EDRO系統(tǒng)在電泳生產(chǎn)線上的應(yīng)用

朱孝鷹

（上海市機(jī)電設(shè)計研究院有限公司涂裝工程院，上海 200000）

1 前言

何謂EDRO系統(tǒng)：就是采用制純水反滲透（RO）法的原理，在電泳UF液中再生純水技術(shù)，叫EDRO系統(tǒng)。

反滲透原理：在進(jìn)水水流（濃溶液）一側(cè)施加一定的壓力以克服自然的滲透壓，當(dāng)高于自然滲透壓的操作壓力施加在進(jìn)水水流側(cè)時，水分子自然滲透的流動方向就會逆轉(zhuǎn)，進(jìn)水（濃溶液）中的水分子部分通過膜成為稀溶液側(cè)的凈化產(chǎn)水，形成與滲透相反的現(xiàn)象，稱為反滲透。見下圖所示：

根據(jù)反滲透原理可知，滲透和反滲透必須與具有允許溶劑（水分子）透過的半透膜聯(lián)系在一起時，才會出現(xiàn)滲透現(xiàn)象與反滲透操作和利用的方法。

電泳涂裝生產(chǎn)線工藝一旦增加了EDRO系統(tǒng)，將涂裝生產(chǎn)線的電泳漆超濾液再經(jīng)一次反滲透系統(tǒng)處理，產(chǎn)生出再生純水；把電泳、UF清洗、純水洗連接一起，實現(xiàn)了閉路循環(huán)系統(tǒng)，提高電泳漆回收率、實現(xiàn)零排放、減少廢水處理負(fù)擔(dān)、減少純水使用量等目的。

2 EDRO系統(tǒng)在電泳生產(chǎn)線上應(yīng)用

下面我著重詳細(xì)介紹一下 EDRO系統(tǒng)在電泳生產(chǎn)線上的應(yīng)用：

圖1 陰極電池及后處理典型工藝流程示意圖

圖1是傳統(tǒng)陰極電泳及后處理涂裝的典型工藝流程，過去幾十年來普遍應(yīng)用于國內(nèi)汽車、家電、汽車零部件行業(yè)的電泳涂裝過程，如上海大眾、上海通用、上海匯眾、一汽大眾等涂裝車間電泳生產(chǎn)線上應(yīng)用，其中的關(guān)鍵設(shè)備就是電泳超濾系統(tǒng)UF裝置。

電泳超濾是電泳涂裝油漆回收的傳統(tǒng)膜技術(shù)，超濾回收系統(tǒng)能夠截留相對于分子量大的物質(zhì)（樹脂和顏料），其電泳漆回收率可達(dá)到 95%以上。但是，單純利用超濾系統(tǒng)仍會有溶劑、無機(jī)離子及小分子樹脂顏料等物質(zhì)會透過超濾膜，存在于UF1、UF2槽內(nèi)，通過工件帶入最后一個純水槽內(nèi)，如果最后一道用新鮮純水噴洗后直接溢流的話,會有 5%的溶劑、無機(jī)離子及小分子樹脂顏料等有用物質(zhì)通過溢流直接排放，從而會造成電泳漆中有用物質(zhì)的浪費和增大廢水處理負(fù)荷，目前國內(nèi)大量的電泳生產(chǎn)線采用的就是這種生產(chǎn)方式。

圖2 新建陰極電泳涂裝生產(chǎn)線+EDRO系統(tǒng)工藝流程示意圖

圖 2是新建陰極電泳涂裝生產(chǎn)線＋EDRO系統(tǒng)工藝流程圖，采用圖 1傳涂裝工藝流程后，增加了一套反滲透技術(shù)“EDRO系統(tǒng)”將UF裝置透過液進(jìn)行深度的處理，產(chǎn)生的再生純水對電泳后的工件進(jìn)行末級噴淋，并將噴淋后的噴淋水全部逆向返回到UF2槽、UF1槽、電泳槽中，實現(xiàn)了有效的閉路清洗工序。在清洗工序中基本無廢水排放，提高了電泳漆的回收率，減輕了廢水處理的負(fù)荷，減少對環(huán)境的污染，節(jié)約了純水的使用量，實現(xiàn)了真正意義上的閉路循環(huán)，電泳漆的利用率超過 99%，是現(xiàn)代高科技技術(shù)在環(huán)保與節(jié)能上的最佳體現(xiàn)。

因為“再生純水”是在UF透過液中進(jìn)行深度處理所得到的，對超濾機(jī)組的產(chǎn)水量要適當(dāng)?shù)姆糯笠槐叮瑫黾右欢ǖ耐顿Y，但是幾年后就會收回投資。

電泳反滲透EDRO系統(tǒng)作為一種減少浪費，降低成本的環(huán)保系統(tǒng)，在目前許多用戶中已經(jīng)產(chǎn)生了極高的經(jīng)濟(jì)回報，并在節(jié)約水源、減輕污染方面產(chǎn)生了極大的社會影響。我們在新建電泳生產(chǎn)線項目與業(yè)主宣傳加以推廣。

圖3 陰極電泳涂裝生產(chǎn)線+EDRO改造工藝流程示意圖

圖3是老線改造的陰極電泳工藝流程，不是單單增加一套反滲透技術(shù)“EDRO系統(tǒng)”就可以了，要對原有的電泳生產(chǎn)線有個判斷，超濾產(chǎn)水量是有富裕的話，EDRO系統(tǒng)取液口可以直接選在超濾水箱處，就比較簡單了。

如果超濾系統(tǒng)產(chǎn)水量不夠的話，有二種方案可選：

（1）增加一套與EDRO系統(tǒng)相配的超濾機(jī)組，EDRO系統(tǒng)取液口選在新的超濾水箱處。

（2）增加一個工藝水箱，引入純水槽的液體，接上EDRO系統(tǒng)，濃縮液回到工藝水箱，不斷循環(huán)濃縮再定時回到 UF2槽，新鮮再生純水用來純水槽出槽噴淋。

反滲透系統(tǒng)技術(shù)依靠薄膜滲透原理對所處理介質(zhì)進(jìn)行分離，通過高壓和反滲透膜將處理介質(zhì)分離成透過液和濃縮液兩部分。反滲透膜的孔徑比超濾膜小得多，并且表面帶有電荷，對離子、樹脂、顏料有更好的截留。

產(chǎn)生的新鮮再生純水，對工件進(jìn)行最后一道清洗，清洗后的水回流到純水槽內(nèi)，全部逆向返回到UF2槽、UF1槽、電泳槽中。經(jīng)EDRO系統(tǒng)后產(chǎn)生的濃縮液在工藝水箱內(nèi)循環(huán)濃縮定時回到UF2槽內(nèi)，從而實現(xiàn)了閉路循環(huán)工藝。特點如下：

（1）電泳后水洗，無需新鮮純水，從而達(dá)到純水消耗大大減少。

（2）無需電泳后水洗排放，廢水處理量負(fù)荷減少。

（3）電泳涂料利用率大大提高，進(jìn)一步提高電泳漆的回收率可達(dá)99%以上。

（4）由于沒有對原電泳生產(chǎn)線超濾設(shè)備進(jìn)行整改和調(diào)整，來放大產(chǎn)水量，EDRO系統(tǒng)取液口只能選在原純水槽處，純水槽內(nèi)含有大量的溶劑、無機(jī)離子及小分子樹脂顏料等物質(zhì)，是經(jīng)工件在UF2槽通過時帶入純水槽內(nèi)。EDRO設(shè)備運行連續(xù)運行三個月后，過濾器的進(jìn)出口壓差達(dá)到 0.7Kgf/cm2以上就必須更換新的過濾芯。

（5）以上“1”與“2”最大區(qū)別就是EDRO設(shè)備的取液口不同，“1”的EDRO設(shè)備的取液口設(shè)在超濾清潔水箱內(nèi)，“2”的取液口只能設(shè)在純水槽內(nèi)，槽內(nèi)會有一定的雜質(zhì)、顆粒，會縮短過濾芯使用壽命和更換周期。

3 EDRO系統(tǒng)工藝流程介紹

（1）“新建”EDRO系統(tǒng)工藝流程（超濾量夠的情況）見圖。

超濾水箱→供給泵→精密過濾器→高壓泵→反滲透裝置→再生純水水箱→輸送噴淋泵→ RO水噴淋

（2）“改造”EDRO系統(tǒng)工藝流程（超濾量不夠的情況）見圖。

純水槽→工藝水箱→供給泵→精密過濾器→高壓泵→反滲透裝置→再生純水水箱→輸送噴淋泵→ RO水噴淋

以“新建”EDRO系統(tǒng)為例進(jìn)行詳細(xì)介紹，EDRO系統(tǒng)主要包括有供給泵、精密過濾器、高壓泵、反滲透裝置、再生純水水箱、輸送噴淋泵。

精密過濾器置于高壓泵進(jìn)水前，內(nèi)裝5μm 熔噴濾芯，它的主要作用是保證大于5μm的顆粒物質(zhì)不會進(jìn)入反滲透膜元件中，保護(hù)反滲透膜元件不被損傷。過濾器的外殼為不銹鋼材質(zhì)，濾芯為美國OSMONICS進(jìn)口產(chǎn)品。

反滲透裝置是本套系統(tǒng)的重要組成部分，該部分包括：高壓泵、膜元件及壓力容器、相關(guān)儀表、清洗系統(tǒng)等。反滲透系統(tǒng)應(yīng)用在水處理系統(tǒng)達(dá)到去除原水中鹽分的目的已得到廣泛的應(yīng)用，反滲透系統(tǒng)較傳統(tǒng)的水處理設(shè)備具有操作簡單、自動化程度高、占地面積小、無廢液排放等優(yōu)點。

（3）EDRO系統(tǒng)進(jìn)水的水質(zhì)控制要求（超濾水箱）

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（4）EDRO系統(tǒng)出水的水質(zhì)控制要求

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如果以南京依維柯車架涂裝線為例進(jìn)行改造，原超濾機(jī)組產(chǎn)水量為3000 L/h，1200L/h作為UF2出槽噴淋，多余的引入EDRO系統(tǒng)，EDRO系統(tǒng)主要是通過反滲透膜進(jìn)一步分離超濾液水箱的新鮮超濾液，經(jīng)EDRO系統(tǒng)設(shè)備再生純水送到純水儲備箱中，濃縮UF液送到UF2槽或用于UF2槽工件出槽噴淋，分離出的透過液即RO純水用于電泳后純水洗槽工件出槽噴淋，RO純水在完成清洗任務(wù)的同時，通過純水洗槽逆流，再返回UF2槽、UF1槽或電泳槽，形成閉環(huán)清洗回收系統(tǒng)，理論上分離出的再生純水和補加UF2槽的槽液相當(dāng)，實現(xiàn)電泳槽、UF1、UF2系統(tǒng)平衡，無需額外補加純水和排放槽液，基本無污水排放。

EDRO系統(tǒng)設(shè)計的工藝要求主要包括：

1）系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)出水量為1500L/h，再生純水出水電導(dǎo)率小于100μs/cm（25℃），以滿足電泳后超濾液噴洗和再生純水噴洗的用量。

2）純水槽設(shè)液位自動控制，液位過高時，溢流至 UF2浸洗槽中，EDRO設(shè)備停機(jī)；液位過低時，報警并自動補加RO系統(tǒng)制備的純水。濃縮超濾液儲備箱設(shè)液位自動控制，液位過低時，自動補加超濾液貯槽中的超濾液。

3）設(shè)備采用自動控制，包括液位、電導(dǎo)率以及送出泵的流量和壓力自動檢測、顯示、調(diào)節(jié)和超限報警。

4 EDRO系統(tǒng)的安裝及調(diào)試難點

EDRO系統(tǒng)的安裝及調(diào)試的難點主要為各個槽子的液位平衡調(diào)整與槽液參數(shù)控制，尤其在調(diào)試初期，調(diào)整有一定難度，需要時間逐步趨于穩(wěn)定。

5 電泳系統(tǒng)各槽液間的液面平衡調(diào)整

電泳槽、UF1、UF2、純水槽形成一個穩(wěn)定的電泳系統(tǒng)，為保持液位平衡，通過逆工位溢流以及逆工序噴淋兩種方式來實現(xiàn)，始終確保后一工位比前一工位液位高出 30-50mm，保證電泳槽主、副槽液位高差，同時保證不會產(chǎn)生倒灌現(xiàn)象造成電泳漆流失及污染其他槽液。電泳槽的液位控制目標(biāo)為副槽沿口，主、輔槽之間落差控制在80-100mm，表面流速在2m/s左右，及時有效消除槽液表面由噴淋、工件入槽產(chǎn)生的泡沫；

UF1槽液控制在比電泳槽高出30-50mm之間波動，是由于UF2溢流量存在變化而變動，這個液位對于電泳工藝影響不大，主要是保證液位不要低于槽體溢流盒上沿即可，避免電泳槽液倒灌或者嚴(yán)重缺液；

UF2槽液目標(biāo)控制在比UF1槽高出30-50mm之間波動，它主要受到EDRO濃液和EDRO透過液溢流量的影響。系統(tǒng)工作時，濃液和透過液溢流量較大，UF2槽液位上升；系統(tǒng)停止工作時，溢流量小，UF2槽液位會下降。

純水槽的液位也納入整個平衡過程，純水槽的液位比UF2槽高出30-50mm之間波動。

6 電泳槽液參數(shù)控制調(diào)整

槽液液位平衡系統(tǒng)建立后，由于各工藝槽之間存在槽液遞進(jìn)補加流程，電泳槽液參數(shù)控制調(diào)整成為項目實施的關(guān)鍵，也是項目實施的難點。

眾所周知，涂裝工藝屬于特殊工藝，其參數(shù)的穩(wěn)定直接影響涂層性能。在項目實施過程中，由于EDRO系統(tǒng)不僅回收了UF1、UF2槽液中的電泳漆，同時一些小分子樹脂顏料以及酸根離子也回收到電泳體系之中，這些物質(zhì)對電泳槽液參數(shù)控制會帶來一定的干擾。電泳槽液工藝參數(shù)控制是一個綜合、系統(tǒng)工程，為此，應(yīng)著重考慮固體份、電導(dǎo)率、PH值等參數(shù)控制，并把工件漆膜質(zhì)量為最終判定標(biāo)準(zhǔn)，在工藝范圍內(nèi)綜合考慮施工電壓、陽極電導(dǎo)率、 特殊助劑應(yīng)用等影響，隨著漆膜質(zhì)量變化做出調(diào)整，根據(jù)實際情況摸索出合適的工藝參數(shù)方案。

7 社會經(jīng)濟(jì)效益分析

在EDRO系統(tǒng)應(yīng)用前，電泳漆不能得到充分回收利用，電泳系統(tǒng)運行需要補加純水，電泳廢水排放經(jīng)常超標(biāo)。采用了EDRO系統(tǒng)后，實現(xiàn)了超濾液分離，濃液和純水可通過噴淋泵供生產(chǎn)線噴淋使用，達(dá)到節(jié)約電泳漆和純水的目的，實現(xiàn)電泳漆高效應(yīng)用，基本封閉電泳系統(tǒng)水循環(huán)，達(dá)到系統(tǒng)“零”排放的目的。

1）提高電泳漆的回收利用率，未采取措施時，純水槽溢流排放的槽液COD濃度達(dá)到1600 mg/L以上，遠(yuǎn)超處理濃度上限800 mg/L，有必要進(jìn)一步對超濾透過液進(jìn)行處理，降低其固體份含量，減少污染。EDRO系統(tǒng)能充分回收利用超濾透過液中的電泳漆，減少電泳廢水的超標(biāo)排放，取得了良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

2）節(jié)省純水成本，減少電泳廢水排放。在陰極電泳涂裝系統(tǒng)中需要大量的純水，EDRO制純水水質(zhì)好、制水成本低，產(chǎn)生的再生純水可送入純水儲槽，用于工件噴淋，平均每天可以節(jié)約10噸純水，基本無電泳廢水排放。

8 結(jié)束語

膜分離技術(shù)是近年來迅速發(fā)展的一項高新技術(shù)，具有能耗低、分離效果好、工藝簡單等優(yōu)點，其中有多種膜分離技術(shù)成功應(yīng)用于汽車行業(yè)電泳涂裝過程。本文著重介紹了反滲透膜技術(shù)“EDRO系統(tǒng)”創(chuàng)新性的引入電泳生產(chǎn)線上，有效的降低了生產(chǎn)成本，減少廢水污染，實現(xiàn)“零”排放電泳涂裝工藝，具有良好的社會經(jīng)濟(jì)效益，可加以推廣。

[1] 王錫春文集之三談綠色涂裝2015年7月《談陰極電泳涂裝工藝設(shè)備的精益優(yōu)化設(shè)計》.