如何設計涂裝生產工藝節水功能？

涂裝生產線由于存在很多化學處理工序和水洗工序，是大量消耗水的工藝過程。另一方面，我國大范圍的水資源短缺狀況在不斷加劇，水資源的短缺越來越成為制約我國經濟和社會發展的重要因素。隨著我國環保法規、污水排放法規的日臻完善，環境保護問題受到了高度重視，污水排放標準日益提高，污水處理費用也隨之日漸上升。如何設計和制定合理的涂裝生產工藝，在保證產品質量的前提下，合理用水、節約用水，最大程度地降低水消耗量和污水排放量，不僅關系到企業的生存與發展，也是國計民生的大問題。

1涂裝生產線的主要用水設備及廢水來源

涂裝生產線的主要用水設備有前處理設備、電泳設備和濕式噴漆設備，其中以前處理和電泳設備為主要水消耗點，占涂裝車間生產用水總量的80%左右;以1臺/min生產節拍、車身處理面積為(80～100)m2/臺計算，生產線每小時耗水量達30t，污水排放量與耗水量大致相當。

前處理廢水來自脫脂、磷化、表面調整等工序及水洗工序的廢水排放，電泳廢水來自清洗工件上附著的浮漆和工藝槽的清洗過程;噴漆室廢水來自濕式噴漆室用水與噴漆室作業區空氣混合吸附過程、空氣中的漆霧和有機溶劑混合到水中所形成的噴漆廢水。

2涂裝線主要的節水技術

為節約用水，在涂裝線規劃設計時可以從改進工藝方案、完善設備功能、采用新技術和新材料等方面來考慮。

2.1逆工序溢流水清洗

在脫脂或磷化后，為洗凈附著在工件表面的化學藥劑，需要進行多次水洗。為節約用水，將前處理的各水洗工序設計成兩個節水單元，使清洗用水由以前各個工序槽單獨排放變為單元排放。并采用后段水洗給水，順次向前段水洗槽溢流供水，最終排放至地溝，提高了清洗水的利用率。

在一些涂裝生產線的工藝設計中，脫脂和磷化采用各自后清洗的水補水，不直接添加新鮮的工業用水，從而達到進一步節約用水的目的。此種節水方法目前已成為涂裝線水洗設計的通用方法。

2.2合理采用新設備，降低槽液更新周期

通過采取以下措施，降低了槽液的更新周期，達到節水目的。

a.在手工預清理工位增加高壓水槍預清洗，以降低后續工序的處理負擔。

b.在熱水洗和預脫脂工序增加懸液分離裝置，以便及時除去槽液中的鐵粉、泥沙等雜質。這樣既保證了工件的清洗效果，又維持了槽液的清潔。

c.在預脫脂和脫脂工序增加油水分離裝置，及時將脫脂槽中的油脂分離出來，延長了脫脂液的使用壽命。

d.增加了袋式過濾器，過濾槽液中的雜質，保持了槽液的清潔。

2.3減少工序間的帶液量

通過改進被處理件結構、改變裝掛和輸送方式，盡可能消除工件在前處理和電泳過程中的兜液現象，減少工件的帶液量，可以大幅度減少前處理和電泳后水洗的用水量。

主要措施有：檢查工件，在兜液部位開工藝孔，消除兜液現象;工藝設計時必須保證各工序間合理的瀝水時間;在投資允許的情況下采用最新的旋轉浸漬輸送技術(Ro-Dip輸送技術或多功能穿梭機)，可大大減少工件的帶液量。

2.4采用膜分離技術，實現廢水(排放水)的循環再利用

2.4.1前處理排放水的處理

前處理脫脂、磷化兩個節水單元最終的排放水，經過RO反滲透裝置處理后，產生的RO水供可分別供表調前最后的新鮮水噴洗和磷化后最后的新鮮純水噴洗，實現了前處理無廢水排放或少量排放。由于脫脂后水洗與磷化后水洗對水質的要求不同，一般脫脂節水單元采用一級反滲透裝置，磷化節水單元必須采用二級反滲透裝置，圖2是前處理RO再循環系統示意圖。

2.4.2電泳排放水的處理

目前的電泳系統都采用了UF過濾回收技術，實現了電泳及UF液水洗系統的封閉循環，但最后一級純水洗因為有新鮮純水噴洗補加，純水槽產生溢流排放，所以電泳系統一般仍有大量廢水排放。目前實現電泳設備排放水再利用的方案有兩種。

(1)在電泳系統增加RO反滲透裝置，以UF超濾液作為ED-RO系統的原水，經ED-RO反滲透系統后，濃水補加到UF3槽，產生的純水作為最后一級新鮮噴淋用水，純水槽的溢流水也補加到UF3槽，從而實現了電泳全部工序的封閉循環，可以實現廢水零排放。

(2)將純水洗的溢流排放水作為RO系統的原水，經RO反滲透系統后，濃縮液補加到UF3槽，再生純水作為最后一級新鮮噴淋用水。

2.4.3噴漆設備排放水的處理

噴漆循環水池除渣系統的最新發展方向是采用超濾和反滲透等先進的膜分離技術，加入少量化學品將循環水變為乳狀液體，通過超濾及反滲透將油漆顆粒、溶劑、鹽類等分離出來，從而大大減少了廢水的排放量，且可回收利用油漆的有效成分。

2.5純水裝置濃水的回收利用

純水的制備設備是汽車涂裝線的輔助設備之一，其中應用最多的是雙級RO反滲透純水制備設備。其原理是經過過濾處理后的水進入反滲透脫鹽系統進行脫鹽，主要去除水體中的溶解離子及小分子有機物。采用雙級反滲透，能更加有效地保證脫鹽率和提高回收率，保證產水質量。因此在純水的制備過程中必然產生含有較高無機鹽分的濃水，國內多數的涂裝線都將這部分濃水直接排放掉了。目前雙級反滲透純水設備的綜合產水率一般在70%左右，其余30%直接排放掉，這是對水資源的很大浪費。

考慮到目前國內涂裝設備的現狀，此部分廢水有3種可能的、低成本的回收利用措施，在規劃設計階段可供選擇。

(1)作為前處理生產的補加用水

在國內一條年產6萬輛的重型載貨車涂裝線上，經實際試驗證明，純水設備的此部分廢水可以用于磷化工序之前的幾個槽體的生產補加用水。筆者親自主持了此部分濃水回收的改造工作，改造后純水設備產生的濃水全部用于前處理磷化之前的各個工序，節約了工業用水的消耗。

由于各地的自來水水質差別很大，產生的濃水中所含化學成分的差別也較大，是否能采用此方案回收利用需要做相關試驗加以確認。此種回收方式一般用于汽車零部件涂裝生產線，在車身涂裝線上不推薦使用。

(2)作為濕式噴漆室循環水池的補加用水

經實際試驗證明，純水設備產生的濃水可以用做噴漆室循環水池的補加水，對漆霧的凝聚基本沒有影響。

(3)作為車間衛生間的沖洗用水

在規劃設計階段，需要在車間的較高位置設置蓄水箱。

2.6采用新材料，延長槽液的使用壽命

目前大多數前處理理線仍然使用固體表調劑，其熱穩定性差，槽液要求<30℃;槽液壽命短，一般不超過2周，需經常換槽。新一代的表調劑是液體產品，槽液溫度在50℃時膠體仍穩定，不需致冷系統，平時只需要補充工件帶走的槽液，槽液更新周期可長達6個月，大大降低了槽液更新的水耗量。

傳統溶劑型中、面涂涂料VOC的排放量很大，對環境造成了嚴重的污染，為此發達國家涂料行業都在從事能減少環境污染的水性涂料、粉末涂料和高固體分涂料的研究開發，特別是粉末涂料由于采用干式噴涂設備，取消了循環水系統，徹底達到了節水和節能的目的。