摘要：据有关部门的不完全统计，2023年1—8月，中国汽车行业产生的涂装废水约为301.2万m3，到2030年，汽车涂装废水产量将达到720万m3。由于汽车涂装废水中含有有毒有害物质，若得不到妥善处理将会对生态环境、地下水、土壤等造成污染。汽车涂装废水因其多变的水质水量特征，处理工艺一直以来都是各研究学者及汽车制造厂家研究的重点对象。文章主要梳理了国内外汽车涂装废水在工程领域应用的处理工艺，并阐述了其工艺特点、运行维护、节能降耗、投资造价等优缺点。针对不同的汽车涂装工艺量身打造组合工艺技术路线将是未来汽车涂装废水处理的趋势，但应平衡好降本增效、节能降耗，环境与经济的关系。
关键词：汽车涂装废水,废水,处理技术,分质处理,组合工艺
0引言
根据中国汽车工业协会发布数据显示，2023年1—8月，汽车产销分别完成1 822.5万辆和1 821万辆，同比分别增长7.8%和8.0%[1]。按照使用绿色涂料可产生废水为0.16 m3/辆估算[2]，涂装废水产量为301.2万m3，到2030年，汽车涂装废水产量或将达到720万m3。由于汽车涂装废水中含有有毒有害物质，若得不到妥善处理将会对生态环境、地下水、土壤等造成污染。本文重点梳理了国内外汽车涂装废水在工程领域应用的处理工艺，并阐述了其工艺特点、运行维护、节能降耗、投资造价等优缺点，同时对未来汽车涂装废水在工程应用中的研究方向进行了展望。
1汽车涂装废水的来源及特点
1.1汽车涂装废水的来源
汽车制造主要包括冲压、焊装、涂装、总装四大部分，其废水主要来源于涂装车间，根据原材料、化学药剂以及生产工艺的不同，导致生产过程中产生的废水水质差异很大，传统的涂装车间采用脱脂、磷化、电泳、喷漆四道生产工艺，其中磷化工艺需要使用含镍等重金属的化学品，导致重金属排放超标，需进行单独处理后才能与其他废水混合处理或排放。近年来，锆化工艺逐渐替代了磷化工艺，处理成本及效果得到优化。
1.2汽车涂装废水的特点
汽车涂装废水中根据产生过程不同具有一定的差异，主要污染物有石油类、磷酸根、金属离子、高分子有机化合物、表面活性剂、低分子溶剂、颜料及细小漆渣等，一般具有成分复杂、可生化性差、水质水量变化大且排放无规律等特点。同时，某些使用含有甲苯和二甲苯等的涂料和助剂，不仅对受纳水体和土壤造成潜在威胁，也会降低生化处理单元的微生物活性。
2汽车涂装废水处理技术概述
近年来，国内外对涂装废水处理技术进行了大量的研究，主要处理方法有物理法、化学法、生物法以及组合工艺。
2.1物理法
物理法通常作为涂装废水处理的前端工艺，主要去除水中特征污染物，降低废水的有机物和悬浮物浓度。武少伟等[3]采用“混凝沉淀+混凝气浮”结合“缺氧+好氧+MBR+深度处理”工艺处理株洲年产30万辆乘用车生产基地生产生活混合废水，工程运行结果表明，混凝沉淀+混凝气浮工艺去除大部分重金属和油类及悬浮物的同时为后续生化处理提供良好条件。龙江等[4]采用盐析—蒸发法对喷漆废水处理效果进行分析，在最佳实验状态下，COD去除率稳定在89.30%，废水BOD5/COD的比值从0.09升至0.68，可生化性大大提高。单纯的物化处理工艺流程长、运行费用高，且出水水质达不到排放要求，曾丽等[5]采用混凝—臭氧氧化法研究了其对实际汽车喷漆废水COD的去除效果，结果表明，在不投加O3时，COD去除率仅为40.37%，投加O3和催化剂时，总去除率也才74.72%。
2.2化学法
化学法主要分为电化学法、混凝沉淀法及高级氧化法等，主要去除废水中的有机物、有毒物质等。MOHTASHAMI等[6]采用连续流电絮凝系统处理汽车涂装废水，分别在初始总固体浓度为3 000 mg/L和500 mg/L，电流密度为50 A/m2和100 A/m2，停留时间为4 min和8 min的试验条件下，去除率分别在57.00%和95.00%。由于阳极需要采用贵重金属，且处理成本较高和电极易污染等缺点，电化学法在工程中应用较少，高级氧化法由于处理成本高、运行控制难度大，在实际工程中应用也不多。混凝沉淀法可处理任何COD浓度的涂装废水，可有效去除磷酸盐、油脂和颗粒态有机物，明显降低出水TP、石油类和COD浓度。屈勇军等[7]以PAC作为混凝剂，PAM作为助凝剂，pH值=9.0的条件下，处理某汽车装配车间产生的涂装废水，出水COD、石油类和TP去除率分别为29.64%、89.42%和94.83%。袁怡等[8]采用FENTON降解江苏某电动自行车制造企业的涂装废水，在最佳试验状态下，COD和TP的去除率分别为81.32%和98.00%，其降解过程符合一级反应动力学。
由于涂装废水中含有重金属离子、表面活性剂、PO-、油、颜料、油漆、有机溶剂等污染物，COD值较高，可生化性差，单纯的生化处理也不能完全达标排放，需与其他方法组合。
2.3生物法
生物法主要是通过微生物去除废水中的有机物，降低汽车涂装废水污染指标，根据微生物的种类不同，分为好氧、厌氧和厌氧—好氧生物法。朱乐辉等[9]采用曝气生物滤池(BIOFOR)工艺处理江铃集团汽车涂装废水取得了良好的效果。系统出水达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级排放标准，整个废水处理工程具有处理能力强、效果好、耐冲击负荷、不需二沉池、工艺流程简单等优点。杨丹丹等[10]以蔗糖为碳源，在SBR反应器中培养驯化好氧颗粒污泥处理汽车涂装废水，实验表明汽车涂装废水并没有对好氧颗粒污泥产生明显的抑制作用，稳定后的颗粒污泥对汽车涂装废水中COD、NH3-N、PO-的去除率分别为85.00%、95.00%和65.00%。GÜVEN等[11]采用SBR法研究了某客车生产厂油漆车间废水(PSW)和生活废水(MSW)的可生化性和动力学特性，实验结果表明，单独处理PSW废水，可生化性较差，引入MSW后，碳和氮的去除率分别为89.00%和58.00%。汤良顺[12]采用“UF-MBR”工艺处理奇瑞汽车股份有限公司产生的涂装废水，出水水质远低于GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准，基本达到中水回用水质要求。
工程实践表明，生物法处理成分简单的汽车涂装废水具有出水水质好，运行成本低等优点；对成分复杂、水质水量波动大，且含有有毒有害物质的汽车涂装废水，单纯采用生物法处理效果不佳，需结合其他工艺去除废水中的有毒有害物质，确保系统平稳有效运行。
2.4组合工艺
基于汽车涂装废水成分复杂、水质水量波动大、可生化性差等特点，目前，组合工艺处理效果最好、综合成本最低。
王慧娟等[13]采用分质预处理+好氧生化+混凝沉淀的组合工艺处理涂装废水，不但有效解决了水量波动大，有机污染物含量高，可生化性差等问题，直接处理费用仅为2.45元/吨。杨林波[14]采用分质分类处理+混凝沉淀+混凝气浮+水解酸化+接触氧化+砂滤等工艺技术处理重庆某汽车厂汽车涂装废水，同时引入生活污水和增加氮源等营养物质，不仅提高了涂装废水的生化性，还减少生活污水排放量。运行结果表明，COD、金属、SS、油的去除率均超过85.00%。姜盖汕等[15]根据采取组合工艺处理吉林某汽车工厂涂装废水，采用间歇序批式物化工艺处理磷化废水，进行除磷、除锌、除镍，同时定量加入磷化浓水均衡水质，系统出水与脱脂废水、电泳废水混合形成涂装废水。先用混凝气浮法去除石油类、固形物、悬浮物；预处理系统定量加入高浓度的脱脂废液、电泳浓水、喷漆废水均衡水质均衡；综合污水采用水解/好氧＋水解/好氧工艺处理，进一步去除剩余的COD、BOD。实验结果表明：磷、锌、镍的效果达到99.00%。刘君等[16]以采用“分质预处理+AO+MBR”工艺处理湖南某汽车生产废水项目(设计水量10 m3/h)，出水水质达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》中三级排放标准，设计工况下总运行费用为6.15元/m3(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1.80元/m3、4.21元/m3和0.14元/m3。郭建军等[17]采用“芬顿氧化+BAF”处理广东某汽车零件涂装厂剩余废水，COD、NH3-N、TP和总镍的平均去除率分别为95.01%、86.18%、98.88%和98.26%，总运行成本为224.326元/天，其中电费114.195元/天，药剂费110.131元/天。
3结语
随着社会发展，汽车家庭保有量将越来越大，汽车产量也会不断增加，进而产生大量的汽车涂装废水。由于汽车涂装废水中含有有毒有害等物质，若得不到妥善处理将会对生态环境、地下水、土壤等造成污染。汽车涂装废水因涂装工艺、产生过程等不同，导致成分复杂，水量和水质变化大。实践证明，水量和水质的均衡与分质预处理结合组合工艺具有投资省、运行成本低、出水水质好等优点。
根据目前工程应用情况来看，组合工艺是目前处理效果最好的工艺，即物理法作为预处理单元，降低废水中的悬浮物和有机物浓度，为后续生化处理创造有利条件，同时可作为末端处理单元提高出水水质；化学法和生物法一般作为处理工艺的生化单元，降低废水中的有机物浓度和有毒物质，使废水达标排放，若废水生化性差可适当引入生活污水(降低汽车涂装废水处理成本)或补充氮源、微生物及营养物；若水质排放要求高，末端处理亦可增加膜处理工艺(成本增加)。组合工艺运行费用一般在几元/m3～十几元/m3不等，出水水质一般能达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级排放标准。
随着人类精神物质文明的不断提升，对生产生活环境的要求会越来越高，汽车涂装废水的排放标准亦趋严，针对不同的汽车涂装工艺量身打造组合工艺技术路线将是未来汽车涂装废水处理的趋势，但应平衡好降本增效、节能降耗，环境与经济的关系。
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