EDRO系统在电泳生产线上的应用

朱孝鹰

（上海市机电设计研究院有限公司涂装工程院，上海 200000）

1 前言

何谓EDRO系统：就是采用制纯水反渗透（RO）法的原理，在电泳UF液中再生纯水技术，叫EDRO系统。

反渗透原理：在进水水流（浓溶液）一侧施加一定的压力以克服自然的渗透压，当高于自然渗透压的操作压力施加在进水水流侧时，水分子自然渗透的流动方向就会逆转，进水（浓溶液）中的水分子部分通过膜成为稀溶液侧的净化产水，形成与渗透相反的现象，称为反渗透。见下图所示：

根据反渗透原理可知，渗透和反渗透必须与具有允许溶剂（水分子）透过的半透膜联系在一起时，才会出现渗透现象与反渗透操作和利用的方法。

电泳涂装生产线工艺一旦增加了EDRO系统，将涂装生产线的电泳漆超滤液再经一次反渗透系统处理，产生出再生纯水；把电泳、UF清洗、纯水洗连接一起，实现了闭路循环系统，提高电泳漆回收率、实现零排放、减少废水处理负担、减少纯水使用量等目的。

2 EDRO系统在电泳生产线上应用

下面我着重详细介绍一下 EDRO系统在电泳生产线上的应用：

图1 阴极电池及后处理典型工艺流程示意图

图1是传统阴极电泳及后处理涂装的典型工艺流程，过去几十年来普遍应用于国内汽车、家电、汽车零部件行业的电泳涂装过程，如上海大众、上海通用、上海汇众、一汽大众等涂装车间电泳生产线上应用，其中的关键设备就是电泳超滤系统UF装置。

电泳超滤是电泳涂装油漆回收的传统膜技术，超滤回收系统能够截留相对于分子量大的物质（树脂和颜料），其电泳漆回收率可达到 95%以上。但是，单纯利用超滤系统仍会有溶剂、无机离子及小分子树脂颜料等物质会透过超滤膜，存在于UF1、UF2槽内，通过工件带入最后一个纯水槽内，如果最后一道用新鲜纯水喷洗后直接溢流的话,会有 5%的溶剂、无机离子及小分子树脂颜料等有用物质通过溢流直接排放，从而会造成电泳漆中有用物质的浪费和增大废水处理负荷，目前国内大量的电泳生产线采用的就是这种生产方式。

图2 新建阴极电泳涂装生产线+EDRO系统工艺流程示意图

图 2是新建阴极电泳涂装生产线＋EDRO系统工艺流程图，采用图 1传涂装工艺流程后，增加了一套反渗透技术“EDRO系统”将UF装置透过液进行深度的处理，产生的再生纯水对电泳后的工件进行末级喷淋，并将喷淋后的喷淋水全部逆向返回到UF2槽、UF1槽、电泳槽中，实现了有效的闭路清洗工序。在清洗工序中基本无废水排放，提高了电泳漆的回收率，减轻了废水处理的负荷，减少对环境的污染，节约了纯水的使用量，实现了真正意义上的闭路循环，电泳漆的利用率超过 99%，是现代高科技技术在环保与节能上的最佳体现。

因为“再生纯水”是在UF透过液中进行深度处理所得到的，对超滤机组的产水量要适当的放大一倍，会增加一定的投资，但是几年后就会收回投资。

电泳反渗透EDRO系统作为一种减少浪费，降低成本的环保系统，在目前许多用户中已经产生了极高的经济回报，并在节约水源、减轻污染方面产生了极大的社会影响。我们在新建电泳生产线项目与业主宣传加以推广。

图3 阴极电泳涂装生产线+EDRO改造工艺流程示意图

图3是老线改造的阴极电泳工艺流程，不是单单增加一套反渗透技术“EDRO系统”就可以了，要对原有的电泳生产线有个判断，超滤产水量是有富裕的话，EDRO系统取液口可以直接选在超滤水箱处，就比较简单了。

如果超滤系统产水量不够的话，有二种方案可选：

（1）增加一套与EDRO系统相配的超滤机组，EDRO系统取液口选在新的超滤水箱处。

（2）增加一个工艺水箱，引入纯水槽的液体，接上EDRO系统，浓缩液回到工艺水箱，不断循环浓缩再定时回到 UF2槽，新鲜再生纯水用来纯水槽出槽喷淋。

反渗透系统技术依靠薄膜渗透原理对所处理介质进行分离，通过高压和反渗透膜将处理介质分离成透过液和浓缩液两部分。反渗透膜的孔径比超滤膜小得多，并且表面带有电荷，对离子、树脂、颜料有更好的截留。

产生的新鲜再生纯水，对工件进行最后一道清洗，清洗后的水回流到纯水槽内，全部逆向返回到UF2槽、UF1槽、电泳槽中。经EDRO系统后产生的浓缩液在工艺水箱内循环浓缩定时回到UF2槽内，从而实现了闭路循环工艺。特点如下：

（1）电泳后水洗，无需新鲜纯水，从而达到纯水消耗大大减少。

（2）无需电泳后水洗排放，废水处理量负荷减少。

（3）电泳涂料利用率大大提高，进一步提高电泳漆的回收率可达99%以上。

（4）由于没有对原电泳生产线超滤设备进行整改和调整，来放大产水量，EDRO系统取液口只能选在原纯水槽处，纯水槽内含有大量的溶剂、无机离子及小分子树脂颜料等物质，是经工件在UF2槽通过时带入纯水槽内。EDRO设备运行连续运行三个月后，过滤器的进出口压差达到 0.7Kgf/cm2以上就必须更换新的过滤芯。

（5）以上“1”与“2”最大区别就是EDRO设备的取液口不同，“1”的EDRO设备的取液口设在超滤清洁水箱内，“2”的取液口只能设在纯水槽内，槽内会有一定的杂质、颗粒，会缩短过滤芯使用寿命和更换周期。

3 EDRO系统工艺流程介绍

（1）“新建”EDRO系统工艺流程（超滤量够的情况）见图。

超滤水箱→供给泵→精密过滤器→高压泵→反渗透装置→再生纯水水箱→输送喷淋泵→ RO水喷淋

（2）“改造”EDRO系统工艺流程（超滤量不够的情况）见图。

纯水槽→工艺水箱→供给泵→精密过滤器→高压泵→反渗透装置→再生纯水水箱→输送喷淋泵→ RO水喷淋

以“新建”EDRO系统为例进行详细介绍，EDRO系统主要包括有供给泵、精密过滤器、高压泵、反渗透装置、再生纯水水箱、输送喷淋泵。

精密过滤器置于高压泵进水前，内装5μm 熔喷滤芯，它的主要作用是保证大于5μm的颗粒物质不会进入反渗透膜元件中，保护反渗透膜元件不被损伤。过滤器的外壳为不锈钢材质，滤芯为美国OSMONICS进口产品。

反渗透装置是本套系统的重要组成部分，该部分包括：高压泵、膜元件及压力容器、相关仪表、清洗系统等。反渗透系统应用在水处理系统达到去除原水中盐分的目的已得到广泛的应用，反渗透系统较传统的水处理设备具有操作简单、自动化程度高、占地面积小、无废液排放等优点。

（3）EDRO系统进水的水质控制要求（超滤水箱）

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（4）EDRO系统出水的水质控制要求

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如果以南京依维柯车架涂装线为例进行改造，原超滤机组产水量为3000 L/h，1200L/h作为UF2出槽喷淋，多余的引入EDRO系统，EDRO系统主要是通过反渗透膜进一步分离超滤液水箱的新鲜超滤液，经EDRO系统设备再生纯水送到纯水储备箱中，浓缩UF液送到UF2槽或用于UF2槽工件出槽喷淋，分离出的透过液即RO纯水用于电泳后纯水洗槽工件出槽喷淋，RO纯水在完成清洗任务的同时，通过纯水洗槽逆流，再返回UF2槽、UF1槽或电泳槽，形成闭环清洗回收系统，理论上分离出的再生纯水和补加UF2槽的槽液相当，实现电泳槽、UF1、UF2系统平衡，无需额外补加纯水和排放槽液，基本无污水排放。

EDRO系统设计的工艺要求主要包括：

1）系统的稳态出水量为1500L/h，再生纯水出水电导率小于100μs/cm（25℃），以满足电泳后超滤液喷洗和再生纯水喷洗的用量。

2）纯水槽设液位自动控制，液位过高时，溢流至 UF2浸洗槽中，EDRO设备停机；液位过低时，报警并自动补加RO系统制备的纯水。浓缩超滤液储备箱设液位自动控制，液位过低时，自动补加超滤液贮槽中的超滤液。

3）设备采用自动控制，包括液位、电导率以及送出泵的流量和压力自动检测、显示、调节和超限报警。

4 EDRO系统的安装及调试难点

EDRO系统的安装及调试的难点主要为各个槽子的液位平衡调整与槽液参数控制，尤其在调试初期，调整有一定难度，需要时间逐步趋于稳定。

5 电泳系统各槽液间的液面平衡调整

电泳槽、UF1、UF2、纯水槽形成一个稳定的电泳系统，为保持液位平衡，通过逆工位溢流以及逆工序喷淋两种方式来实现，始终确保后一工位比前一工位液位高出 30-50mm，保证电泳槽主、副槽液位高差，同时保证不会产生倒灌现象造成电泳漆流失及污染其他槽液。电泳槽的液位控制目标为副槽沿口，主、辅槽之间落差控制在80-100mm，表面流速在2m/s左右，及时有效消除槽液表面由喷淋、工件入槽产生的泡沫；

UF1槽液控制在比电泳槽高出30-50mm之间波动，是由于UF2溢流量存在变化而变动，这个液位对于电泳工艺影响不大，主要是保证液位不要低于槽体溢流盒上沿即可，避免电泳槽液倒灌或者严重缺液；

UF2槽液目标控制在比UF1槽高出30-50mm之间波动，它主要受到EDRO浓液和EDRO透过液溢流量的影响。系统工作时，浓液和透过液溢流量较大，UF2槽液位上升；系统停止工作时，溢流量小，UF2槽液位会下降。

纯水槽的液位也纳入整个平衡过程，纯水槽的液位比UF2槽高出30-50mm之间波动。

6 电泳槽液参数控制调整

槽液液位平衡系统建立后，由于各工艺槽之间存在槽液递进补加流程，电泳槽液参数控制调整成为项目实施的关键，也是项目实施的难点。

众所周知，涂装工艺属于特殊工艺，其参数的稳定直接影响涂层性能。在项目实施过程中，由于EDRO系统不仅回收了UF1、UF2槽液中的电泳漆，同时一些小分子树脂颜料以及酸根离子也回收到电泳体系之中，这些物质对电泳槽液参数控制会带来一定的干扰。电泳槽液工艺参数控制是一个综合、系统工程，为此，应着重考虑固体份、电导率、PH值等参数控制，并把工件漆膜质量为最终判定标准，在工艺范围内综合考虑施工电压、阳极电导率、 特殊助剂应用等影响，随着漆膜质量变化做出调整，根据实际情况摸索出合适的工艺参数方案。

7 社会经济效益分析

在EDRO系统应用前，电泳漆不能得到充分回收利用，电泳系统运行需要补加纯水，电泳废水排放经常超标。采用了EDRO系统后，实现了超滤液分离，浓液和纯水可通过喷淋泵供生产线喷淋使用，达到节约电泳漆和纯水的目的，实现电泳漆高效应用，基本封闭电泳系统水循环，达到系统“零”排放的目的。

1）提高电泳漆的回收利用率，未采取措施时，纯水槽溢流排放的槽液COD浓度达到1600 mg/L以上，远超处理浓度上限800 mg/L，有必要进一步对超滤透过液进行处理，降低其固体份含量，减少污染。EDRO系统能充分回收利用超滤透过液中的电泳漆，减少电泳废水的超标排放，取得了良好的社会经济效益。

2）节省纯水成本，减少电泳废水排放。在阴极电泳涂装系统中需要大量的纯水，EDRO制纯水水质好、制水成本低，产生的再生纯水可送入纯水储槽，用于工件喷淋，平均每天可以节约10吨纯水，基本无电泳废水排放。

8 结束语

膜分离技术是近年来迅速发展的一项高新技术，具有能耗低、分离效果好、工艺简单等优点，其中有多种膜分离技术成功应用于汽车行业电泳涂装过程。本文着重介绍了反渗透膜技术“EDRO系统”创新性的引入电泳生产线上，有效的降低了生产成本，减少废水污染，实现“零”排放电泳涂装工艺，具有良好的社会经济效益，可加以推广。

[1] 王锡春文集之三谈绿色涂装2015年7月《谈阴极电泳涂装工艺设备的精益优化设计》.