废水中投加葡萄糖)可显著提高处理系统中的菌群数量，菌群数量比仅利用单一碳源时高出了2个数量级。而在生物转盘系统中，细菌的数量在连续进水时要远远大于间歇进水，这可能归结于两个原因：一是间歇进水时，反应系统中有毒废水的浓度要比连续进水时高；二是连续进水更有利于细菌的吸附。此外，在对菌群的数量、种类及其生物降解有毒化合物的能力进行综合分析后认为，假单胞菌和杆状菌是降解此类废水的优势菌种。（1）生物转盘生物转盘法具有挂膜容易，去除有机物效率高，耐冲击能力强，运转电耗省，管理方便等优点。为提高生物转盘法的处理效果，主要须考虑以下几个因素。转盘结构应采用多轴多级转盘，每级单独运转。这样，即使某一级停转，不会影响其他转盘正常工作。进水方式因为第一级转盘处理效率最高，可采用各级同时进水进水量逐级减少，以提高处理效果。转盘的组装方式采用辐射式装蜂窝管生物转盘。其优点是能适应高浓度废水，水力搅动比一般转盘大，比表面积较一般转盘增加，充氧效果好。为确保废水处理达到预定效果，将生物转盘出水再送入生物接触氧化塔处理。（2）生物接触氧化生物接触氧化法是近几年发展比较快的废水处理法，具有处理负荷高，停留时间短，占地面积小及无污泥膨胀的优点。在处理涂料工业废水时，经一级处理后，应用生物接触氧化的处理工艺，微生物挂膜驯化时间短，活性高，废水中有机物降解速率快。采用匀质隔油-混凝-气浮-生物接触氧化的工艺处理综合涂料废水，出水达到国家一级排放标准。左红影等研究显示，在利用絮凝沉淀和气浮法进行预处理，再经二级生物接触法后，处理出水经活性炭及工业循环冷却水处理器加以处理，最终达到工业循环冷却水的设计规范要求。（3）生物流化床生物流化床以粒径小于1mm左右的颗粒材料作为载体，填充于曝气容器内，废水自下而上使载体流态化，载体表面覆盖生物膜。涂料生产废水经一级气浮预处理后，再经纯氧生物流化床装置处理，效率高，可达标排放。目前，移动床生物膜法(MBBR)和曝气生物滤池法(BAF)组合，