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汽车涂装过程中的节水技术

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-17  浏览次数:580

涂装生产线由于存在很多化学处理工序和水洗工序,是大量消耗水的工艺过程。另一方面,我国大范围的水资源短缺状况在不断加剧,水资源的短缺越来越成为制约我国经济和社会发展的重要因素。随着我国环保法规、污水排放法规的日臻完善,环境保护问题受到了高度重视,污水排放标准日益提高,污水处理费用也随之日渐上升。如何设计和制定合理的涂装生产工艺,在保证产品质量的前提下,合理用水、节约用水,最大程度地降低水消耗量和污水排放量,不仅关系到企业的生存与发展,也是国计民生的大问题。

 

1涂装生产线的主要用水设备及废水来源

 

涂装生产线的主要用水设备有前处理设备、电泳设备和湿式喷漆设备,其中以前处理和电泳设备为主要水消耗点,占涂装车间生产用水总量的80%左右;以1台/min生产节拍、车身处理面积为(80~100)m2/台计算,生产线每小时耗水量达30t,污水排放量与耗水量大致相当。

 

前处理废水来自脱脂、磷化、表面调整等工序及水洗工序的废水排放,电泳废水来自清洗工件上附着的浮漆和工艺槽的清洗过程;喷漆室废水来自湿式喷漆室用水与喷漆室作业区空气混合吸附过程、空气中的漆雾和有机溶剂混合到水中所形成的喷漆废水。

 

2涂装线主要的节水技术

 

为节约用水,在涂装线规划设计时可以从改进工艺方案、完善设备功能、采用新技术和新材料等方面来考虑。

 

2.1逆工序溢流水清洗

 

在脱脂或磷化后,为洗净附着在工件表面的化学药剂,需要进行多次水洗。为节约用水,将前处理的各水洗工序设计成两个节水单元,使清洗用水由以前各个工序槽单独排放变为单元排放。并采用后段水洗给水,顺次向前段水洗槽溢流供水,最终排放至地沟,提高了清洗水的利用率。

 

在一些涂装生产线的工艺设计中,脱脂和磷化采用各自后清洗的水补水,不直接添加新鲜的工业用水,从而达到进一步节约用水的目的。此种节水方法目前已成为涂装线水洗设计的通用方法。

 

2.2合理采用新设备,降低槽液更新周期

 

通过采取以下措施,降低了槽液的更新周期,达到节水目的。

 

a.在手工预清理工位增加高压水枪预清洗,以降低后续工序的处理负担。

 

b.在热水洗和预脱脂工序增加悬液分离装置,以便及时除去槽液中的铁粉、泥沙等杂质。这样既保证了工件的清洗效果,又维持了槽液的清洁。

 

c.在预脱脂和脱脂工序增加油水分离装置,及时将脱脂槽中的油脂分离出来,延长了脱脂液的使用寿命。

 

d.增加了袋式过滤器,过滤槽液中的杂质,保持了槽液的清洁。

 

2.3减少工序间的带液量

 

通过改进被处理件结构、改变装挂和输送方式,尽可能消除工件在前处理和电泳过程中的兜液现象,减少工件的带液量,可以大幅度减少前处理和电泳后水洗的用水量。

 

主要措施有:检查工件,在兜液部位开工艺孔,消除兜液现象;工艺设计时必须保证各工序间合理的沥水时间;在投资允许的情况下采用最新的旋转浸渍输送技术(Ro-Dip输送技术或多功能穿梭机),可大大减少工件的带液量。

 

2.4采用膜分离技术,实现废水(排放水)的循环再利用

 

2.4.1前处理排放水的处理

 

前处理脱脂、磷化两个节水单元最终的排放水,经过RO反渗透装置处理后,产生的RO水供可分别供表调前最后的新鲜水喷洗和磷化后最后的新鲜纯水喷洗,实现了前处理无废水排放或少量排放。由于脱脂后水洗与磷化后水洗对水质的要求不同,一般脱脂节水单元采用一级反渗透装置,磷化节水单元必须采用二级反渗透装置,图2是前处理RO再循环系统示意图。

 

2.4.2电泳排放水的处理

 

目前的电泳系统都采用了UF过滤回收技术,实现了电泳及UF液水洗系统的封闭循环,但最后一级纯水洗因为有新鲜纯水喷洗补加,纯水槽产生溢流排放,所以电泳系统一般仍有大量废水排放。目前实现电泳设备排放水再利用的方案有两种。

 

(1)在电泳系统增加RO反渗透装置,以UF超滤液作为ED-RO系统的原水,经ED-RO反渗透系统后,浓水补加到UF3槽,产生的纯水作为最后一级新鲜喷淋用水,纯水槽的溢流水也补加到UF3槽,从而实现了电泳全部工序的封闭循环,可以实现废水零排放。

 

(2)将纯水洗的溢流排放水作为RO系统的原水,经RO反渗透系统后,浓缩液补加到UF3槽,再生纯水作为最后一级新鲜喷淋用水。

 

由图3和图4可以看出,UF超滤系统及RO反渗透系统使电泳及后水洗形成了彻底的封闭循环系统,电泳漆的回收利用率可以达到99%~100%,同时最大限度地降低了电泳系统的用水量。

 

2.4.3喷漆设备排放水的处理

 

喷漆循环水池除渣系统的最新发展方向是采用超滤和反渗透等先进的膜分离技术,加入少量化学品将循环水变为乳状液体,通过超滤及反渗透将油漆颗粒、溶剂、盐类等分离出来,从而大大减少了废水的排放量,且可回收利用油漆的有效成分。

 

2.5纯水装置浓水的回收利用

 

纯水的制备设备是汽车涂装线的辅助设备之一,其中应用最多的是双级RO反渗透纯水制备设备。其原理是经过过滤处理后的水进入反渗透脱盐系统进行脱盐,主要去除水体中的溶解离子及小分子有机物。采用双级反渗透,能更加有效地保证脱盐率和提高回收率,保证产水质量。因此在纯水的制备过程中必然产生含有较高无机盐分的浓水,国内多数的涂装线都将这部分浓水直接排放掉了。目前双级反渗透纯水设备的综合产水率一般在70%左右,其余30%直接排放掉,这是对水资源的很大浪费。

 

考虑到目前国内涂装设备的现状,此部分废水有3种可能的、低成本的回收利用措施,在规划设计阶段可供选择。

 

(1)作为前处理生产的补加用水

 

在国内一条年产6万辆的重型载货车涂装线上,经实际试验证明,纯水设备的此部分废水可以用于磷化工序之前的几个槽体的生产补加用水。笔者亲自主持了此部分浓水回收的改造工作,改造后纯水设备产生的浓水全部用于前处理磷化之前的各个工序,节约了工业用水的消耗。

 

由于各地的自来水水质差别很大,产生的浓水中所含化学成分的差别也较大,是否能采用此方案回收利用需要做相关试验加以确认。此种回收方式一般用于汽车零部件涂装生产线,在车身涂装线上不推荐使用。

 

(2)作为湿式喷漆室循环水池的补加用水

 

经实际试验证明,纯水设备产生的浓水可以用做喷漆室循环水池的补加水,对漆雾的凝聚基本没有影响。

 

(3)作为车间卫生间的冲洗用水

 

在规划设计阶段,需要在车间的较高位置设置蓄水箱。

 

2.6采用新材料,延长槽液的使用寿命

 

目前大多数前处理理线仍然使用固体表调剂,其热稳定性差,槽液要求<30℃;槽液寿命短,一般不超过2周,需经常换槽。新一代的表调剂是液体产品,槽液温度在50℃时胶体仍稳定,不需致冷系统,平时只需要补充工件带走的槽液,槽液更新周期可长达6个月,大大降低了槽液更新的水耗量。

 

传统溶剂型中、面涂涂料VOC的排放量很大,对环境造成了严重的污染,为此发达国家涂料行业都在从事能减少环境污染的水性涂料、粉末涂料和高固体分涂料的研究开发,特别是粉末涂料由于采用干式喷涂设备,取消了循环水系统,彻底达到了节水和节能的目的。

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