电泳废水处理技术研究进展综述

闫百瑞，　李　健，　王　颖，　于亭亭

(1.内蒙古自治区环境工程评估中心，内蒙古 呼和浩特　010011；　2.佳木斯市环境保护监测站，黑龙江 佳木斯　154004;　3.齐齐哈尔大学 化学与化学工程学院，黑龙江 齐齐哈尔　161000)



电泳废水处理技术研究进展综述

闫百瑞1，李健2，王颖3，于亭亭3

(1.内蒙古自治区环境工程评估中心，内蒙古 呼和浩特010011；2.佳木斯市环境保护监测站，黑龙江 佳木斯154004;3.齐齐哈尔大学 化学与化学工程学院，黑龙江 齐齐哈尔161000)

电泳废水成分复杂，需要不同的工艺对其进行处理，使其满足相关的排放标准。针对目前国内电泳废水的处理情况，介绍了厌氧折流板反应器-序批式活性污泥法、铁碳微电解处理法、Fenton工艺处理法、膜处理法及絮凝-生化处理法，及相关的研究进展。探讨了不同处理技术的优缺点，为企业选择合适的废水处理方法提供技术参考，实现经济效益与环境效益的双丰收。

电泳废水; ABR-SBR; 铁碳微电解处理法; Fenton工艺处理法; 膜处理法; 絮凝-生化处理法

引　言

电泳涂装是近些年来普遍应用的一种涂膜技术，涂料在水中溶解度高(水溶性涂料)、毒性小(避免使用有机溶剂)、便于控制，涂层均匀、丰满、平整及光滑，且涂层具有吸附能力(附着力)强、漆膜硬度高、抗腐蚀及抗冲击的优点。因此，电泳技术在机械加工、车辆、农机、电子五金及建筑材料等方面得到了广泛的应用。与此同时，作为涂料载体的生产用水也大量增加，因所用涂料的不同，废水中污染物的种类、成分也有较大差别，需要采用不同的处理技术进行处理。目前，我国应用较多的有厌氧折流板反应器-序批式活性污泥法(ABR-SBR)、水解酸化-序批式活性污泥法、铁碳微电解预处理法、序批式Fenton工艺处理法、膜处理法及絮凝-生化处理法。不同的处理方法具有自身的优缺点，企业应根据电泳废水的特点，选择合适的处理工艺对电泳废水进行处理。

1　厌氧折流板反应器-序批式活性污泥法(ABR-SBR)

ABR-SBR是厌氧折流板反应器(ABR)与间歇式活性污泥反应器(SBR)的组合。厌氧折流板反应器是一种应用较为广泛的二相厌氧工艺，该工艺将反应室分隔成串联的多个小反应室(单独的上流式污泥床)，利用小反应室的独立性，单独培养适用于该小反应室的微生物菌种，对废水中的污染因子有针对性的去除。厌氧折流板反应器处理后的废水进入生化池，利用序批式活性污泥法进一步处理。

刘绍根等[1]采用以生活污水培养出的好氧颗粒污泥作为接种体，在实验过程中逐步加入汽车涂装废水。以颗粒污泥的形态、理化性质以及反应器内污染物的去除效果为考察对象。结果表明，驯化5周后的颗粒污泥未有解体，结构更致密，污泥的沉降性能、生物量都提高。当反应器运行至45d左右，除污性能明显且稳定，CODCr、氨氮和磷酸盐的出水质量浓度均能达到《污水综合排放标准》二级标准，保持了良好的污染物同步去除效果。

SBR法的处理设施占地面积小、设备相对较少，只需设置一个序批式间歇反应器，构造较为简单，无需设置初沉池、调节池、二沉池和污泥回流装置，操作人员经过简单培训即可进行操作。该工艺具有污染物去除效率高，特别是脱氮除磷，对磷化处理废水有较好的去除效果，水质净化效果好和耐冲击的特点。同时，可根据水质的差异和水量的多少进行临时调整，短时间即可达到稳定运行[2-3]。基于上述特点，厌氧折流板反应器-序批式活性污泥法(ABR-SBR)在电泳废水处理中得到了广泛的应用。

2　铁碳微电解处理法

铁碳微电解法又称铁屑过滤法或内电解法等。该方法利用金属的腐蚀原理形成原电池，使铁由零价态变为二价铁离子，在溶液中与带电粒子相吸引形成稳定的铁泥，使大颗粒的有机物得到有效去除。同时，由于原电池自身可以产生电位差(Fe和C之间一般为1.2V左右)，在废水中可以对有机物进行电解处理，将有机物进一步去除。另一方面，由于形成的二价态铁离子具有较强的还原能力，可以使一些有机物中的显色基团的化学键打开，或直接将其还原，对色度也有较强的去除能力。

吴傲立等[4]采用铁碳微电解法对汽车电泳涂装废水进行处理。研究结果表明，进水pH≤4时，铁碳微电解的处理效果影响因素依次为铁碳反应次数、反应时间和进水pH；同时CODCr降解率随微电解反应时间的增加而升高，随反应次数的增加而降低，之后趋向稳定；当进水pH=3、反应t为90～150min时，铁碳微电解的处理效果可稳定在40%左右。

铁碳微电解预处理法虽然对涂装废水有较好的处理能力，但在运行过程中会出现填料表面形成钝化膜的现象，电解效率逐渐降低；由于利用的是金属的腐蚀作用，在运行过程中填料经常会出现板结，即铁屑发生结块，降低了处理效果，也为填料的更换带来了难度，需要在运行过程中加强管理，经常对填料进行维护，避免上述问题的发生。

3　Fenton工艺处理法

Fenton法是利用辐射、紫外光及催化剂等作用，通过过氧化氢产生羟基自由基(·OH)，羟基自由基(·OH)的活性处理有机物，特别适用于难降解有机物的处理。Fenton法包括湿式氧化法、光催化氧化法、超临界水氧化法、超声降解法及电化学氧化法等，该法具有反应速度快、仪器设备操作简单、絮凝沉淀好等优点，在相关废水处理方面得到了广泛的应用，在电泳涂装废水处理方面也得到了应用。

刘强[5]对大连某电子公司新建电泳车间废水站进行了工程设计，采用废水调节→序批式Fenton催化氧化→混凝沉淀→砂滤的工艺流程，CODCr与SS去除率分别为90.9%与98.3%。经过一段时间的运行，系统处理出水水质可稳定达到相关标准要求。

韩勇刚[6]比较了单独使用Fenton法和Fenton预处理+SBR系统两种处理方式对喷漆废水的处理效果及经济性。实验结果表明，m(CODCr)∶m(H2O2)∶m(FeSO4)=1.6∶1.6∶1时，Fenton反应能同时保持30%CODCr去除率及60%H2O2利用率。后续采用SBR生物处理法，两种处理方法的经济技术比较分析结果显示，Fenton作为生物处理的预处理相对于单独的Fenton处理方法有出水稳定、处理成本低等优点。

4　膜处理法

膜技术处理废水是近些年发展较快的一种处理技术，是一种物理方法，可以单独处理，也可以与其它技术联用对废水进行处理。根据膜的性质、孔径等将膜划分为纳滤膜、微滤膜、超滤膜和反渗透膜等；根据材质可划分为醋酸纤维质等有机滤膜和陶瓷等无机滤膜。目前，许多研究项目将其它前处理技术与膜处理技术联用对电泳涂装废水进行处理，取得了良好的实验和应用效果。李永亮等[7]针对某企业电泳生产线污水处理站的扩建改造进行优化设计，实行废水分批、分类别处理。采用二级混凝沉淀处理装置，控制适宜的pH，实现了硫酸盐、锌离子的有效去除。增加了滤膜对生化后废水进行二级净化，出水水质显著提高。有机污染物、重金属离子质量浓度显著降低，CODCr降幅为76.4%、锌的降幅为60.2%。张进等[8]采用直接微滤和混凝-微滤两种工艺对阴极电泳漆废水进行处理。结果表明，混凝预处理减轻了膜污染、提高了膜的渗透通量：当膜面流速为4m/s、跨膜压差为0.10MPa、θ为30℃时，稳定通量从直接微滤的47.8L/(m2·h)提高到264.2L/(m2·h)，远高于超滤膜的通量。与原水直接微滤相比，混凝—微滤组合工艺改善了出水水质，CODCr去除率从67%提高到85%、磷酸盐去除率从37%提高到98%，有效清洗后膜通量可恢复到初始值的84%。张进等[9]也采用混凝与陶瓷膜微滤组合工艺处理阴极电泳漆废水：当料液pH为6.7时，混凝过程对CODCr去除率约63%，之后的微滤使废水中CODCr的去除率增加到85%。采用平均孔径为0.2μm的氧化锆膜，在膜面流速4.2m/s、压差0.10MPa、θ为30℃、膜稳定通量约250L/(m2·h)，处理后的废水可作为涂装车间循环冲洗水用，大大提高了废水的循环利用率。

5　絮凝-生化处理法

絮凝生化处理是利用聚丙烯酰胺、聚合氯化铝等对电泳废水中的磷酸盐、重金属、油漆颗粒等进行絮凝，利用气浮装置将小颗粒转化为大颗粒，然后通过刮板机去除；刮板机去除的絮凝物质进入压滤机或离心机中将含有的水分去除，水分通过管路回到前处理池，重新进行处理。压滤或离心后剩余的固体废弃物属于危险废物，按照危险废物要求进行临时储存，送至有资质的单位进行无害化处理，从而实现磷酸盐、重金属及油漆颗粒等的去除。絮凝后的废水进入生化池中进行处理，进一步去除有机物。该方法由于投资少、见效快和处理工艺简单，成为目前应用较为广泛的电泳废水处理技术之一。

6　不同处理技术比较分析

不同的废水处理工艺对有机物、重金属、磷化物及残余油漆的处理效率有较大差别，各有自身的优缺点。不同电泳废水处理方法优缺点见表1。

表1电泳废水处理技术比较

序号技术名称优点缺点1厌氧折流板反应器⁃序批式活性污泥法(ABR⁃SBR)　占地面积小，设备相对较少，投资成本低，操作人员经过简单培训即可进行操作。可有效去除氮、磷，且水质净化效果好、耐冲击，出水水质稳定。　不能对废水中的重金属离子、小分子有机物进行深度去除，出水水质虽然可以满足相关标准，但污染物排放量相对较大2铁碳微电解处理法　利用废弃物铁屑为填料，实现废物综合利用的目的，设备结构简单，推流性好，且运行费用较低，适用于中小型企业。该工艺可实现自身腐蚀与絮凝，有效降低重金属、色度和COD，一次填料，使用时间长，处理效果好　效率差、反应速度慢；固定床床体易形成钝化膜，自身也易出现板结，出现死区和短路，易造成“反色”现象，出水水质不稳定。填料在补充和清理过程中劳动强度大3Fenton工艺处理法　设备操作简单、污水处理反应快速、同时可产生絮凝，将有机物有效去除和沉淀。可对有机污染物进行改性，便于后续处理　所用试剂较为昂贵，不利于大面积推广4膜处理法　处理效果好，可对小分子污染物进行有效去除。如与其它技术联用，可对高浓度污染物进行有效去除。出水水质稳定，处理后的废水，一般可以达到回用标准，提高企业污水的综合利用率、减少污染物的排放量　一次性投资较大，膜价格昂贵，在更换过程中给企业带来成本压力5絮凝⁃生化处理　应用较为广泛，投资少，运行操作简单、方便。絮凝工段可以对氮、磷进行有效的去除，针对磷化废水的处理效果较好。后续生化处理可以去除有机物，处理后的废水出水稳定，可满足排放标准要求　对难处理的有机物、重金属离子的去除效率不高，生化工段污泥中的重金属离子易释放出来，使出水中的重金属离子出现超标现象

7　结束语

不同企业的电泳废水水质有较大差别，有机物、重金属及磷化物的含量存在较大差异；同时，企业对处理后废水的用途和利用率也不相同，企业采用的处理工艺也不尽相同。厌氧折流板反应器-序批式活性污泥法(ABR-SBR)、絮凝-生化处理法，投资小、处理效果好，适用于大部分企业；Fenton工艺处理法、膜处理法投资成本高，但污水处理效果好，适用于污水可以重复利用的企业；如企业能对固体废弃物综合利用，铁屑来源广泛，可采用铁碳微电解处理法。企业要根据自身的水质特点和目标采用适合自身的处理工艺，也要从经济方面综合考虑，实现环境与经济效益的双丰收。

[1]刘绍根,孙菁,成雄剑,等.SBR反应器中好氧颗粒污泥处理汽车涂装废水[J].化工进展,2012,31(5):1160-1164

[2]鞠宇平,张林生.ABR-SBR工艺处理电泳涂膜废水[J].中国给水排水,2003,19(2):51-52.

[3]张林生,鞠宇平.水解酸化-序批式活性污泥法(ABR-SBR)处理电泳废水的研究[J].环境污染治理技术与设备,2002,3(10):51-54

[4]吴傲立,鲍建国,龚珞军.铁碳微电解预处理汽车电泳涂装废水[J].环境工程学报,2014,8(9):3843-3847.[5]刘强.无人值守序批式Fenton工艺处理电泳废水工程设计[J].工业水处理,2014,34(2):84-86.

[6]韩勇刚.Fenton氧化法处理喷漆废水的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2008.

[7]李永亮,李健.某电泳生产线废水处理优化设计[J].电镀与精饰,2015,37(12):43-46.

[8]张进,孟广耀.混凝对微滤膜处理阴极电泳漆废水的影响[J].工业水处理,2011,31(1):30-32.

[9]张进,董强,孙宇新,等.混凝-陶瓷膜微滤处理阴极电泳漆废水研究[J].膜科学与技术,2006,26(6):57-60.

Electrophoresis Wastewater Treatment Technology Research Progress

YAN Bairui1, LI Jian2, WANG Ying3, YU Tingting3

(1.Inner Mongolia Autonomous Region Environmental Engineering Assessment Center,Hohhot 010011,China;2.Jiamusi Environmental Monitoring Station,Jiamusi 154004,China;3.Chemistry and Chemical Engineering of Qiqihar University,Qiqihar University,Qiqihar 161000,China)

The composition of electrophoresis wastewater is complicated,requiring different treatment processes to meet the relevant emission standards.In view of the current domestic electrophoresis wastewater treatment, relevant research process of several kinds of processing method, including anaerobic baffled reactor-sequencing batch activated sludge process,the iron-carbon micro-electrolysis method,Fenton Process,membrane treatment,flocculation-biological treatment method were introduced here.The advantages and disadvantages of different treatment technologies were discussed.It provided technical reference for the enterprise to choose the appropriate processing method and realized a double harvest of economic benefits and environmental benefits.

electrophoresis wastewater;ABR-SBR;iron-carbon micro-electrolysis method;fenton process;membrane treatment;coagulation-biochemical treatment method

10.3969/j.issn.1001-3849.2016.10.006

2016-07-15

2016-07-27

X703

A