“预处理+AO+MBR”在汽车生产废水处理中的应用

刘君，向伟，余晗，朱春游，岳中秋

（湖南航人凯天水务有限公司，湖南 长沙 410000）

汽车生产过程中排放的废水主要集中在汽车和汽车零部件的制造，包括金属铸造、喷漆、表面处理和组装工艺[1]。其中涂装车间产生的废水包括预脱脂、脱脂废水，磷化废水，电泳废水以及漆雾净化废水；注塑件涂装车间产生的废水主要有清洗废水以及漆雾净化废水；其他车间产生的废水主要有乳化液、清洗废水、机加工含油废水等。各生产车间排放废水的种类繁多，废水成分极为复杂。脱脂、预脱脂废水主要含有沉积物（SS）、表面活性剂、石油类等；磷化废水主要含有有机物、PO43-、SS 等；电泳废水主要含有离子型环氧树脂、醇类、颜料等难降解有机物[2]。该类废水含有大量的有害物质，若不处理或处理不当不慎排入环境中，可对环境造成严重危害，最终危害人类健康[3]。

项目以湖南某汽车生产废水处理项目为例，提出“分类预处理+AO+MBR 工艺”进行处理，使其出水在水质水量变化大的情况下能稳定达标运行。

1 工程概况

项目为汽车车间生产废水，废水进出水水质指标如表1 所示。根据水质预处理分为3 套系统：磷化废水、磷化废液预处理系统，喷漆废水、电泳废液预处理系统，脱脂废液预处理系统。该3 套预处理系统处理水量均按照10 m3/h 进行设计，运行时间24 h。3 套预处理出水进入生化系统调节池汇合，后续生化系统按30 m3/h 进行两套并联设计。

表1 设计废水进出水水质指标

2 工艺流程

2.1 各类废水预处理流程

2.1.1 脱脂废液/水预处理系统

脱脂废液和脱脂清洗废水中含有较高的有机物和油脂，设计采用“混凝沉淀+气浮”进行处理，使出水满足后续生化系统的要求。废水预处理工艺流程如图1所示。

图1 脱脂废液/水预处理系统

2.1.2 磷化废液/水预处理

磷化废水、磷化废液Ni2+、PO43-和Zn2+含量较高，磷化废液单独收集后经泵定量提升至磷化废水调节池经过两级沉淀进入后续生化调节池和其他废水混合进行生化处理。废水预处理工艺流程如图2 所示。

图2 磷化废液/水预处理系统

2.1.3 喷漆废水、电泳废液/水预处理系统

喷漆废水、电泳废液/水有机物含量高达10 000 mg/L，废水收集分别经调节池进行水质水量调节后进行气浮除油，而后进行高级氧化预处理，降低废水有机物的量，同时提高废水可生化性，工艺流程如图3 所示。

图3 喷漆废水、电泳废液/水预处理系统

2.2 生化处理流程

预处理后出水均统一进入生化调节池进行水质水量均衡。由于废水中有机物浓度较高，污染物成分复杂，设计选用“A/O+MBR 膜工艺”进行处理，如图4 所示。

图4 生化处理系统

缺氧池：池中的兼氧菌具有水解作用和产酸作用，将废水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，部分不溶性的有机物转化为溶解性的有机物，部分难降解的大分子有机物转化为小分子的易降解有机物，从而去除部分COD 并进一步提高废水的可生化性。

好氧池：缺氧池出水流入好氧池，在好氧池内好氧微生物进行有氧呼吸，进一步把有机物分解为无机物，从而去除有机污染物。同时，在充足的氧环境下自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A 池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O 在生态中的循环，实现污水无害化处理。

MBR 池：MBR 利用膜对生化反应池内的含泥污水进行过滤，实现泥水分离。一方面，膜截留了反应池中的微生物，使池中的活性污泥浓度大大增加，使降解污水的生化反应进行得更迅速更彻底，另一方面，由于膜的高过滤精度，去除了大部分悬浮物质，得到高质量的产水。

3 主要构筑物及工艺参数

3.1 调节池

3.1.1 脱脂废液和磷化废液调节池设计进水流量均为2 m3/h，停留时间为40 h，有效容积80 m3，尺寸：5 m×4 m×4.5 m，钢砼结构，2 座。

3.1.2 脱脂废水、磷化废水和电泳废水调节池设计进水流量为18 m3/h，停留时间为10 h，有效容积180 m3，尺寸：11.25 m×4.0 m×4.5 m，钢砼结构，3 座。

3.1.3 电泳废液和喷漆废水调节池设计进水流量均为1 m3/h，停留时间为80 h，有效容积8.0 m3，尺寸：5 m×4 m×4.5 m，钢砼结构，2 座。

3.1.4 生化调节池设计进水流量均为30 m3/h，停留时间为8 h，有效容积240 m3，尺寸：8.0 m×7.5 m×4.5 m，钢砼结构，2 座。

3.1.5 事故池停留时间为10 h，有效容积100 m3，尺寸：6.25 m×4 m×4.5 m，钢砼结构，2 座。

所有的调节池和事故池都配备有长轴液下泵、超声波液位计、电磁流量计和空气搅拌装置。

3.2 脱脂废液/水预处理系统

3.2.1 混凝沉淀池

沉淀装置尺寸：3.75 m×3.5 m×3.8 m；PAC 混凝池0.75 m×1.0 m×3.8 m，PAM 絮凝池0.75 m×1.0 m×3.8 m，斜管沉淀池3.0 m×3.5 m×3.8 m，磷化废水出水pH 调节池0.75 m×1.0 m×3.8 m。

3.2.2 气浮装置

尺寸：混凝、聚凝池0.5 m×1.2 m×3.8 m，浅层气浮池φ1.5 m×1.1 m。

结构形式：碳钢防腐。

其中浅层气浮系统包含溶气水泵，加压溶气罐，刮渣机等配套设施。主机功率1.3 kW，溶气系统功率3.0 kW，处理水量10 m3/h。

3.3 磷化废液/水反应沉淀装置

分两组反应沉淀装置，尺寸：4.5 m×3.5 m×3.8 m。

一级反应沉淀池有：pH 调节池0.75 m×1.0 m×3.8 m，PAC 混凝池0.75 m×1.0 m×3.8 m，PAM 絮凝池0.75 m×1.0 m×3.8 m，斜管沉淀池2.25 m×2.5 m×3.8 m。

二级反应沉淀池有：氯化钙反应池0.75 m×1.0 m×3.8 m，PAC 混凝池0.75 m×1.0 m×3.8 m，PAM 絮凝池0.75 m×1.0 m×3.8 m，斜管沉淀池2.25 m×2.5 m×3.8 m。

3.4 电泳喷漆气浮装置

尺寸：混凝、聚凝池0.5 m×1.2 m×3.8 m，浅层气浮池φ1.5 m×1.1 m。

结构形式：碳钢防腐。

其中浅层气浮系统包含溶气水泵，加压溶气罐，刮渣机等配套设施。主机功率1.3 kW，溶气系统功率3.0 kW，处理水量10 m3/h。

3.5 多元催化氧化芬顿装置

尺寸：2.4 m×5.6 m×3.8 m。

结构形式：碳钢防腐，防腐采用玻璃钢三布五油。

其中包含有：pH 调节池1.2 m×1.2 m×3.8 m，芬顿反应池2.4 m×2.0 m×3.8 m，pH 调节池1.2 m×1.2 m×3.8 m，紫外消毒池1.2 m×2.4 m×3.8 m。

3.6 AO+MBR 池

结构形式：碳钢防腐，防腐采用环氧玻璃鳞片

其中包含有：厌氧池2.5 m×4.0 m×3.8 m 2 座，好氧池4.5 m×6.0 m×3.8 m 2 座，MBR 膜池3.0 m×2.5 m×3.8 m 2 座，MBR 产水池3.0 m×4.0 m×3.8 m，两套生化系统并联运行。

3.7 污泥浓缩池

尺寸：磷化污泥池φ4.0 m×3.8 m，喷漆、生化污泥池φ5.0 m×3.8 m。

结构形式：碳钢防腐，防腐采用玻璃钢三布五油。

配备叠螺式污泥脱水机2 台，污泥处理量10 m3/h。

4 结论

4.1 工程于2021 年8 月建成投产，现日平均处理水量约为600 m3/d，实际运行时接入部分园区生活污水，其运行进水水量和水质均低于最大设计值，实际的进水水质和出水水质如表2 所示。

4.2 汽车生产废水成分复杂，且各类废水水质水量波动大，若统一收集处理难度大，工艺流程复杂，投资建设和运营成本将大大提高。项目采用分类收集，根据水质特点分别进行预处理，后续统一进行“AO+MBR”生化工艺的模式，降低投资成本，并保证出水的稳定达标运行。工程对于汽车生产废水或类似的工业园区复杂废水处理的设计具有很好的参考和借鉴作用。

4.3 工程项目吨水投资为9 210 元/m3，设计工况下直接运行费用预计约为6.15 元/m3水（此费用不包括设备维修费及污泥处置费等），其中电费、药剂费和人工费分别为1.8 元/m3、4.21 元/m3和0.14 元/m3。