气浮技术在60 JPH乘用车淋雨检测线应用

王千 李海军 占细雄 范永晓 黄东洋

（一汽-大众汽车有限公司，长春130011）

1 前言

批量乘用车生产过程中，需要进行许多在线检测，主要包含包括发动机、四轮定位、制动系、前照灯、转毂、喇叭、排放、密封性检测等，其中密封性检测是一项非常关键的检测内容，淋雨线是乘用车密封性检验的重要手段之一。

影响淋雨线进行乘用车密封性检验的主要因素包括：淋雨水量、淋雨时间、淋雨检测位置。对于成熟乘用车生产企业，淋雨时间、淋雨检测位置通过淋雨线控制保障，但是淋雨水量会随着水质的变化而变化。水质差极易引起喷嘴堵塞，造成淋雨水量不足，关键位置喷嘴堵塞后，会造成淋雨检测不到位，出现漏雨缺陷漏检等缺陷。同时水质差还会造成漆面有脏点，影响车辆外观缺陷判断。然而为了保障水质，频繁换水又会导致水资源的大量浪费。所以采用一种既可以保障水质，又可以节约用水的淋雨线水处理方法至关重要。

2 淋雨线水处理技术现状

目前国内外乘用车淋雨线水处理技术主要包括过滤纸（袋）净水、叠片净水2种，2种技术比较见表1。

表1 滤纸(袋)净水与叠片净水比较

过滤纸（袋）净水是采用过滤纸或者过滤袋，对污水进行过滤处理，除去水中指定颗粒度的固体杂质的方法，此净水方法需要定期更换滤纸（袋）。

叠片过滤净水是采用多个带有沟槽的叠片叠加在一起，通过叠片间形成的微小空洞来过滤水，从而除去水中指定颗粒度的固体杂质的净水方法，通过反向冲洗来清洁叠片，从而实现低物耗的净水。

在乘用车生产过程中，2种净水方式的优缺点总结如下。

滤纸（袋）净水优点是耗水少，缺点是产生大量固体废弃物，设备运营成本高。叠片净水优点是几乎没有固体废弃物，不需要频繁更换过滤耗材，缺点是水耗大，与绿色环保相冲突。2种水处理技术共同缺点是水质保持时间短，无法清除水中混合的蜡质，水质差导致的喷嘴堵塞、漆面脏点时有发生。鉴于2种水处理技术存在的不足，采用一种新的淋雨线水处理技术非常迫切。

3 气浮水处理技术

气浮水处理技术是一种历史悠久的高效固液分离技术，始于选矿[1]。

气浮水处理技术原理是在污水中通入大量密集的微细气泡，使气泡与杂质、絮粒相互粘附，形成比重小于水的浮体，从而依靠浮力将污物上浮至水面[2]，形成浮渣后，通过刮板将浮渣刮除，以实现污水净化的方法[3]。

气浮水处理技术广泛应用于给排水以及城市污水和工业废水的处理，工业废水处理例如造纸、炼油、食品加工、纺织、印染等工业废水的处理[1]。

目前，在乘用车淋雨线水处理中鲜有使用，尤其是60 JPH的乘用车淋雨线水处理。

4 气浮技术淋雨线水处理系统

4.1 系统构成

基于气浮技术的淋雨线水处理系统构成包括污水箱、毛发过滤、气浮机、砂滤器、袋式过滤、紫外线杀菌、清水箱、叠螺机、加药装置、各种水泵等，如图1所示。

图1 淋雨线气浮技水处理系统原理

4.2 系统功能

4.2.1 污水箱

用于淋雨后的污水收集以及污水中的大颗粒污物的初步沉降。污水入口设置在水箱一端，远离入水口处的水箱底部设置为最低点，将水箱排污口设置于此，排污口与水箱底部连接处设置圆角，便于污物清理，根据换水周期进行污水箱清理。

4.2.2 毛发过滤

主要是截留污水中的大颗粒物及机械杂质，避免这些机械杂质进入后续系统。一般是一用一备，并且前后装有阀门，当过滤前后压力达到一定值时，切换备用过滤器并进行清污。

4.2.3 气浮机

系统的核心部件，如图2所示，包括以下组成部分。

图2 气浮机系统原理

a.絮凝剂添加装置，包括药剂混合存储系统、药剂定量供给系统2部分构成。药剂混合存储系统包括药剂混合容器、搅拌系统；药剂定量供给系统包括定量泵、供给管路等，絮凝剂添加量需要根据污水工况确定；

b.电控系统，气浮机的控制系统，控制溶气产生、控制加药装置运行、控制刮渣系统运行；

c.絮凝反应池，絮凝药剂与污水混合反应池，一般带有搅拌机，通过搅拌使絮凝药剂与污水充分混合；

d.溶气系统，气浮设备的核心，溶气产生和释放装置，包括溶气罐、压缩空气供给系统、清水回流系统、溶气释放器；

e.气浮池，含絮凝剂的污水与溶气混合反应池，污水与溶气在此充分混合，污物在溶气的作用下，逐渐上浮，形成浮渣层，污物与清水分层；

f.刮渣系统，将浮渣与水分离的装置，包括刮板、驱动链条、驱动电机等；

g.排查口，将浮渣导流到叠螺机；

h.缓存池，浮渣清除后的清水流入缓池，起暂存功能。

4.2.4 砂滤器

砂滤器又称机械过滤器，主要通过各级匹配的石英砂的吸附、截留能力去除水中的微小颗粒物、悬浮物以及胶体等以保证后续系统的正常运行；当系统运行一段时间后，石英砂滤料表面截留了大量的悬浮物，当水压达到设定值时，系统自动启动反冲洗，使过滤器内砂滤层松动，将粘附于石英砂表面的截留物剥离并被反洗的水冲走，达到清洗过滤器、恢复砂滤截留能力的作用。

4.2.5 袋式过滤

袋式过滤器内部有金属网篮支撑滤袋，液体由入口流进，经滤袋过滤后从出口流出，杂质拦截在滤袋中，当压力差达到一定值后，需清洗或更换滤袋后才能继续使用。

4.2.6 紫外线杀菌

主要通过紫外线照射来破坏细菌及病毒的DNA，从而起到杀菌消毒作用。过滤后的清水通过紫外线杀菌器，通过紫外线照射实现杀菌消毒，避免循环水产生细菌而发臭。

4.2.7 清水箱

清水缓存，过滤清水临时缓存，淋雨线喷淋系统取水水箱。

4.2.8 叠螺机

叠螺机主要由叠螺体、驱动装置、滤液槽、混合系统、架体等组成。叠螺污泥脱水机工作时，通过污泥泵将污泥提升至混合槽后，此时，加药泵也定量地对混合槽输送药液，搅拌电机带动整个搅拌系统将污泥与药液进行充分混合，从而产生矾花，当液位达到液位传感器上位时，此时液位传感器得到信号，使得叠螺主体电机工作，从而开始压滤流入至叠螺主体内污泥，在螺旋轴的作用下，将污泥提升至污泥出口，滤液则从固定环和游动环之间的间隙中流出来。总的来说，叠螺污泥脱水机是运用了螺杆挤压原理，通过螺杆直径和螺距变化产生的强大挤压力以及游动环与固定环之间的微小缝隙，实现对污泥进行挤压脱水的一种新型的固液分离设备。

4.2.9 加药装置

絮凝剂添加装置，为气浮机和叠螺机提供絮凝剂，一般这2部分共用一套絮凝剂添加装置。

4.2.10 控制系统

控制各环节水泵启停、压力报警、沙滤反洗、水位控制等。

4.3 总装淋雨线水处理系统改造案例

4.3.1 项目背景

某总装淋雨线水处理系统，原采用滤纸过滤，由于系统投入使用已达14年以上，设备老化故障频发，并且由于滤纸过滤的缺点，导致设备运营成本高，喷嘴容易堵塞，存在车辆淋雨检漏质量风险等问题。因此计划改造此系统。经过方案评估，决定采用气浮技术对此淋雨线水处理系统进行改造。

4.3.2 设备实例

某总装淋雨线气浮水处理系统包括9个部分，如图3所示，从1到7即为从污水到清水的主要流向。

图3 淋雨线气浮技水处理系统案例布局

安装实物如图4所示。

图4 淋雨线气浮技水处理系统实物展示

4.3.3 水质提升

经过气浮水处理系统处理的循环水，水质可以达到GB/T 18920—2020《城市污水再生利用 城市杂用水水质》[4]的水质要求，重点水质参数如表2所示。

表2 经气浮水处理系统处理的循环水满足的主要参数

水质提升后有效降低车辆表面脏点问题，同时大大降低了喷嘴堵塞的风险，避免了淋雨检漏风险，提高了车辆检漏质量。

4.3.4 成本优化

基于60 JPH的淋雨线水处理系统，相比碟片和滤纸水处理系统，从直接成本和间接成本上均有显著的优势，可以大大降低淋雨线水处理系统的设备成本和日常运营成本。

气浮水处理系统较碟片水处理及滤纸过滤系统成本降低16%；通过国产化和原设备利旧，成本降低24%，累计设备成本降低达40%。

水耗优化上，气浮水处理系统较碟片水处理每月成本降低84%，较滤纸水处理每月降低50%；换水周期上，气浮水处理系统较碟片和滤纸水处理的每1～2周换水1次，延长到每3个月换水1次；耗材节约上，气浮水处理系统较碟片水处理每年成本降低10%，较滤纸水处理（如过滤材料、喷嘴更换、流量计更换、水耗等方面）每年成本降低87%。

4.4 设计注意事项

4.4.1 水量确定及水平衡

淋雨线水处理系统水量确定至关重要，是确保设备能力的关键因素。60 JPH淋雨线水处理系统根据淋雨线喷淋区的数量、宽度、单位面积时间的水量、输送链速来确定淋雨线水处理系统的能力，60 JPH淋雨线水处理能力约为300 t/h。水处理系统中各个环节的水处理能力是保障水平衡的关键因素。水平衡设计不良，会导致部分环节水量溢出造成水资源浪费，同时会导致断流等问题。所以水量和水平衡是系统的核心参数。

4.4.2 设备布局及施工

基于60 JPH的淋雨线水处理系统，最大水量约300 t/h，设备各组成部分体积庞大，在设备方案阶段务必考虑好设备的布局并预留充足的安装空间，尤其是改造项目，安装空间不足，将给设备安装带来极大的挑战。针对安装空间受限情况，在方案阶段应对设备体积、设备布局进行合理优化，尤其是体积庞大的气浮机，需要进行特殊的设计处理，例如模块化设计、分体式制造再组装方案等。在施工前进行充分的施工模拟，避免产生安全风险。

5 结束语

气浮水处理技术引入到60 JPH淋雨线水处理中，可以有效降低设备和运行成本，保障了水质，使乘用车检漏质量得到了保障。淋雨线气浮水处理系统可以大大降低单车水耗，是实现乘用车总装车间节水环保、降本、提质的有效措施。