洪沁文

（上海百碩環(huán)?？萍加邢薰?，上海 200000）

1 概述

在國內(nèi)外大中型機械設(shè)備生產(chǎn)工序中，很多都要需要設(shè)置噴漆工序，噴漆所使用到的油漆是一種溶劑型涂料（目前已逐步使用水性漆替代），在噴漆過程中需要涉及調(diào)漆、噴漆以及烘干等工序，以上工序均會在不同程度下排放出揮發(fā)性有機物廢氣，濃度高的揮發(fā)性有機廢氣具有毒性大的特點，在特殊的工作條件下還具備易燃易爆的風(fēng)險。隨著環(huán)保力度的不斷加大，我國在針對各個行業(yè)中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機物均需要設(shè)置環(huán)保處理措施，通過水來對調(diào)漆廢氣、噴漆廢氣以及烘干廢氣進(jìn)行預(yù)處理具有操作簡單、成本低等優(yōu)勢，也可以為后端布設(shè)的其他廢氣處理措施提升處理效率。水簾柜就是一種采用循環(huán)水來預(yù)處理有機廢氣的措施，其通過不斷的循環(huán)水來進(jìn)行噴漆、烘干等VOCs 廢氣的捕捉，達(dá)到有機廢氣的預(yù)處理效果。

水簾柜中循環(huán)水預(yù)處理VOCs 的過程中會產(chǎn)生一定的噴漆廢水。噴漆廢水中含有大量的有機質(zhì)顆粒，具有成分復(fù)雜、降解困難的特點，一旦含有較高濃度的噴漆廢水排入生態(tài)環(huán)境中，對生態(tài)將產(chǎn)生巨大的影響，能夠促使動物中毒，導(dǎo)致分泌紊亂，嚴(yán)重情況下會致癌。因此，針對噴漆工藝中產(chǎn)生的噴漆廢水設(shè)計出合理的環(huán)保處理工藝將尤為重要。

本文以筆者主持的某機械設(shè)備企業(yè)項目為例，通過分析其在預(yù)處理調(diào)漆、噴漆、烘干工序中產(chǎn)生的噴漆廢水情況探討了兩級曝氣生物濾池處理工藝對噴漆廢水的去除效率，希望為相關(guān)行業(yè)噴漆廢水的處理提供參考思路。

2 噴漆廢水處理工藝現(xiàn)狀

2.1 混凝沉淀法

混凝沉淀法需要使用混凝劑來對廢水中的膠體雜質(zhì)和微小懸浮物進(jìn)行處理，其最大的優(yōu)勢就是既能夠單獨使用也可以組合使用，該方法可根據(jù)廢水的性質(zhì)決定采用對應(yīng)的混凝劑，常用的混凝劑包括明礬、硫酸亞鐵、三氯化鐵等。針對噴漆廢水中混凝劑的使用據(jù)研究表明，硫酸鋁有一定的效果。通過調(diào)研，針對噴漆廢水采用混凝沉淀法主要包括以下三個方面：壓縮雙電層作用、吸附架橋作用以及網(wǎng)捕作用，水溫、pH 以及廢水濃度與處理效果息息相關(guān)，因此，選取好的混凝劑以及適宜的處理條件將至關(guān)重要。

2.2 生物處理法

生物處理法的原理是借助于微生物的新陳代謝作用來處理廢水中的有害物質(zhì)，從而達(dá)到去除的效果。噴漆廢水中含有較高濃度的有機物，行業(yè)內(nèi)處理噴漆廢水需要使用物理化學(xué)法和生物法相結(jié)合來進(jìn)行噴漆廢水的處理。生物處理法包括好氧和厭氧，針對難降解的有機質(zhì)廢水采用的是厭氧處理。水解酸化- 好氧生化處理是現(xiàn)今逐漸興起的一種廢水處理工藝，前段水解酸化中含有水解酸化菌，能夠使有機質(zhì)濃度較高的廢水無機化，處理后可使得CODcr≤1000mg/L，為低濃度的廢水，后續(xù)使用好氧生物處理，可以有較好的處理效果。

2.3 共代謝處理法

共生代謝法也是微生物代謝處理廢水的一種方法，由最早的甲烷產(chǎn)生菌氧化乙烷而出現(xiàn)的一種共氧化現(xiàn)象而被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)。共代謝作用通過處理廢水污染物中的關(guān)鍵酶來產(chǎn)生共誘導(dǎo)性，以此來做到代謝轉(zhuǎn)化生產(chǎn)基質(zhì)同時處理目標(biāo)污染物。含有濃度較高的有機質(zhì)的噴漆廢水成分復(fù)雜，如若需要使用微生物共代謝處理法則需要選取菌種通過長期的馴化污泥來實現(xiàn)對廢水的處理。使用共代謝處理法關(guān)鍵是針對關(guān)鍵酶活性來進(jìn)行提升誘導(dǎo)，再選取合適菌種后，針對共代謝生產(chǎn)機制的選擇也至關(guān)重要，通過調(diào)研，噴漆廢水中含有較多的PAHs，結(jié)構(gòu)上苯環(huán)數(shù)量較多，因此會降低降解速率，在這種情況，使用微生物在好氧條件下共代謝的方式可以提供其降解效率。

3 項目概況

某機械設(shè)備企業(yè)主要從事瓦楞紙板專用造紙設(shè)備及零部件的生產(chǎn)，產(chǎn)品為成套的瓦楞紙板造紙設(shè)備，生產(chǎn)內(nèi)容為產(chǎn)品核心部件的瓦楞輥生產(chǎn)、成套設(shè)備總裝及其配套的噴漆工序。項目用漆為高固體分油漆，共涉及10 種漆料，主要包括有環(huán)氧高固防銹底漆、環(huán)氧樹脂涂料、環(huán)氧固化劑、過氯乙烯漆稀釋劑等，含有有機廢氣的原料用量約133.2t/a。項目生產(chǎn)工藝如圖1 所示。

圖1 企業(yè)生產(chǎn)工藝流程圖

項目油漆使用環(huán)節(jié)依次經(jīng)過調(diào)漆、噴漆以及烘干三個環(huán)節(jié)，根據(jù)項目生產(chǎn)工藝，產(chǎn)生的廢水主要包括有生活污水、噴漆廢水、鍋爐房廢水以及密封性檢測冷凝水。生活污水、鍋爐房廢水以及密封性檢測冷凝水均含有較少的有機廢氣混入，項目設(shè)置水簾柜對調(diào)漆廢氣、噴漆廢氣以及烘干廢氣進(jìn)行預(yù)處理，會產(chǎn)生噴漆廢水，噴漆廢水中含有的主要污染物為pH、COD、BOD5、氨氮、SS、石油類，根據(jù)源強核算產(chǎn)生量約3.6t/h，噴漆廢水的主要特征如表1 所示。

表1 噴漆廢水主要特征

由上表可知，項目噴漆廢水中COD 濃度含量較高，均值達(dá)到975mg/L，其他的如SS 以及pH 濃度含量相對較低，因此，針對COD 的處理是重點考慮的問題。

4 噴漆廢水處理工藝及效果分析

4.1 處理工藝選擇

針對項目產(chǎn)生的噴漆廢水采用生物處理法來進(jìn)行處理，具體為兩級曝氣生物濾池深度處理技術(shù)，利用生物濾池的特點，將兩個池子串聯(lián)起來可有效的去除水體中的懸浮物及有機成分，使兩個池子形成一個新的生物系統(tǒng)，有效提高污水的處理效率。生物系統(tǒng)中的厭氧池的主要功能分為兩個部分，第一部分是用來攔截污水中漂浮的物質(zhì)，降低污水中懸浮物的濃度，減少好氧階段中曝氣池的故障發(fā)生概率；第二部分是將污水中的大分子有機物轉(zhuǎn)化成小分子有機物，提高污水的可生化性能，進(jìn)一步提高污水的去除效率。

4.2 處理效果分析

4.2.1 調(diào)節(jié)氣液比、水力負(fù)荷對工藝效果的影響程度分析

采用的兩級曝氣生物濾池處理工藝中涉及連續(xù)進(jìn)水的工序，根據(jù)廢水排放量擬將水力負(fù)荷從0.6 m3/m2·h調(diào)整到1.8 m3/m2·h，控制水力負(fù)荷不變，氣液比為變量，將氣液比從3:1 調(diào)整至5:1，通過以上操作，通過不同參數(shù)下處理池中的氣液比和水力負(fù)荷下情況來觀察濾池中COD 的去除率的情況。

根據(jù)監(jiān)測單位例行監(jiān)測報告可知，項目噴漆廢水進(jìn)水CODcr 的濃度190 ～210 mg/L，CODcr 在不同時期濃度與水力負(fù)荷和氣液比的關(guān)系如圖2 所示。從關(guān)系圖可知，當(dāng)廢水處于厭氧池階段時，廢水中CODcr 濃度變化較小，整體的去除率17%以內(nèi)，未處理的噴漆廢水B/C的值范圍在0.16～0.20 之間，出水的B/C 的值是0.29～0.35，可以判斷的是，廢水在厭氧池階段進(jìn)行了水解和酸化的作用，使得廢水中的可生化性大大的增加，通過以上處理，當(dāng)廢水進(jìn)入到好氧池階段后，CODCr 的去除率大大增強，去除率在74%以上，經(jīng)過處理的廢水，CODcr 的濃度小于75 mg/L，最低可達(dá)到33.51 mg/L，效果明顯。

圖2 CODcr 在不同時期濃度與水力負(fù)荷和氣液比的關(guān)系

由圖2 可知，當(dāng)氣液比增強時，可明顯看出曝氣池中的硝酸鹽的含量增加。將曝氣池中的出水回流至厭氧池，增加厭氧池中硝酸鹽的含量，當(dāng)厭氧池中硝酸鹽含量增加時，可觀察到厭氧池中的反硝化脫氮作用明顯加強，有機物的去除效果也有顯著的提升。繼續(xù)調(diào)節(jié)氣液比并調(diào)節(jié)到較高的范圍時，會使得反應(yīng)池中出現(xiàn)氣流較大，產(chǎn)生氣流剪切力從而削弱生物膜的作用，生物膜的削弱直接導(dǎo)致了池中微生物數(shù)量的減少，微生物作為去除有機質(zhì)的主要因素，將使得處理效率大打折扣。當(dāng)氣液比相同時，隨著水力負(fù)荷的不斷增加，CODcr 的濃度呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。水力負(fù)荷適量時，液壓剪切機促進(jìn)了包裝材料表面上生物膜的補給，同時也保證了微生物與有機物之間的充分接觸，當(dāng)水力負(fù)荷過低或過高都不利于微生物的生長。

由以上觀察結(jié)果可知，兩級曝氣生物濾池中氣液比和水力負(fù)荷兩個因子是決定廢水中CODcr 去除效率的關(guān)鍵因素，調(diào)節(jié)氣液比、水力負(fù)荷，當(dāng)氣液比為4:1 時，水力負(fù)荷是1.20m3/m2·h 的反應(yīng)調(diào)節(jié)時，CODcr 的去除效率最高，可達(dá)到90.24%左右，處理后的噴漆廢水完全達(dá)到可排放標(biāo)準(zhǔn)。

4.2.2 反沖洗工序

兩級曝氣生物濾池處理工序中需要進(jìn)行反沖洗試驗，包括厭氧生物濾池反沖洗和曝氣生物濾池兩個反沖洗階段。反沖洗需要控制涉及到氣液比、空氣強度以及水流速等參數(shù)，其中氣液比，反沖洗的空氣強度設(shè)置為11L·m-2·s-1，水的流速設(shè)置為4L·m-2·s-1，試驗過程中將反沖洗的允許時間設(shè)置在5 分鐘左右。項目T-SBAF 工序中使用的是漂浮材料的厭氧池，其最大的有點就是可以最大程度的減少生物膜的損失且恢復(fù)速度更快。完成一次反沖洗，BAF 的單個池所需要花費的時間約每3～6d，另外，T-SBAF 中反沖洗的時間通常較長，主要歸結(jié)于厭氧池中殘留了大量的SS，殘留的SS 可以將時間延長至10d 一次，T-SBAF 完成反沖洗后也能實現(xiàn)較快的恢復(fù)速度，根據(jù)試驗，其恢復(fù)時間約5 小時左右。T-SBAF 中串聯(lián)池子的設(shè)計能夠?qū)⒋蟛糠值腟S 截留后去除，從而減少反沖洗的次數(shù)，也能夠控制反沖洗的強度，這也是T-SBAF 完成反沖洗后能夠?qū)崿F(xiàn)快速恢復(fù)的主要原因，這也在一定程度上提高噴漆廢水的處理效率，現(xiàn)對于傳統(tǒng)的BAF 反沖洗，其具有顯著的優(yōu)勢，見表2。

表2 反沖洗過后，各個恢復(fù)時間段CODCr 濃度變化情況

5 結(jié)論

噴漆行業(yè)中產(chǎn)生的污染物問題大多數(shù)學(xué)者更為關(guān)注的是有機廢氣的污染問題，卻忽略了對噴漆廢水的處理情況。噴漆廢水作為處理廢氣而產(chǎn)生的污染物含有較高的有機質(zhì)，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、難降解、成分復(fù)雜的特點，同時也具有較大的危害性，針對噴漆廢水比選出一套經(jīng)濟性、效率性的處理工藝來做到廢水的達(dá)標(biāo)排放顯得尤為重要。