喷漆循环水处理设备的设计

金莹*，鹿乐民，康选林

（1.咸阳职业技术学院，陕西 咸阳 712046；2.西安三化机电科技有限公司，陕西 咸阳 712000）

喷漆循环水处理设备的设计

金莹1,*，鹿乐民1，康选林2

（1.咸阳职业技术学院，陕西 咸阳 712046；2.西安三化机电科技有限公司，陕西 咸阳 712000）

设计了一种小型喷漆循环水处理设备，详细介绍了水处理工艺的优化及设备各组成部分的结构、功能、原理和设计要点。该设备已成功应用在车桥喷漆线上，其占地面积小，安装灵活，使用方便，无需对原喷漆线做较大改动，非常适合于改造项目。

汽车；喷漆；生产线；循环水；处理；设备

汽车车桥壳体表面喷漆是汽车制造的重要工序，一般采用水帘湿式喷漆法。该法将水池的循环水加压雾化，用于吸收和稀释油漆漆雾，以减少喷漆作业对地面和空间的污染。当车桥壳体通过悬挂线输送到喷漆循环水池上方、循环水帘之前时，喷射在壳体上过量的油漆会流入水池，而工件外的油漆漆雾被水帘吸收后，也会回流到水池中。循环水经过反复使用，油漆量就会不断增加，水的杂质就会超标，变成喷漆废水，需要排放及更换[1-3]。

喷漆废水中含有大量合成树脂等颗粒，直接排放会严重污染环境。为了延长循环水的使用周期，应在其中添加化学药剂，并采用专用的设备将漆渣不断地分离出来，控制水质在良好的范围内，减少换水次数和新水添加量。国内新建涂装线较多地采用大型循环水处理设备，投资巨大，维护成本高昂，工艺复杂，占地面积大，不适合于改造项目[4-5]。笔者所在团队根据陕汽集团等企业车桥喷漆循环水处理改造项目需要，通过对涂装线多年的研究与实践，研制出经济实用的小型喷漆循环水处理配套设备，特别适用于原喷漆循环水系统没有水处理设备的项目改造。

1 药剂的添加与循环水处理工艺

在喷漆涂装线上添加循环水处理设备前，应首先确定循环水添加药剂的品种，优化循环水处理工艺。加入水处理药剂可分解和聚集循环水中的油漆颗粒，提高漆雾捕集效率，防止漆雾颗粒粘附在设备管道及泵体内部，保证设备的正常运行。目前常用的水处理药剂有漆雾凝聚剂、pH调节剂、消泡剂、杀菌剂、消黏剂等[6]，其中漆雾凝聚剂的综合水处理功能较好，使用最普遍。它是一种环保型造渣净水剂，一般分为A、B双组分：A剂用来破黏，消除过喷漆水中油漆的黏性，并形成分散的小颗粒；B剂凝聚，将破黏后的细颗粒絮凝成多孔的可悬浮大絮团，漂浮在水面上，便于人工定期打捞或使用设备除渣。

一般喷漆循环水处理工艺主要包括：喷漆水幕、循环水池、循环水泵、加药箱、加药泵、除渣设备、工艺管路等节点。药剂的添加位置、添加量直接影响着处理效果。随意添加水处理药剂，不仅会造成浪费，而且难以保证循环水捕集漆雾的效率。因此，在配备循环水处理设备前应根据处理效果要求和设备特点对原工艺流程进行优化。使用本文设备对应的循环水处理工艺如图1所示。

2 循环水处理设备的设计

本文所述设备包括药剂添加装置、刮板除渣机、滤水运渣小车、双螺旋滤水挤压机等。

2. 1 刮板除渣机

刮板除渣机的功能是对喷漆循环水进行水渣分离。其结构包括水箱、刮板机构、传动机构、水位调节板、出渣斜板、循环水管路等，如图2所示。循环水通过循环水泵输送到水槽，此时大部分油漆浮渣漂浮在其表面，通过刮板机构收集并除掉浮渣，而比重较大的颗粒沉积在底部，需定期进行排水清理。

图1 喷漆循环水处理工艺Figure 1 Process for treating recirculated water in paint spraying

图2 刮板除渣机的结构Figure 2 Structure of scraper for slag removal

其在设计时应考虑以下问题：

(1) 水箱应有足够的深度、宽度和长度，以保证漆渣有相当的沉淀时间和漂浮面积。喷漆工作量越大，水箱容积应越大。如从经济性和设备占地面积考虑需适当减小水箱，其最小深度也不应低于1 000 mm，宽度不小于900 mm，长度不短于1 400 mm。

(2) 应精确计算刮板运动轨迹以保证不留浮渣死角。在刮板的入水端应设置圆弧引导板。为防止浮渣在刮运时溢出，一般刮板在水面之上的高度在150 mm左右，水下30 mm左右。

(3) 根据循环水中浮渣量来确定刮板的运行速率和方式。一般工况下刮板的运行速率为3 ～ 6 m/min，运转3圈、停转8 min左右即可满足除渣要求。

(4) 箱体出渣处应设计成斜坡面，斜面长度约为450 mm，角度12.5°。当刮板运行到斜面长度的2/3处时停留1 min，让聚集的浮渣泄水后再出渣，以减少水分含量。

(5) 漆渣悬浮物的数量与喷漆生产量相关。为适应除渣量的变化，刮板的运动速度应变频可调，最大调速范围为1 ～ 15 m/min。

2. 2 滤水运渣小车

滤水运渣小车除了具有收集、运送油漆浮渣的功能外，还可过滤漆渣中的水分。停放在刮板除渣机出渣口的小车收集漆渣后静置一定时间，使浮渣中大部分的水分被过滤掉，以便漆渣的储运和最终处理。小车采用全不锈钢材质，设计成三立面网状板和底板倾斜的形式(如图3所示)，其滤水速度快，除渣效果好，装卸以及运送漆渣方便。

2. 3 双螺旋滤水挤压机

漆渣中的水分含量较多，只靠小车静置来过滤需要较长时间，使用双螺旋滤水挤压机可快速除去水分。该机主要由输送螺旋、滤水挤压螺旋、传动机构、出渣调节机构、减速电机等组成，如图4所示。上部的输送螺旋用于输送漆渣和初步过滤水分，下部的滤水挤压螺旋机构用于水分的进一步过滤和压缩，最终使漆渣接近固体状态。它的设计关键点是：

(1) 合理选择各级螺旋绞龙的转速、螺旋节距和绞龙直径，一般下部螺旋转速为上部螺旋转速的1.1 ～ 1.3倍，螺旋直径大于100 mm。

(2) 设置合理的螺旋压缩比，通常为0.5 ～ 1.2。

图3 滤水运渣小车Figure 3 Cart used for water filtration and waste paint delivery

图4 双螺旋滤水挤压机Figure 4 Double screw extruder for water filtration

(3) 螺旋绞龙段的滤网孔径大小应适当。网口过小会出现堵塞而不出水，过大则漆渣会随水排出。

(4) 出渣调节弹簧的弹力大小对出渣含水量的影响较大，其应与螺旋的推力相平衡，设计计算后要经过调试以最终确定。

2. 4 加药装置

采用加药装置在循环水管路中定时、定量地添加药剂。它包括储药桶(2个)、计量泵(2个)、加药管路、自动控制器等。药剂选用西安三化研制的SHA/SHB漆雾凝聚剂，采用计量泵自动加药。SHA药剂的添加位置在循环水泵前，用于漆雾的破黏；SHB药剂的添加位置在循环水泵之后，用于漆雾的凝聚。加药之后设有混合器，以便2种药剂与循环水充分混合。为了外形美观，将加药装置做成箱体型，药箱、计量泵、控制器等元件全部集成在箱体内，相关指示灯和仪表布局在箱体面板上。由于喷漆循环水具有一定的腐蚀性，循环水泵、计量泵、水泵、管件等应选用不锈钢或PVC等塑料材质，储药桶一般选用PE材质较好[7]。

2. 5 设备的控制与联锁

喷漆循环水处理设备设计为全自动定量添加药剂及分离收集漆渣，可与喷漆生产线联动或单独运行。

(1) 在涂装线输送链的前端设置工件计数器，有工件生产时才自动开启加药计量泵，并根据工件数量定量添加药剂。

(2) 当输送链空转(无工件)时，加药计量泵停止。

(3) 输送链运行则循环水泵启动，输送链停止则循环水泵停止。

(4) 循环水泵启动后，刮板除渣机立即运转，循环水泵停转则刮板除渣机停转[8]。

3 结语

本文设计的小型喷漆循环水处理配套设备于2014年试制成功后，在陕汽集团汽车后桥喷漆涂装线进行投产，取得了良好的效果：原来每周要更换一次循环水，现在几个月才换一次；循环水的洁净度大大提高；以往水槽暂存浮渣现象消失；循环水泵的故障率大大减小。2015年该设备被推广到该厂其他涂装线，增加了5套，效果得到了用户的肯定。生产实践证明，小型喷漆循环水处理设备具有良好的水处理效果，安装灵活、使用方便，无需对原喷漆涂装线作较大改动，非常适合于车桥喷漆循环水生产线改造项目。

[1] 蔡开建, 陈文峰, 陈斌. 汽车厂涂装喷漆循环水处理技术的应用现状及发展趋势[J]. 工业水处理, 2010, 30 (3): 4-8.

[2] 周德坤. 汽车涂装废水处理工艺改进综述[J]. 广州化工, 2011, 39 (7): 32-33, 35.

[3] 刘颖. 浅谈机械加工项目漆雾的治理对策[J]. 环境保护与循环经济, 2015, 35 (3): 39-41.

[4] 王琳. 一种用于油漆废水处理的新型絮凝剂的研究[D]. 沈阳: 东北大学, 2012.

[5] 彭皓. 有机/无机高分子絮凝剂在某汽车厂涂装废水处理中的应用[D]. 重庆: 重庆大学, 2007.

[6] 陈音瑜, 周杰, 成亚君. 油漆车间过喷漆雾处理及VOC的控制[J]. 现代涂料与涂装, 2015, 18 (8): 44-47.

[7] 米德伟, 杨昌柱, 王子建, 等. 喷漆房循环水处理系统维护与管理[J]. 环境工程, 2010, 28 (6): 4-7.

[8] 康选林. 喷漆循环水处理机操作使用说明书[Z]. 西安: 西安三化机电科技有限公司, 2016.

[ 编辑：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

咸阳职业技术学院科学研究基金项目；汽车后桥喷漆循环水处理设备的研究与设计（2016KYB03）。

金莹（1974–），男，陕西商洛人，硕士，副教授，主要研究方向机械制造技术及机械CAD/CAM。

作者联系方式：(E-mail) 372747813@qq.com。