洗車廢水回用工藝概述

近年來(lái),隨著人民生活水平逐漸提高,家庭用車成倍增長(zhǎng),加劇了洗車水的大量消耗與水資源短缺之間的矛盾。目前重慶市大約有600家洗車行,據(jù)統(tǒng)計(jì),清洗1輛小型汽車需用水0.20m3,按每家洗車行平均每天洗30輛車計(jì)算,重慶市每天需消耗自來(lái)水3600m3,每年消耗131.4萬(wàn)m3自來(lái)水。目前,重慶市洗車用水為30元/m3,每年用于洗車用水的消費(fèi)為3942萬(wàn)元。同時(shí),許多洗車行的洗車廢水直接排入下水管道,不但影響市容及人民生活環(huán)境,而且因廢水中含有油類、有機(jī)物、表面活性劑等難降解物質(zhì),污染周邊的江湖河流,使自然生態(tài)環(huán)境受到人為破壞。此外,洗車廢水中還夾帶大量泥砂,長(zhǎng)期排放這些泥砂會(huì)堵塞城市的排水管網(wǎng),導(dǎo)致排水不暢。

由此可見,洗車廢水的處理及回用已成為減少污染、節(jié)水與降低洗車成本的必然趨勢(shì)。

1洗車廢水水質(zhì)

洗車廢水的水質(zhì)因清洗的車輛類型、洗車功能、清洗方式的不同而存在差異:第一,對(duì)于多跑短途的小型車而言,車輛上沾染的灰塵與泥沙較多,而油類物質(zhì)相對(duì)較少,因而污染物較為單一。而對(duì)于長(zhǎng)途車而言,車輛上沾染的油類物質(zhì)較多,其成分較為復(fù)雜;第二,單純的洗車廢水中泥沙、洗滌劑等物質(zhì)較多,洗車和修車的廢水中含油量大大增加,其他污染物濃度也較大;第三,人工洗車廢水中洗滌劑等物質(zhì)較多,機(jī)洗廢水中含油量較高。

2洗車廢水回用

按洗車行的規(guī)模劃分,可以分為大型洗車場(chǎng)和分散在城市中的小型洗車行。大型洗車場(chǎng)洗車廢水水量比較集中,水量大;而小型洗車行水量相對(duì)較小,會(huì)受到空間和資金等條件的制約。

2.1大型洗車廠廢水回用工藝

2.1.1傳統(tǒng)處理工藝

傳統(tǒng)處理工藝主要采用沉淀—除油—過(guò)濾的處理工藝。如太原晉祠機(jī)動(dòng)車清洗中心的洗車廢水。洗車廢水經(jīng)水管渠集中自流到平流式沉淀池,去除較大的懸浮物及泥砂,然后進(jìn)入氣浮池采用氣浮法除油。其原理是壓力容器浮渣法,利用壓力溶氣水驟然減壓釋放的大量微氣泡與混凝形成的礬花附形成密度小于水的帶氣泡載體,載體上浮到水面,形成浮渣,達(dá)到除油凈化水質(zhì)的目的。隨后再經(jīng)2次氣浮兩級(jí)混凝、沉淀后到濾池進(jìn)行過(guò)濾,使水的濁度、BOD5、COD等達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn),并在貯水池前加次氯酸鈉降解大腸菌群。此處理系統(tǒng)即節(jié)省了城市的供水量,又減少了排污量,節(jié)約了水資源,年節(jié)約資金140.89萬(wàn)元。

A.Al-Odwani等采用沉降-除油-砂濾-活性炭過(guò)濾-濾芯過(guò)濾的工藝處理科威特某自動(dòng)洗車場(chǎng)的洗車廢水。廢水首先進(jìn)入斜板沉降池,通過(guò)重力作用去除泥砂、塵土等重粒子,再經(jīng)油水分離裝置除去洗車廢水中的油成分。好的油水分離裝置幾乎能夠去除廢水中100%的油。隨后通過(guò)砂濾去除大粒子和離子等,再經(jīng)活性炭吸附脫色,最后經(jīng)5μm的濾芯過(guò)濾得到最終出水。試驗(yàn)表明,出水完全符合非飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),但有少許泡沫。此裝置能夠滿足洗車場(chǎng)75%的用水,另外需25%的自來(lái)水用于反沖洗裝置和末沖洗汽車。

2.1.2膜濾法

采用膜濾法處理黑龍江省龍運(yùn)客運(yùn)集團(tuán)客車車身清洗水與衛(wèi)生間沖洗水的混合液,日處理量為192m3/d。在原處理工藝中(圖2),由于納濾前缺乏足夠的預(yù)處理,使得含懸浮物及有機(jī)物濃度很高的原水直接進(jìn)入納濾工藝,導(dǎo)致了納濾膜工作負(fù)荷高,工作周期短,需對(duì)納濾膜頻繁藥洗,運(yùn)行費(fèi)用較高。在改進(jìn)工藝中(圖3)增加了藥劑投加裝置、砂濾柱、活性炭柱,使得納濾膜運(yùn)行周期增加,并使集團(tuán)節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用1.7萬(wàn)元/a,出水達(dá)到了洗車回用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。邊喜龍等也使用類似方法處理洗車廢水,創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

使用膜濾法處理洗車廢水時(shí),在膜的選擇方面,K.Karakulski等通過(guò)對(duì)比超濾膜和納濾膜在處理洗車廢水的效果時(shí)發(fā)現(xiàn),應(yīng)用納濾膜回用洗車廢水可以在較低膜污染的情況下獲得較高的除處效率。K.Boussu等通過(guò)比較親水性膜NF270和疏水性膜NFPES10的處理效果發(fā)現(xiàn),NF270具有很大的優(yōu)勢(shì),它的滲透通量可以達(dá)到45L/m2·h,并且能夠去處95%的表面活性劑和有機(jī)物。另外,NF270只需用純水反沖洗15min就可恢復(fù)至新膜在純水中的滲透通量。

2.2小型洗車行廢水回用工藝

2.2.1物化處理工藝

根據(jù)洗車廢水中要去除的污染物主要包括泥砂等顆粒物、有機(jī)物、陰離子洗滌劑等三大類,崔福義等采用混凝沉淀—砂濾—活性炭過(guò)濾—精密過(guò)濾—超濾工藝處理洗車廢水,試驗(yàn)結(jié)果表明:出水完全滿足我國(guó)生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)洗車廢水回用水質(zhì)的要求。其中,活性炭過(guò)濾對(duì)COD和陰離子洗滌劑的去除起著重要的作用,混凝沉淀和砂濾對(duì)除濁起主要作用,精密過(guò)濾雖然對(duì)有機(jī)物的去除率為10%～30%,對(duì)陰離子表面活性劑幾乎沒什么作用,但可以去除30%～50%的濁度,使進(jìn)入膜之前的濁度滿足在10NTU以下的要求,減少膜的堵塞。因此,所選定的各單元對(duì)洗車廢水的處理都是十分重要的,缺一不可。每個(gè)單元也都有其特定的去除對(duì)象,只有將它們組合到一起才能達(dá)到最終的處理要求。此法運(yùn)用過(guò)濾、吸附等物理原理將水中的污染物去除,出水效果良好;設(shè)備安裝簡(jiǎn)便,軟硬管均可;占地面積小,使用經(jīng)濟(jì),基本不受溫度影響。但是該工藝在運(yùn)行時(shí)需要經(jīng)常對(duì)設(shè)備反沖洗,其中對(duì)污染物去除起主要作用的活性炭處理能力容易飽和,在使用一段時(shí)間后需更換或再生,精密過(guò)濾中的濾芯需定期更換,超濾膜組件也需定期進(jìn)行反洗才能維持對(duì)有機(jī)物的處理效率,這些都使得此工藝運(yùn)行成本增加。因此,造價(jià)及處理成本是物化處理工藝的主要問(wèn)題。與此種工藝類似的產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)還有奚旦立等人設(shè)計(jì)的洗車廢水回用設(shè)備。

洗車廢水回用裝置將水力旋流器、生物過(guò)濾器、納濾器組合在一起成為一套一體化裝置,是機(jī)械分離工藝、生物濾池工藝、膜分離工藝的有機(jī)結(jié)合。此工藝主要利用水力旋流的原理,將廢水中的泥砂、懸浮物、部分油去除。然后,進(jìn)入生物過(guò)濾器過(guò)濾,去除大部分懸浮物、油,并可對(duì)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行部分降解,經(jīng)過(guò)濾后的出水,進(jìn)入納濾器進(jìn)一步過(guò)濾,以去除小分子懸浮物、油、表面活性劑以及大腸桿菌等微生物,處理后的出水水質(zhì)達(dá)到《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。

在國(guó)外,Toyozo Hamada等使用絮凝-超濾膜-活性炭吸附的工藝回用洗車廢水。油類物質(zhì)和水中大量的顆粒首先通過(guò)絮凝作用去除,然后超濾膜可以去除無(wú)法通過(guò)絮凝作用除去的小顆粒物質(zhì),最后經(jīng)活性炭吸附除去洗車廢水中的表面活性劑。在試驗(yàn)中通過(guò)對(duì)比各種混凝劑的處理效果時(shí)發(fā)現(xiàn),配制混合混凝劑,其中斑脫土、Al2(SO4)3、褐藻酸鈉和陽(yáng)離子聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為48∶48∶2∶2時(shí),在絮凝階段對(duì)廢水中的COD和濁度的去處效果最明顯。并且超濾膜的滲透通量會(huì)隨著膜本身的材料和進(jìn)水的水質(zhì)指標(biāo)而變化。

在混凝劑的選擇方面,曾斌等人選用4種無(wú)機(jī)混凝劑:硫酸鋁[Al2(SO4)3]、三氯化鐵(FeCl3)、硫酸亞鐵(FeSO4)、堿式氯化鋁(PAC)和1種有機(jī)混凝劑:聚丙烯酰胺(PAM),通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)研究確定了適合洗車廢水水質(zhì)的最佳混凝劑及最佳投藥量。試驗(yàn)表明,Al2(SO4)3,FeCl3,PAC處理產(chǎn)生的礬花大且較密實(shí).沉降速度快,混凝效果較好。并通過(guò)成本分析確定了最佳藥劑為Al2(SO4)3,其處理成本為0.32～0.36元/t。

2.2.2電解法

采用電解法處理洗車廢水,廢水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池,其目的是減少水量和水質(zhì)變動(dòng)對(duì)廢水處理工藝過(guò)程的影響,以均和水質(zhì)、存盈補(bǔ)缺,使后續(xù)處理設(shè)備在運(yùn)行期間能得到均衡的進(jìn)水量和穩(wěn)定的水質(zhì),達(dá)到理想的處理效果。從調(diào)節(jié)池流出的水泵入電解反應(yīng)罐,經(jīng)過(guò)電解反應(yīng),產(chǎn)生絮凝體,水中懸浮顆粒物和油乳化液小滴吸附在高度分散的、活性的氫氧化鋁微絮片上,富油絮片附著在生成的氣體氣泡上,并隨氣泡向上浮出,在液面上形成易于刮去的殘?jiān)?。電解罐中的清液部分再?jīng)砂濾罐過(guò)濾,送入蓄水池以待再利用。此外,電解罐上面殘?jiān)晒卧骞蔚匠鲈蹆?nèi)排外,另行處理。此工藝無(wú)需添加氧化劑、絮凝劑等化學(xué)藥品,設(shè)備體積小,占地面積少,操作簡(jiǎn)便靈活且費(fèi)用較低。

2.2.3膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高效水處理裝置。它將分離工程中的膜技術(shù)應(yīng)用于好氧活性污泥處理系統(tǒng),由膜組件取代傳統(tǒng)生化處理技術(shù)中的二次沉淀池和砂濾池,用膜分離技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法中的重力式沉淀泥水分離技術(shù)方式,具有適應(yīng)性強(qiáng)、降解效率高、HRT和SRT可分別控制、裝置緊湊、簡(jiǎn)潔等優(yōu)點(diǎn)。楊宗政等采用普通活性污泥膜生物反應(yīng)器處理洗車廢水,其中COD、NH4+-N和礦物油的去除有很好的效果,而且比較穩(wěn)定,但是對(duì)TP、LAS以及色度的去除效果不明顯,并認(rèn)為色度是普通活性污泥膜生物反應(yīng)器處理洗車廢水存在的關(guān)鍵技術(shù)難題。在隨后采用高效菌強(qiáng)化的膜生物反應(yīng)器時(shí),有效提高了MBR的污染物去除能力,尤其是對(duì)COD、NH4+-N、LAS和色度的去除效果優(yōu)勢(shì)更加明顯。王國(guó)謙等設(shè)計(jì)了上下兩層的二級(jí)膜生物反應(yīng)器裝置處理洗車廢水,裝置占地面積小,并且處理效率大大提高。

但是在現(xiàn)實(shí)中運(yùn)行時(shí),MBR處理洗車廢水受到很多條件的限制。首先,MBR需要不間斷的運(yùn)行保持微生物的活性,但小型洗車場(chǎng)受氣候條件所限,廢水量不穩(wěn)定,例如在陰雨天氣很多洗車場(chǎng)出現(xiàn)無(wú)車可洗的局面,導(dǎo)致MBR沒有廢水可處理,容易影響微生物的活性;其次,溫度對(duì)MBR處理效果也有一定影響。林國(guó)梁等在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),溫度是影響COD去除效果的重要指標(biāo),隨著溫度的升高,MBR系統(tǒng)對(duì)COD的去除增加,當(dāng)溫度超過(guò)25℃時(shí),出水COD穩(wěn)定在30mg·L-1左右,溫度對(duì)COD的影響不再明顯。溫度的高低還會(huì)影響微生物的活性。同時(shí),水溫越高,水的黏度越小,對(duì)膜分離越有利。溫度對(duì)膜通量的影響主要是通過(guò)影響混合液的黏度來(lái)間接影響膜通量。溫度越高,混合液的黏度就會(huì)越低,在中空纖維膜面上越易形成紊流,沖散濃差極化層,從而減小膜過(guò)濾阻力,促進(jìn)膜通量提高。

2.2.4磁種-磁分離法

磁種-磁分離法與傳統(tǒng)的處理工藝比較,具有占地面積少、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。潘涌璋等針對(duì)洗車廢水中含有非磁性或弱磁性懸浮顆粒、總磷和油脂等污染物的水質(zhì)特點(diǎn),在洗車廢水中加入磁種和混凝劑,在攪拌桶中完成磁種和廢水中懸浮顆粒的混凝過(guò)程,然后由恒流泵或高位水箱,將含有磁性凝聚體的混合廢水送到磁分離器中進(jìn)行固液分離。水經(jīng)過(guò)鋼毛介質(zhì)縫隙排出,而磁性凝聚體被捕集在鋼毛上,從而實(shí)現(xiàn)了廢水凈化。斷磁后,用水將鋼毛上的固體物沖洗下來(lái),即為污泥。

2.2.5造粒流化床工藝

造粒流化床工藝是通過(guò)控制凝聚過(guò)程中的化學(xué)和流體力學(xué)條件,使水中的懸浮顆粒形成一種結(jié)構(gòu)密實(shí)、粒徑大、沉降速度快的團(tuán)粒型絮凝體。潘涌璋等采用此工藝(圖5)處理廣州市天河區(qū)一洗車場(chǎng)洗車廢水,其中PAC的作用在于通過(guò)壓縮雙電層和吸附架橋使水中的顆粒脫穩(wěn)凝聚,從而形成了密度高、空隙率低的凝聚顆粒群,PAM的作用在于其帶電的長(zhǎng)鏈能把許多細(xì)小的顆?；蝾w粒群吸附、纏結(jié)在一起形成大顆粒。試驗(yàn)結(jié)果表明,出水可達(dá)到國(guó)家洗車用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),并且產(chǎn)生污泥的含水率低于常規(guī)絮凝沉淀法,不需要設(shè)置污泥濃縮設(shè)備,與傳統(tǒng)處理工藝相比,具有占地面積小、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

此外,用化學(xué)藥品取代毛刷設(shè)備直接在車體表面噴射表面活性劑的新型洗車方法的洗車廢水中,其化學(xué)品濃度高,成分復(fù)雜,傳統(tǒng)處理工藝不能處理這類廢水。吳學(xué)云等通過(guò)臭氧化過(guò)程、絮凝過(guò)程、固液分離過(guò)程和多級(jí)過(guò)濾過(guò)程回收此類洗車廢水,回收率達(dá)到85%以上。

2.3污泥處理

洗車廢水在處理后會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥,太原晉祠機(jī)動(dòng)車清洗中心的洗車廢水經(jīng)處理后,在沉淀池沉下來(lái)的泥砂含水率在96%～98%之間,屬無(wú)機(jī)固體雜質(zhì),可直接到干化廠自然干化脫水。二級(jí)氣浮處理污泥,濾池反沖水濃縮污泥,氣浮泥渣和浮渣,含水率在97%全部進(jìn)入帶式過(guò)濾機(jī)脫水,泥餅外運(yùn)填埋或做肥料。李揚(yáng)成通過(guò)分析洗車場(chǎng)剩余污泥中礦物油,重金屬鎘、鉛,以及氯的含量,得出污泥可用于造田、種植農(nóng)作物,不宜種植吸鉛量較強(qiáng)的葉菜類蔬菜。對(duì)于受鉛污染嚴(yán)重的洗車場(chǎng)污泥最好用于植樹、栽花、栽草或用于燒磚瓦。由于受規(guī)模和條件所限,小型洗車廠可以考慮定期收集污泥,由市政部門對(duì)污泥進(jìn)行集中處置。