智能制造提升純凈水利用率研究

黃宏連　高安平　吳志東　金永生　李希峰

摘要：在推行智能制造過程中，為提升純凈水資源利用率，節(jié)約用水，提升智能工廠的整體能源利用率，針對純凈水鈣鎂離子含量高、微生物易滋生的特點，設計了純凈水配置工藝流程和標準，從而規(guī)范水處理的選型配置，經工廠實踐表明，該設計方案方便可行，工藝制備純凈水已達到配料工藝用水標準。

關鍵詞：純凈水；水處理工藝；工藝標準

我國的“水”存在兩大主要問題：一是水資源短缺，二是水污染嚴重，特別是制造行業(yè)的需水量越來越多，地下水、地表水、自來水廠的水無法滿足工廠工藝用水，因此為了規(guī)范工廠純凈水處理的選型配置，完善工廠的生產控制措施，本文重點對純凈水的處理工藝標準作了研究。

一、純凈水處理工藝系統(tǒng)原理

利用反滲透法（當把相同體積的稀溶液和濃液分別置于一容器的兩側，中間用半透膜阻隔，稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜，向濃溶液側流動，濃溶液側的液面會比稀溶液的液面高出一定高度，形成一個壓力差，達到滲透平衡狀態(tài)，此種壓力差即為滲透壓。若在濃溶液側施加一個大于滲透壓的壓力時，濃溶液中的溶劑會向稀溶液流動，此種溶劑的流動方向與原來滲透的方向相反，這一過程稱為反滲透。）制造出來的高品質水，采用高分子材料制成的反滲透膜，在高壓情況下可以截留水分子以外的所有雜質，它利用孔徑為0.0001微米的反滲透膜對水進行過濾，即將水壓通過該膜，顆粒直徑大于此孔徑的各種離子、分子及顆粒物均被阻于膜的一側，從而得到純凈的反滲透水（即純凈水、配料用水）。

二、工藝流程

（見圖1）

三、工藝流程及標準說明

在工藝流程圖的基礎之上，結合凈化原理，進一步詳細說明每個工藝流程及標準，具體說明如下：

（一）反滲透供水

進入反滲透的用水必須是經過精密過濾器（過濾精度為5μm）過濾，然后再進行反滲透工藝處理。

（二）反滲透過濾

純凈水制備要求使用雙級反滲透工藝，反滲透膜使用醋酸纖維素膜或芳香聚酰胺復合膜，周圍環(huán)境溫度5-38℃。當溫度高于35℃時，應加強通風措施來降低環(huán)境溫度。裝置不得長時間停運，每天至少運行2小時，如準備停機72小時以上，應用化學清洗系統(tǒng)向組件內沖裝濃度為0.2%的亞硫酸氫鈉溶液以實施保護。

反滲透裝置每次開機都應在進水壓力小于0.5MPa條件下沖洗5-10分鐘。

（三）一級二級間PH值調節(jié)

PH值調節(jié)裝置根據(jù)水質需求進行添加。

堿性調節(jié)劑要求使用食品級氫氧化鈉（如使用碳酸氫鈉，則因碳酸氫鈉是弱堿，調節(jié)酸度使用量偏大，容易使水中鹽份大量增多而導致電導率不合格），酸性調節(jié)劑要求使用食品級檸檬酸。添加方式采用在線自動添加。

PH值調節(jié)裝置放在一級和二級之間。

（四）純凈水儲存

純凈水儲存罐大小可根據(jù)軟化水系統(tǒng)處理能力和工廠用水量進行匹配安裝。純凈水常溫存放不得超過1周，使用前按照使用用途所需的水質標準進行檢測，合格方可投入使用。

純凈水罐可當工廠停產大拆洗時進行手工清洗，也可根據(jù)目測檢查潔凈度情況（水面是否有不潔漂浮物、罐底是否有沉淀、罐壁是否光潔、罐壁是否有“發(fā)粘”感覺）和微生物檢測情況制定必要的月、季度或半年的手工清洗計劃執(zhí)行清洗。

（五）紫外線殺菌

a、采用過流式殺菌，使用254nm紫外線對水進行消毒、殺菌；

b、紫外線消毒設備配置標準：紫外線有效劑量≥40mJ/cm；

說明：采用浸沒式殺菌方式紫外燈管有可能由于意外情況發(fā)生破裂，另外長時間處理，燈管表面會被水中藻類等污染物覆蓋，將嚴重影響紫外線透出，故采用流過式殺菌方式。

（六）臭氧殺菌

采用臭氧發(fā)生器或臭氧水生成機制備臭氧進行殺菌，添加位置為純凈水儲罐。

消毒要求：臭氧與水接觸時間≥12min，水中臭氧濃度≥0.3mg/L，臭氧消毒后的水在使用前檢測水中臭氧殘留量≤0.02mg/L方可使用（進入下一工藝環(huán)節(jié)）。

臭氧制備區(qū)域，在人呼吸帶（距地面1.2m-1.5m），臭氧濃度應≤0.16mg/m。

四、總結

純凈水有鈣鎂離子含量高、微生物易滋生的特性，工廠用純凈水做配料使用，而本文重點對純凈水的處理工藝標準作了研究。