喷漆房循环水处理系统维护与管理.pdf

喷漆房循环水处理系统维护与管理 米德伟 1， 2 杨昌柱 1 王子建 2 李新立 2 1. 华中科技大学环境科学与工程学院， 武汉 430074;2. 武汉材料保护研究所， 武汉 430030 摘要 介绍了汽车涂装过程喷漆房典型的循环水处理系统， 比较各种不同的油漆凝聚产品特性， 总结了油漆凝聚产品 的使用特点， 也对循环水系统的维护， 循环水的监测与管理过程中的细节等进行了阐述。在维护和管理过程中， 首先 需要选择合适的油漆凝聚产品， 其次需要根据具体的情况正确地使用油漆凝聚产品， 特别是要注意根据漆渣和循环水 状态进行相应调整， 及时完成喷漆房和循环系统的维护和清理工作。这样才能保证水的循环使用， 实现喷房系统的正 常运行。 关键词 循环水; 过喷漆; 絮凝; 气浮; 破坏; 维护 MAINTENANCE AND MANAGEMENT OF THE CIRCULATED WATER TREATMENT SYSTEM IN THE PAINT SPRAY BOOTH Mi Dewei1， 2Yang Changzhu1Wang Zijian2Li Xinli2 1. School of Environmental Science and Engineering， Huazhong University of Science and Technology， Wuhan 430074， China; 2. Wuhan Research Institute of Materials Protection，Wuhan 430030，China AbstractThis article introduces the typical circulating water treatment system in the automotive paint spray booth，presents many kinds of paint detackification product features，and summarizes their handling characteristics. And it also illustrates the details of the maintenance of the circulating water system and the monitoring item. In this process，firstly it is necessary to choose the appropriate detackification product;secondly accurate handling measures should be taken based on different conditions，specially paying attention to generating paint sludge and circulating water condition;thirdly the paint spray booth and the water circulating system should be maintained and cleaned up on time. By this way the water can be recirculated for a long term，and the operation of the paint spray booth is well carried out. Keywordscirculating water;overspray paints;flocculation;floatation;detackification;maintenance 0引言 在汽车涂装过程中， 采用普通的无气喷涂进行油 漆施工， 油漆利用率只能达到 40 ～ 50 ， 而采用先 进的静电喷涂工艺只能达到 50 ～ 80 ， 即使采用 最新技术的机器人静电喷涂工艺也只能达到 80 ～ 95 ［ 1］。因此油漆涂装过程中不可避免地产生过喷 的油漆。这些过喷油漆通常采用水洗涤方式进行收 集。通过水与含过喷油漆的空气充分接触， 将漆洗涤 到水中而达到回收目的。水洗涤的水通常是循环使 用的， 但是洗涤到循环水中的油漆， 可能粘附在循环 管路或循环槽内， 影响循环槽内水流的分布， 进而影 响喷漆房的风压平衡， 从而影响喷涂质量和喷涂油漆 的消耗， 严重甚至堵塞管路造成停产等事故。因此必 须采用合适的方式和方法， 回收循环水中的油漆， 保 证循环水的长期使用和循环系统的正常运行。所以 水洗涤式喷漆房系统中， 循环水系统的维护是喷漆房 管理的重点环节， 它不仅关系到水资源的合理利用， 还直接影响喷漆房系统稳定运行和涂装产品涂层的 质量 ［ 2］。 1喷漆房循环水处理系统 一个典型的喷漆房循环水处理系统包括喷漆房、 主循环系统、 循环槽和除渣系统 包括除渣循环系统 和除渣机 等构成， 见图 1。 在喷漆房， 通过水的洗涤作用把空气中的油漆颗 粒、 溶剂等物质洗涤下来。洗涤后的循环水通过主循 环管路进入循环槽， 在化学药剂和气浮共同作用下实 现漆渣絮凝上浮。在围堰前聚集的漆渣， 通过专用的 泵抽到除渣槽中， 漆渣在浮力的作用下聚集在液面， 清 4 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期 1喷漆房; 2主循环管路;3围堰;4循环槽; 5除渣系统循环管路;6除渣槽和除渣装置 图 1典型的喷漆房循环水处理系统简图 洁的循环水通过溢流回到循环水槽中， 而液面的漆渣 通过设置在除渣槽上部的刮渣装置刮除， 以此实现漆 渣和循环水的分离。这就完成这个系统的一次循环。 2油漆凝聚剂 洗涤水中的油漆通常具有黏性， 无法直接过滤分 离， 因此通常在循环水中需要加入合适的化学药品来 实现油漆的破黏与分离。对于喷漆房循环水处理系 统而言， 这些化学药品在涂装行业通称为油漆凝聚 剂。油漆凝聚剂的作用过程就是通过破坏剂与油漆 发生各种作用而破黏， 进而通过絮凝剂浓缩漆渣实现 循环水中油漆的分离， 实现洗涤用水的循环使用， 最 终保证喷漆房系统的稳定。油漆凝聚剂， 根据处理功 能的不同又可细分为破坏剂、 絮凝剂、 调节剂、 杀菌 剂、 消泡剂等。它们可作为单独产品提供， 主要为方 便现场循环槽控制。也可将几种组份合而为一， 主要 是为了方便管理， 适合过喷漆量不大的现场使用。 2. 1破坏剂 破坏剂， 是指能够起到与循环水的过喷油漆作 用， 使油漆中基团功能丧失， 黏性降低或者黏性消失， 并能够带动漆渣上浮的作用的药剂。现在市场上破 坏剂的化学成分构成及破黏的原理各不相同。油漆 凝聚剂破坏剂主要类型和特点见表 1。 表 1油漆凝聚剂破坏剂主要类型和特点 分类无机碱类金属盐类黏土类酸性胶体类无机有机复合物生物提取物生物酶 典型物质氢氧化钠等铝盐、 锌盐斑脱土三聚氰胺树脂胺类 － 硅土盐改性单宁酸微生物 反应机理电中和催化、 吸附等物理吸附 物理化学吸附 和化学反应 物理化学吸附 物理化学 吸附和络合 生物代谢 漆渣尺寸大大中等小中等小小 破坏时间慢慢中等快中等中等 － 快中等 高负荷下性能差差中等好中等中等中等 循环水质差中等中等好好好好 价格便宜便宜较便宜较贵中等较贵贵 2. 2 絮凝剂 絮凝剂是指能够起到捕捉水中的固体， 使其凝结 悬浮或聚集， 并能降低漆渣含水率作用的物质。对于 应用于气浮方式收集漆渣的， 絮凝剂通常也能够产生 气泡附着的位置。絮凝剂的选择需要与所选用的破 坏剂相匹配， 它一定程度决定分离和脱水的效果。 2. 3调节剂 一般是指调整循环水的 pH 值或溶液组成， 以加 强破坏剂或絮凝效果的物质。如氢氧化钠、 碳酸钠、 硫酸等。调节剂可以为破坏剂和絮凝剂等提供一个 适合的环境条件。 2. 4消泡剂 能够起到抑制产生的气泡或控制气泡产生的物 质。在喷漆房， 为避免可能的含硅物质对漆膜的影 响， 避免使用含硅的消泡剂， 一般采用石油类消泡剂。 2. 5杀菌剂 杀菌剂是指能够消灭或抑制细菌等微生物的物 质， 常用的杀菌剂包括异噻唑啉酮、 双氧水、 次氯酸、 甲醛等。 3油漆凝聚剂选择与应用影响因素 选择合适的油漆凝聚产品， 通常要综合考虑除渣 系统除渣脱水方式， 喷漆房使用的油漆种类特点， 除 渣系统处理漆渣的负荷， 主循环槽的循环特点， 水处 理排放要求， 漆渣后处理的要求， 以及管理和成本等 因素。 当已经选择适当的油漆凝聚产品， 油漆凝聚产品 使用就成为循环水管理与维护的重要内容。油漆凝 聚剂在使用过程中， 重点注意以下几个方面 3. 1油漆性质 油漆由有机或无机的成膜物质， 有色颜料和染 料， 以及不同的助剂和溶剂等构成。配方的差异， 影 响着油漆凝聚剂的使用效果和消耗量。特别是作为 5 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期 成膜物质的有机树脂， 影响油漆破黏效果， 直接增加 破黏剂的消耗。所以， 要注意油漆品种的变化， 及时 调整用量， 以达到较好的处理效果。 3. 2加料的位置 因为药剂是通过一定的物理化学过程来实现其 功能的， 所以加料位置对油漆凝聚效果有直接影响。 一般破坏剂最佳添加位置是在水幕汇合前， 这样过喷 漆进入循环水后能够与破坏剂发生反应， 并有最长的 时间使过喷漆脱黏或变性。絮凝剂一般可添加在循 环水槽的中部， 在到达除渣系统之前带动被破坏的油 漆颗粒上浮或下沉。其他的辅助药剂一般加到循环 水回流主循环槽的回水处。 3. 3加药量 加药量对循环水中的油漆处理效果有直接的影 响。可以通过取样循环水在玻璃瓶中进行小试来确 定大概的用量。但小试对于大的循环系统只有定性 的指导意义， 很难达到定量标准。具体用量只能通过 处理的漆渣状态和絮凝效果来评定。对于不同的工 艺， 具体的加药量和加药位置也不相同， 需要根据实 际运行情况确定。 3. 4漆渣 油漆凝聚剂的处理效果， 可以通过漆渣的特性来 进行监测。漆渣的监测参数包括漆渣上浮状态、 漆渣 破坏程度和漆渣含水率等。漆渣上浮状态和漆渣的 破坏程度是采用人工评级的方法实现， 而含水率是通 过烘箱在恒温烘烤前后的重量变化的百分比来表示。 3. 5药剂消耗 对药剂的消耗量要进行统计， 一方面可以监督药 剂的管理情况， 另一方面对成本可以进行有效的控 制。统计的内容包括各种药剂用量、 油漆用量、 溶剂 用量、 喷涂数量、 漆渣产生量。 需要注意的是， 油漆可以分为溶剂性漆和水性漆 两大类。由于性质的不同， 它们在循环水中的表现出 不同的特点， 所以在油漆凝聚处理过程的原理和重点 也不同。溶剂性油漆和水性漆凝聚过程比较见表 2。 表 2溶剂性油漆和水性漆凝聚过程比较 主要成分破坏过程特点絮凝过程特点控制关键步骤其他 溶剂性漆 树脂、 颜料、 填料、 助剂、 溶剂等 功能团变性 破黏 相对容易 实现絮凝 破坏过程一般不需要消泡剂 水性漆 水性树脂、 颜料、 填料、 助剂、 水等 胶体脱稳更多依靠絮凝作用絮凝过程一般需要消泡剂 4循环水处理系统的维护 4. 1喷漆房 喷漆房是实施涂料施工的场所， 也是循环水捕捉 漆雾， 实现过喷漆收集过程的场所， 是整个循环水系 统的重点部位。喷漆房的维护包括两个方面， 一是保 持足够的循环水量和喷漆房内水帘或水幕等正常连 续的水膜状态， 这样才能保证漆雾能够被循环水正常 捕捉， 保证漆雾收集的效率; 二是保持喷漆房风压的 平衡和气流的均匀分布， 这与涂装产品的质量、 油漆 消耗和涂装的环境等因素直接相关。因此， 需要定期 清除水帘或水幕中的可能黏附异物， 以及对格栅定期 清理， 保证喷漆房中循环水的水膜连续以及气流正常 流通。 4. 2主循环系统 主循环系统包括循环管路和泵。循环水流量、 流 速， 甚至水进入水槽的方式， 都影响油漆凝聚剂的使 用效果。对于采用气浮方式除渣的系统， 循环量必须 充分， 使所有漆雾、 溶剂、 漆渣有足够的机会参与各种 反应。但循环量也不能过大， 否则容易导致絮凝体分 散或不容易形成絮凝体， 同时也可能造成大量的泡沫 而额外消耗消泡剂。所以一个最佳的循环方式是在 破坏阶段能够充分的混合， 在絮凝阶段能够保持相对 的稳定， 以便絮凝体能够形成。此外， 也要保证循环 管道和泵口没有被聚集的漆渣堵塞而影响流量。 4. 3除渣系统 除渣的方式直接影响漆雾凝聚剂的选择， 所以要 根据除渣系统的特点选择合适的油漆凝聚剂产品。 除渣系统的管理重点是及时除渣。自动除渣系统的 一个重要参数就是除渣频率。除渣频率由多个因素 决定， 如含水量、 漆渣产生量、 除渣装置大小等。除渣 频率过快， 漆渣的含水率可能降不下来， 除渣频率慢， 生产的漆渣可能重新下沉或重新进入主循环系统。 所以具体的除渣频率要根据现场油漆凝聚剂的性质、 除渣机的特点、 以及除渣量等因素决定。 5循环水的监测与管理 循环水水质的监测是循环水系统维护管理的重 6 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期 要内容之一， 它一方面影响油漆凝聚剂的使用效果和 用量， 另一方面保证喷漆房喷漆的正常运行。循环水 监测的主要指标包括循环水的 pH 值、 循环水中溶解 固形物或循环水的电导率、 悬浮物、 微生物、 泡沫等。 5. 1pH 值 适当的碱性条件有助于油漆的失黏， 但 pH 值过 高， 油漆被过破坏为稳定的粒子分散于水中难以絮 凝。同时控制 pH 值也是腐蚀控制的一个指标， 较低 的 pH 值可以导致管路和设备腐蚀。对于有些油漆 凝聚剂品种是在特定的 pH 值范围内有最佳破黏效 果， 这更对 pH 值范围有严格的要求。 5. 2溶解固形物或电导率 循环水在长期使用中会不断地蒸发， 造成水中离 子富集， 溶解固形物增加， 这会影响油漆凝聚剂破坏 过喷漆的能力， 同时凝聚剂使用量上升， 也会造成泡 沫量增加。由于水溶液中溶解盐类都以离子状态存 在， 具有导电能力， 所以可以用电导率来间接表示出 溶解盐类的含量。在实际监控中， 电导率是一个表征 循环水特征重要的监测指标。由于循环水中溶解固 形物上升不可避免， 所以只能通过循环水适当溢流的 方式， 来降低循环水中的溶解固形物， 以此延长循环 水使用寿命， 降低化学品的消耗。 5. 3悬浮物 对于采用气浮方式分离漆渣的系统， 因为只有上 浮的漆渣才可以被除渣， 如果有部分悬浮则造成有些 漆渣长期在循环水中， 这些漆渣作为有机物可为细菌 厌氧菌 提供营养， 使循环水中产生硫化氢和氨盐， 循环水变质发臭， 加速循环水电导率上升， 最终导致 缩短换槽周期。 5. 4细菌 循环水中有机物浓度很高， 而循环水的运行条件 又适于微生物繁殖生长， 很容易发生细菌的滋生， 特 别是炎热的夏天。细菌不仅可以使循环水发臭， 而且 可以对油漆凝聚效果带来很大的副作用， 还可以产生 过量的泡沫而发生跑水等事故。因此需要监测水样 中细菌情况， 在恰当的时候， 选择适当的杀菌剂进行 杀灭。在夏季气温高时， 可以采取定期投加杀菌剂或 抑菌剂方法来抑制细菌的产生， 特别需要注意的是杀 菌剂必须交叉使用， 以防止细菌产生耐药性。产生臭 味的细菌一般是厌氧细菌， 所以循环槽保证正常的循 环， 避免 “死循环” 。 5. 5泡沫 泡沫的产生有多种原因， 有些循环槽的循环量比 较大或循环速度比较快， 过大的冲击容易产生泡沫; 泵由于吸入空气而产生泡沫; 大多数水溶性漆含有活 性剂; 系统中细菌也可能产生泡沫; 有的油漆凝聚剂 有活性剂成分， 如果使用量配比不当， 也可能产生泡 沫。过量的泡沫产生影响现场的正常维护和管理， 导 致无法准确得知主循环槽水位， 而无法对循环槽进行 监控， 严重的可能导致循环槽“跑水” 。另外， 大量的 泡沫可以导致自动除渣装置刮出的漆渣水分含量增 大， 增加了后期漆渣处理麻烦和工作量。因此过量的 泡沫必需消除。泡沫的消除要考虑泡沫产生的原因 采用相应的方法。对于不可避免的泡沫， 首先考虑物 理性消泡， 如增加格栅或采用补水喷淋等方式消泡， 再考虑补加消泡剂进行消泡。 5. 6化学耗氧量 循环水中的还原性物质主要是有机物， 包括油漆 中的树脂、 溶剂、 助剂等。化学需氧量一般可以通过 调整药剂的用量来降低， 但是有时特意降低到某一程 度可能导致凝聚处理药剂的大量消耗。因此在喷漆 房循环水的监测数据中化学耗氧量不是必须监测的 指标， 只是一个参考指标。 6总结 在维护和管理过程中， 首先要针对设备特点选择 合适的油漆凝聚剂产品， 其次正确使用油漆凝聚剂产 品， 使用过程中还要对凝聚处理漆渣的状态， 循环水 质的情况进行监测， 并定期进行维护， 保证循环系统 正常运行。这样才能实现循环水的连续使用， 保证涂 装过程喷漆房系统的正常运行， 为涂装作业的顺利进 行提供保证。 参考文献 ［1 ］ Rodger Talbert.Paint technology handbook［M ］ . Boca Raton， London， New YorkCRC Press， 2007 143. ［2 ］Alan Monken. Water pollution control for paint booths［J］ . Metal Finishing， 2000 6 420- 426. 作者通信处米德伟430030武汉市桥口区宝丰 2 路 126 号武 汉材料保护研究所 E- mailmidw 163. com 2009 － 10 － 30 收稿 7 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期