噴漆循環(huán)水處理設備的設計

金瑩*，鹿樂民，康選林

（1.咸陽職業(yè)技術學院，陜西 咸陽 712046；2.西安三化機電科技有限公司，陜西 咸陽 712000）

噴漆循環(huán)水處理設備的設計

金瑩1,*，鹿樂民1，康選林2

（1.咸陽職業(yè)技術學院，陜西 咸陽 712046；2.西安三化機電科技有限公司，陜西 咸陽 712000）

設計了一種小型噴漆循環(huán)水處理設備，詳細介紹了水處理工藝的優(yōu)化及設備各組成部分的結構、功能、原理和設計要點。該設備已成功應用在車橋噴漆線上，其占地面積小，安裝靈活，使用方便，無需對原噴漆線做較大改動，非常適合于改造項目。

汽車；噴漆；生產線；循環(huán)水；處理；設備

汽車車橋殼體表面噴漆是汽車制造的重要工序，一般采用水簾濕式噴漆法。該法將水池的循環(huán)水加壓霧化，用于吸收和稀釋油漆漆霧，以減少噴漆作業(yè)對地面和空間的污染。當車橋殼體通過懸掛線輸送到噴漆循環(huán)水池上方、循環(huán)水簾之前時，噴射在殼體上過量的油漆會流入水池，而工件外的油漆漆霧被水簾吸收后，也會回流到水池中。循環(huán)水經過反復使用，油漆量就會不斷增加，水的雜質就會超標，變成噴漆廢水，需要排放及更換[1-3]。

噴漆廢水中含有大量合成樹脂等顆粒，直接排放會嚴重污染環(huán)境。為了延長循環(huán)水的使用周期，應在其中添加化學藥劑，并采用專用的設備將漆渣不斷地分離出來，控制水質在良好的范圍內，減少換水次數(shù)和新水添加量。國內新建涂裝線較多地采用大型循環(huán)水處理設備，投資巨大，維護成本高昂，工藝復雜，占地面積大，不適合于改造項目[4-5]。筆者所在團隊根據(jù)陜汽集團等企業(yè)車橋噴漆循環(huán)水處理改造項目需要，通過對涂裝線多年的研究與實踐，研制出經濟實用的小型噴漆循環(huán)水處理配套設備，特別適用于原噴漆循環(huán)水系統(tǒng)沒有水處理設備的項目改造。

1 藥劑的添加與循環(huán)水處理工藝

在噴漆涂裝線上添加循環(huán)水處理設備前，應首先確定循環(huán)水添加藥劑的品種，優(yōu)化循環(huán)水處理工藝。加入水處理藥劑可分解和聚集循環(huán)水中的油漆顆粒，提高漆霧捕集效率，防止漆霧顆粒粘附在設備管道及泵體內部，保證設備的正常運行。目前常用的水處理藥劑有漆霧凝聚劑、pH調節(jié)劑、消泡劑、殺菌劑、消黏劑等[6]，其中漆霧凝聚劑的綜合水處理功能較好，使用最普遍。它是一種環(huán)保型造渣凈水劑，一般分為A、B雙組分：A劑用來破黏，消除過噴漆水中油漆的黏性，并形成分散的小顆粒；B劑凝聚，將破黏后的細顆粒絮凝成多孔的可懸浮大絮團，漂浮在水面上，便于人工定期打撈或使用設備除渣。

一般噴漆循環(huán)水處理工藝主要包括：噴漆水幕、循環(huán)水池、循環(huán)水泵、加藥箱、加藥泵、除渣設備、工藝管路等節(jié)點。藥劑的添加位置、添加量直接影響著處理效果。隨意添加水處理藥劑，不僅會造成浪費，而且難以保證循環(huán)水捕集漆霧的效率。因此，在配備循環(huán)水處理設備前應根據(jù)處理效果要求和設備特點對原工藝流程進行優(yōu)化。使用本文設備對應的循環(huán)水處理工藝如圖1所示。

2 循環(huán)水處理設備的設計

本文所述設備包括藥劑添加裝置、刮板除渣機、濾水運渣小車、雙螺旋濾水擠壓機等。

2. 1 刮板除渣機

刮板除渣機的功能是對噴漆循環(huán)水進行水渣分離。其結構包括水箱、刮板機構、傳動機構、水位調節(jié)板、出渣斜板、循環(huán)水管路等，如圖2所示。循環(huán)水通過循環(huán)水泵輸送到水槽，此時大部分油漆浮渣漂浮在其表面，通過刮板機構收集并除掉浮渣，而比重較大的顆粒沉積在底部，需定期進行排水清理。

圖1 噴漆循環(huán)水處理工藝Figure 1 Process for treating recirculated water in paint spraying

圖2 刮板除渣機的結構Figure 2 Structure of scraper for slag removal

其在設計時應考慮以下問題：

(1) 水箱應有足夠的深度、寬度和長度，以保證漆渣有相當?shù)某恋頃r間和漂浮面積。噴漆工作量越大，水箱容積應越大。如從經濟性和設備占地面積考慮需適當減小水箱，其最小深度也不應低于1 000 mm，寬度不小于900 mm，長度不短于1 400 mm。

(2) 應精確計算刮板運動軌跡以保證不留浮渣死角。在刮板的入水端應設置圓弧引導板。為防止浮渣在刮運時溢出，一般刮板在水面之上的高度在150 mm左右，水下30 mm左右。

(3) 根據(jù)循環(huán)水中浮渣量來確定刮板的運行速率和方式。一般工況下刮板的運行速率為3 ～ 6 m/min，運轉3圈、停轉8 min左右即可滿足除渣要求。

(4) 箱體出渣處應設計成斜坡面，斜面長度約為450 mm，角度12.5°。當刮板運行到斜面長度的2/3處時停留1 min，讓聚集的浮渣泄水后再出渣，以減少水分含量。

(5) 漆渣懸浮物的數(shù)量與噴漆生產量相關。為適應除渣量的變化，刮板的運動速度應變頻可調，最大調速范圍為1 ～ 15 m/min。

2. 2 濾水運渣小車

濾水運渣小車除了具有收集、運送油漆浮渣的功能外，還可過濾漆渣中的水分。停放在刮板除渣機出渣口的小車收集漆渣后靜置一定時間，使浮渣中大部分的水分被過濾掉，以便漆渣的儲運和最終處理。小車采用全不銹鋼材質，設計成三立面網狀板和底板傾斜的形式(如圖3所示)，其濾水速度快，除渣效果好，裝卸以及運送漆渣方便。

2. 3 雙螺旋濾水擠壓機

漆渣中的水分含量較多，只靠小車靜置來過濾需要較長時間，使用雙螺旋濾水擠壓機可快速除去水分。該機主要由輸送螺旋、濾水擠壓螺旋、傳動機構、出渣調節(jié)機構、減速電機等組成，如圖4所示。上部的輸送螺旋用于輸送漆渣和初步過濾水分，下部的濾水擠壓螺旋機構用于水分的進一步過濾和壓縮，最終使漆渣接近固體狀態(tài)。它的設計關鍵點是：

(1) 合理選擇各級螺旋絞龍的轉速、螺旋節(jié)距和絞龍直徑，一般下部螺旋轉速為上部螺旋轉速的1.1 ～ 1.3倍，螺旋直徑大于100 mm。

(2) 設置合理的螺旋壓縮比，通常為0.5 ～ 1.2。

圖3 濾水運渣小車Figure 3 Cart used for water filtration and waste paint delivery

圖4 雙螺旋濾水擠壓機Figure 4 Double screw extruder for water filtration

(3) 螺旋絞龍段的濾網孔徑大小應適當。網口過小會出現(xiàn)堵塞而不出水，過大則漆渣會隨水排出。

(4) 出渣調節(jié)彈簧的彈力大小對出渣含水量的影響較大，其應與螺旋的推力相平衡，設計計算后要經過調試以最終確定。

2. 4 加藥裝置

采用加藥裝置在循環(huán)水管路中定時、定量地添加藥劑。它包括儲藥桶(2個)、計量泵(2個)、加藥管路、自動控制器等。藥劑選用西安三化研制的SHA/SHB漆霧凝聚劑，采用計量泵自動加藥。SHA藥劑的添加位置在循環(huán)水泵前，用于漆霧的破黏；SHB藥劑的添加位置在循環(huán)水泵之后，用于漆霧的凝聚。加藥之后設有混合器，以便2種藥劑與循環(huán)水充分混合。為了外形美觀，將加藥裝置做成箱體型，藥箱、計量泵、控制器等元件全部集成在箱體內，相關指示燈和儀表布局在箱體面板上。由于噴漆循環(huán)水具有一定的腐蝕性，循環(huán)水泵、計量泵、水泵、管件等應選用不銹鋼或PVC等塑料材質，儲藥桶一般選用PE材質較好[7]。

2. 5 設備的控制與聯(lián)鎖

噴漆循環(huán)水處理設備設計為全自動定量添加藥劑及分離收集漆渣，可與噴漆生產線聯(lián)動或單獨運行。

(1) 在涂裝線輸送鏈的前端設置工件計數(shù)器，有工件生產時才自動開啟加藥計量泵，并根據(jù)工件數(shù)量定量添加藥劑。

(2) 當輸送鏈空轉(無工件)時，加藥計量泵停止。

(3) 輸送鏈運行則循環(huán)水泵啟動，輸送鏈停止則循環(huán)水泵停止。

(4) 循環(huán)水泵啟動后，刮板除渣機立即運轉，循環(huán)水泵停轉則刮板除渣機停轉[8]。

3 結語

本文設計的小型噴漆循環(huán)水處理配套設備于2014年試制成功后，在陜汽集團汽車后橋噴漆涂裝線進行投產，取得了良好的效果：原來每周要更換一次循環(huán)水，現(xiàn)在幾個月才換一次；循環(huán)水的潔凈度大大提高；以往水槽暫存浮渣現(xiàn)象消失；循環(huán)水泵的故障率大大減小。2015年該設備被推廣到該廠其他涂裝線，增加了5套，效果得到了用戶的肯定。生產實踐證明，小型噴漆循環(huán)水處理設備具有良好的水處理效果，安裝靈活、使用方便，無需對原噴漆涂裝線作較大改動，非常適合于車橋噴漆循環(huán)水生產線改造項目。

[1] 蔡開建, 陳文峰, 陳斌. 汽車廠涂裝噴漆循環(huán)水處理技術的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 工業(yè)水處理, 2010, 30 (3): 4-8.

[2] 周德坤. 汽車涂裝廢水處理工藝改進綜述[J]. 廣州化工, 2011, 39 (7): 32-33, 35.

[3] 劉穎. 淺談機械加工項目漆霧的治理對策[J]. 環(huán)境保護與循環(huán)經濟, 2015, 35 (3): 39-41.

[4] 王琳. 一種用于油漆廢水處理的新型絮凝劑的研究[D]. 沈陽: 東北大學, 2012.

[5] 彭皓. 有機/無機高分子絮凝劑在某汽車廠涂裝廢水處理中的應用[D]. 重慶: 重慶大學, 2007.

[6] 陳音瑜, 周杰, 成亞君. 油漆車間過噴漆霧處理及VOC的控制[J]. 現(xiàn)代涂料與涂裝, 2015, 18 (8): 44-47.

[7] 米德偉, 楊昌柱, 王子建, 等. 噴漆房循環(huán)水處理系統(tǒng)維護與管理[J]. 環(huán)境工程, 2010, 28 (6): 4-7.

[8] 康選林. 噴漆循環(huán)水處理機操作使用說明書[Z]. 西安: 西安三化機電科技有限公司, 2016.

[ 編輯：杜娟娟 ]

Design of treatment equipment for recirculated water in paint spraying //

JIN Ying*, LU Le-min, KANG Xuan-lin

A small-sized equipment for treating recirculated water in paint spraying was designed. The optimization of water treatment process and the structure, function, principle and design key points of some parts of the equipment were introduced, This equipment has been applied to the production line for paint spraying of axle successfully, and is suitable for reconstruction due to its small area of occupation, flexible installation, easy use and little modification to original painting line.

automobile; paint spraying; production line; recirculated water; treatment; equipment

Xianyang Vocational and Technical College, Xianyang 712046, China

B

1004 – 227X (2017) 10 – 0545 – 03

10.19289/j.1004-227x.2017.10.010

2016–07–28

2016–09–29

咸陽職業(yè)技術學院科學研究基金項目；汽車后橋噴漆循環(huán)水處理設備的研究與設計（2016KYB03）。

金瑩（1974–），男，陜西商洛人，碩士，副教授，主要研究方向機械制造技術及機械CAD/CAM。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) 372747813@qq.com。