基于信息化生產(chǎn)的回用水生產(chǎn)方法

衛(wèi)放心，喬永強，張啟龍（.山西三維集團股份有限公司，山西洪洞，04603；.中國科學(xué)院大學(xué)，北京，00049）

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基于信息化生產(chǎn)的回用水生產(chǎn)方法

衛(wèi)放心1，喬永強1，張啟龍2
（1.山西三維集團股份有限公司，山西洪洞，041603；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京，100049）

摘要：論述了化工企業(yè)中基于信息化生產(chǎn)回用水的必要性和重大意義， 概述了回用水系統(tǒng)的主要生產(chǎn)原理，并梳理了各生產(chǎn)階段涉及到的主要電子儀器儀表，同時給出了主要生產(chǎn)過程，最后展望了下一步研究問題。對于信息化回用水的生產(chǎn)與工藝設(shè)計具有一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：污水回用；；電子儀器儀表；信息化生產(chǎn)方法

0　概述

隨著現(xiàn)代化化工工業(yè)的迅猛發(fā)展，用水量和廢水量不斷增加，造成水源水量日益不足，水質(zhì)日趨惡劣。日漸嚴重的水資源危機，用傳統(tǒng)解決水源及水污染的辦法已不能適應(yīng)社會飛速發(fā)展的新形勢，回用水技術(shù)正是順應(yīng)這一形勢，逐漸顯示出其開源節(jié)流與減輕水污染的雙重功能。

水是維系化工生產(chǎn)的制約因數(shù)，我國的污水回用率一直較低，僅為發(fā)達國家的25% 左右。對污水的處理與凈化是改善環(huán)境質(zhì)量和生存條件的必要手段，近年來，國家大力倡導(dǎo)和提倡節(jié)能減排政策，由于污水處理是能源耗費的主要行業(yè)，在處理上也將花費和投出巨大。

回用水是大型化工廠必不可少的生產(chǎn)步驟，回用水系統(tǒng)是將各循環(huán)水系統(tǒng)排污水和達標生活污水經(jīng)過反滲透處理后，產(chǎn)出一級純水用于生產(chǎn)中的各循環(huán)水池，同時產(chǎn)出濃水用于消防水池用水，實現(xiàn)大型化工生產(chǎn)補給水的有效循環(huán)。

目前，得益于電子信息化生產(chǎn)與電子儀表儀器設(shè)備的迅猛發(fā)展，各種回用水的生產(chǎn)已經(jīng)逐步告別繁重的人工操作，初步實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，同時達成了單位時間內(nèi)產(chǎn)量高、生產(chǎn)周期短、各工序銜接連續(xù)性好、催化劑等生產(chǎn)原材料的用量省。

1　主要生產(chǎn)原理

回用水系統(tǒng)是將各循環(huán)水系統(tǒng)排污水與達標生活污水依次經(jīng)過絮凝沉淀、多介質(zhì)過濾、自清洗、超濾、反滲透過濾等生產(chǎn)階段，生成一級純水與膿水。

1.1絮凝沉淀生產(chǎn)原理

系統(tǒng)循環(huán)排污水中的濁度較高，含有一定量的菌藻，達標排放的生活污水中含有一定量的生物菌團，為了降低后續(xù)多介質(zhì)過濾器的運行負荷，利用絮凝沉淀機理，設(shè)置絮凝斜管沉淀池，排除水中的顆粒、懸浮物等。

循環(huán)排污水來水管道上投加絮凝劑，隨后進入穿孔式旋流絮凝池，投入殺菌劑，循環(huán)排污水通過絮凝池上下交錯的方孔，使藥劑與水混合后產(chǎn)生微絮凝提，在一定時間內(nèi)凝聚成具有良好物理性能的絮凝體，具有足夠大的力度、密度和強度，并為雜質(zhì)顆粒在沉淀澄清階段迅速沉降分離創(chuàng)造良好的條件。水流順序流出至布水槽。再通過布水槽下部的穿孔花墻均勻出水進入斜管沉淀池。水流通過斜管緩慢上升，斜管沉淀池是在平流式沉淀池的沉淀區(qū)利用傾斜的平行管分割成一些系列淺層沉淀層，被處理的和沉降的沉泥在各沉淀層中相互運行并分離。其優(yōu)點是：1）利用了層流原理，提高了沉淀池的處理能力；2）縮短了顆粒沉降距離，從而縮短了沉淀時間；3）增加了沉淀池的沉淀面積，從而提高了處理效率。絮凝雜質(zhì)在斜管上沉淀下落進入排泥斗，經(jīng)過沉淀后的水上升，通過斜管進入清水區(qū)，清水通過穿孔集水槽匯入集水總渠，最終流入原水池。

1.2多介質(zhì)過濾生產(chǎn)原理

多介質(zhì)過濾器由無煙煤和石英砂兩種介質(zhì)組成，可以除去顆粒、懸浮物和交替。當(dāng)水流流過過濾介質(zhì)的床層時，顆粒、懸浮物和膠體會附著在過濾介質(zhì)的表面。出水水質(zhì)取決于雜質(zhì)和過濾介質(zhì)的大小、表面電荷和形狀、原水組成和操作條件等。正常情況下，多介質(zhì)過濾器出水水質(zhì)可以達到懸浮物≤3~5mg/l。

1.3自清洗生產(chǎn)原理

自清洗過濾器的作用是超濾的保安過濾器，作用是將原水進行過濾，將原水中的大顆粒懸浮物節(jié)流，保護超濾裝置的安全運行，避免超濾膜元件被大顆粒物質(zhì)堵塞或者被劃傷損壞，從而提高超濾膜的使用壽命。由于電子信息化水平的發(fā)展，全自動清洗過濾器具有對原水進行過濾并對濾芯進行清洗排污的功能，且清洗排污時系統(tǒng)不間斷供水，自動化程度高，處理量大。

1.4超濾生產(chǎn)原理

超濾是一種膜分離技術(shù)，其膜為多孔性不對稱結(jié)構(gòu)。過濾過程是以膜兩側(cè)壓差為驅(qū)動力，以機械篩分原理為基礎(chǔ)的一種溶液分離過程，使用壓力通常為0.03~0.6MPa，篩分孔徑從0.005~0.1um，截留分子量為1000~500，000道爾頓左右。

超濾的運行有全流過濾（死端過濾）和錯端過濾兩種模式。全流過濾時，進水全部透過膜便面成為產(chǎn)水；而錯流過濾時，部分進水透過膜表面成為產(chǎn)水，另一部分則夾帶雜質(zhì)成為膿水。全流過濾能耗低，操作壓力低，因而運行成本更低；而錯流過濾則能處理懸浮物含量更高的液體。具體的操作形式宜根據(jù)水中的懸浮物含量來確定。當(dāng)超濾的過濾通量較低時，超濾膜的過濾負荷低，膜面形成的污染物容易被清除，因而長期通量穩(wěn)定；當(dāng)超濾的過濾通量較高時，超濾膜發(fā)生不可恢復(fù)的污堵傾向增大，清洗后的恢復(fù)濾下降，不利于保持長期通量的穩(wěn)定。因此，針對每種具體的水質(zhì)，超濾都存在一個臨界通量，在運行中應(yīng)保持通量在此臨界通量之下較為合理。

1.5反滲透過濾生產(chǎn)原理

滲透是指水（溶劑）從稀溶液一側(cè)通過半透膜向濃溶液一側(cè)自發(fā)流動的過程。半透膜只允許水（溶劑）通過，而阻止溶解固形物——鹽（溶質(zhì)）的通過。滲透壓是指森頭處于動態(tài)平衡時，半透膜兩側(cè)液位差所產(chǎn)生的壓力，是溶液的一種特性，隨溶液濃度的增加而增加大。

反滲透是指當(dāng)在濃溶液一側(cè)外加壓力，且該壓力大于滲透壓時，濃溶液中的水通過半透膜向稀溶液一側(cè)流動的過程。滲透是自發(fā)過程，而反滲透是非自發(fā)過程。

反滲透裝置是利用反滲透原理，采用先進的反滲透技術(shù)來去除水中大部分鹽分，當(dāng)進水在高壓的作用下通過膜時，一部分水沿與膜垂直的方向通過膜，而水中的離子和膠體物質(zhì)被截留在膜表面，透過膜的這一部分水即為出去離子雜質(zhì)的水，成為產(chǎn)水或滲透水；剩余的一部分水沿與膜平行的方向?qū)⒈荒そ亓舻奈镔|(zhì)帶走排除膜外，這還一部分水為濃縮了水中離子雜質(zhì)的水，成為濃水，濃水主要用于消防水池用水。

2　涉及到的主要電子儀器儀表

在絮凝沉淀、多介質(zhì)過濾、自清洗、超濾、反滲透過濾等生產(chǎn)階段主要涉及到的主要電子儀器儀表見下表1。

3　主要生產(chǎn)過程

本系統(tǒng)具有自動和手動兩種控制方式。在生產(chǎn)過程中，由循環(huán)排污水和達標排放生活污水組成的原水，經(jīng)過投加絮凝和殺菌劑后進入旋流絮凝池反應(yīng)后，通過斜板沉淀池將絮凝體沉降，再由多介質(zhì)過濾器出去部分微生物和有機體后經(jīng)自清洗過濾器超濾裝置截留水中顆粒雜質(zhì)、有機物膠體等，再通過反滲透裝置出去水中大部分離子雜質(zhì)制得一級純水送往各循環(huán)水池。

主要生產(chǎn)過程見圖1：

4　結(jié)束語

污水處理技術(shù)是制約化工生產(chǎn)與實現(xiàn)綠色生產(chǎn)的難題之一，本文系統(tǒng)總結(jié)了信息化條件下污水處理的生產(chǎn)原理，涉及到的電子儀器儀表及相關(guān)裝置設(shè)備，同時給出了主要生產(chǎn)過程。下一步應(yīng)在此基礎(chǔ)上，結(jié)合電子儀器儀表的微系統(tǒng)化與智能化，進一步優(yōu)化生產(chǎn)過程與工藝流程，完成回用水的完全自動化，實現(xiàn)進一步節(jié)能降耗。

參考文獻

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表1　各生產(chǎn)階段涉及到的主要電子儀器儀表

圖1　主要生產(chǎn)過程

AN INFORMATIZATION PRODUCTION METHODOF RECYCLING WATER

Wei Fangxin1，Qiao Yongqiang1，Zhang Qilong2
（1.Shanxi Sanwei Group Co，Ltd.，Shanxi Hongtong 041603；2.University of China Academy of Sciences，Beijing，100049，China）

Abstract：This paper demonstrates the necessity and great significance of recycled water informatization production in the chemical plants，then summarizes the main principles of recycled water production systems.Moreoverit gives the main electronic instruments involved in the various production stages and the main production processes. Finally， it looks ahead some next research issues of recycled water production，which can be used for reference to the informatization production and technology design of recycled water.

Keywords：sewage recycling；electronic instruments；informatization production method