EDRO系統在電泳生產線上的應用

朱孝鷹

（上海市機電設計研究院有限公司涂裝工程院，上海 200000）

1 前言

何謂EDRO系統：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，叫EDRO系統。

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

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

電泳涂裝生產線工藝一旦增加了EDRO系統，將涂裝生產線的電泳漆超濾液再經一次反滲透系統處理，產生出再生純水；把電泳、UF清洗、純水洗連接一起，實現了閉路循環系統，提高電泳漆回收率、實現零排放、減少廢水處理負擔、減少純水使用量等目的。

2 EDRO系統在電泳生產線上應用

下面我著重詳細介紹一下 EDRO系統在電泳生產線上的應用：

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用于國內汽車、家電、汽車零部件行業的電泳涂裝過程，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線上應用，其中的關鍵設備就是電泳超濾系統UF裝置。

電泳超濾是電泳涂裝油漆回收的傳統膜技術，超濾回收系統能夠截留相對于分子量大的物質（樹脂和顏料），其電泳漆回收率可達到 95%以上。但是，單純利用超濾系統仍會有溶劑、無機離子及小分子樹脂顏料等物質會透過超濾膜，存在于UF1、UF2槽內，通過工件帶入最后一個純水槽內，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、無機離子及小分子樹脂顏料等有用物質通過溢流直接排放，從而會造成電泳漆中有用物質的浪費和增大廢水處理負荷，目前國內大量的電泳生產線采用的就是這種生產方式。

圖2 新建陰極電泳涂裝生產線+EDRO系統工藝流程示意圖

圖 2是新建陰極電泳涂裝生產線＋EDRO系統工藝流程圖，采用圖 1傳涂裝工藝流程后，增加了一套反滲透技術“EDRO系統”將UF裝置透過液進行深度的處理，產生的再生純水對電泳后的工件進行末級噴淋，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荷，減少對環境的污染，節約了純水的使用量，實現了真正意義上的閉路循環，電泳漆的利用率超過 99%，是現代高科技技術在環保與節能上的最佳體現。

因為“再生純水”是在UF透過液中進行深度處理所得到的，對超濾機組的產水量要適當的放大一倍，會增加一定的投資，但是幾年后就會收回投資。

電泳反滲透EDRO系統作為一種減少浪費，降低成本的環保系統，在目前許多用戶中已經產生了極高的經濟回報，并在節約水源、減輕污染方面產生了極大的社會影響。我們在新建電泳生產線項目與業主宣傳加以推廣。

圖3 陰極電泳涂裝生產線+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“EDRO系統”就可以了，要對原有的電泳生產線有個判斷，超濾產水量是有富裕的話，EDRO系統取液口可以直接選在超濾水箱處，就比較簡單了。

如果超濾系統產水量不夠的話，有二種方案可選：

（1）增加一套與EDRO系統相配的超濾機組，EDRO系統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，濃縮液回到工藝水箱，不斷循環濃縮再定時回到 UF2槽，新鮮再生純水用來純水槽出槽噴淋。

反滲透系統技術依靠薄膜滲透原理對所處理介質進行分離，通過高壓和反滲透膜將處理介質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。

產生的新鮮再生純水，對工件進行最后一道清洗，清洗后的水回流到純水槽內，全部逆向返回到UF2槽、UF1槽、電泳槽中。經EDRO系統后產生的濃縮液在工藝水箱內循環濃縮定時回到UF2槽內，從而實現了閉路循環工藝。特點如下：

（1）電泳后水洗，無需新鮮純水，從而達到純水消耗大大減少。

（2）無需電泳后水洗排放，廢水處理量負荷減少。

（3）電泳涂料利用率大大提高，進一步提高電泳漆的回收率可達99%以上。

（4）由于沒有對原電泳生產線超濾設備進行整改和調整，來放大產水量，EDRO系統取液口只能選在原純水槽處，純水槽內含有大量的溶劑、無機離子及小分子樹脂顏料等物質，是經工件在UF2槽通過時帶入純水槽內。EDRO設備運行連續運行三個月后，過濾器的進出口壓差達到 0.7Kgf/cm2以上就必須更換新的過濾芯。

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

3 EDRO系統工藝流程介紹

（1）“新建”EDRO系統工藝流程（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系統為例進行詳細介紹，EDRO系統主要包括有供給泵、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水前，內裝5μm 熔噴濾芯，它的主要作用是保證大于5μm的顆粒物質不會進入反滲透膜元件中，保護反滲透膜元件不被損傷。過濾器的外殼為不銹鋼材質，濾芯為美國OSMONICS進口產品。

反滲透裝置是本套系統的重要組成部分，該部分包括：高壓泵、膜元件及壓力容器、相關儀表、清洗系統等。反滲透系統應用在水處理系統達到去除原水中鹽分的目的已得到廣泛的應用，反滲透系統較傳統的水處理設備具有操作簡單、自動化程度高、占地面積小、無廢液排放等優點。

（3）EDRO系統進水的水質控制要求（超濾水箱）

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（4）EDRO系統出水的水質控制要求

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如果以南京依維柯車架涂裝線為例進行改造，原超濾機組產水量為3000 L/h，1200L/h作為UF2出槽噴淋，多余的引入EDRO系統，EDRO系統主要是通過反滲透膜進一步分離超濾液水箱的新鮮超濾液，經EDRO系統設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，形成閉環清洗回收系統，理論上分離出的再生純水和補加UF2槽的槽液相當，實現電泳槽、UF1、UF2系統平衡，無需額外補加純水和排放槽液，基本無污水排放。

EDRO系統設計的工藝要求主要包括：

1）系統的穩態出水量為1500L/h，再生純水出水電導率小于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）純水槽設液位自動控制，液位過高時，溢流至 UF2浸洗槽中，EDRO設備停機；液位過低時，報警并自動補加RO系統制備的純水。濃縮超濾液儲備箱設液位自動控制，液位過低時，自動補加超濾液貯槽中的超濾液。

3）設備采用自動控制，包括液位、電導率以及送出泵的流量和壓力自動檢測、顯示、調節和超限報警。

4 EDRO系統的安裝及調試難點

EDRO系統的安裝及調試的難點主要為各個槽子的液位平衡調整與槽液參數控制，尤其在調試初期，調整有一定難度，需要時間逐步趨于穩定。

5 電泳系統各槽液間的液面平衡調整

電泳槽、UF1、UF2、純水槽形成一個穩定的電泳系統，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，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，同時保證不會產生倒灌現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重缺液；

UF2槽液目標控制在比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。系統工作時，濃液和透過液溢流量較大，UF2槽液位上升；系統停止工作時，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 電泳槽液參數控制調整

槽液液位平衡系統建立后，由于各工藝槽之間存在槽液遞進補加流程，電泳槽液參數控制調整成為項目實施的關鍵，也是項目實施的難點。

眾所周知，涂裝工藝屬于特殊工藝，其參數的穩定直接影響涂層性能。在項目實施過程中，由于EDRO系統不僅回收了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，這些物質對電泳槽液參數控制會帶來一定的干擾。電泳槽液工藝參數控制是一個綜合、系統工程，為此，應著重考慮固體份、電導率、PH值等參數控制，并把工件漆膜質量為最終判定標準，在工藝范圍內綜合考慮施工電壓、陽極電導率、 特殊助劑應用等影響，隨著漆膜質量變化做出調整，根據實際情況摸索出合適的工藝參數方案。

7 社會經濟效益分析

在EDRO系統應用前，電泳漆不能得到充分回收利用，電泳系統運行需要補加純水，電泳廢水排放經常超標。采用了EDRO系統后，實現了超濾液分離，濃液和純水可通過噴淋泵供生產線噴淋使用，達到節約電泳漆和純水的目的，實現電泳漆高效應用，基本封閉電泳系統水循環，達到系統“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濃度達到1600 mg/L以上，遠超處理濃度上限800 mg/L，有必要進一步對超濾透過液進行處理，降低其固體份含量，減少污染。EDRO系統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排放，取得了良好的社會經濟效益。

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

8 結束語

膜分離技術是近年來迅速發展的一項高新技術，具有能耗低、分離效果好、工藝簡單等優點，其中有多種膜分離技術成功應用于汽車行業電泳涂裝過程。本文著重介紹了反滲透膜技術“EDRO系統”創新性的引入電泳生產線上，有效的降低了生產成本，減少廢水污染，實現“零”排放電泳涂裝工藝，具有良好的社會經濟效益，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備的精益優化設計》.