水處理系統(tǒng)在水刺技術(shù)中的研究和應(yīng)用

趙艷利

( 恒天重工股份有限公司，河南 鄭州 450053 )

非織造布是一種有區(qū)別于傳統(tǒng)紡織品和紙類的新型纖維材料，俗稱無紡布、不織布。水刺法非織造布工藝是通過高壓水流對(duì)纖網(wǎng)進(jìn)行連續(xù)噴射，在高壓水針的連續(xù)作用下使纖網(wǎng)中纖維運(yùn)動(dòng)、位移而重新排列和相互纏結(jié)，使纖網(wǎng)在得以加固而獲得一定強(qiáng)力而形成非織造布。水刺法非織造布技術(shù)在非織造布技術(shù)中起步晚但發(fā)展迅速，已經(jīng)成為增長(zhǎng)速度最快的工藝方法之一。水刺法非織造布生產(chǎn)線的用水量很大，一般一條3.5m的生產(chǎn)線的用水量達(dá)到200m3/h,水刺工藝中用水對(duì)水的質(zhì)量又有較高的要求，一般水刺生產(chǎn)線中對(duì)水源的用水指標(biāo)為：細(xì)菌＜1000個(gè)/mL,無藻類和霉菌，不含任何化學(xué)腐蝕劑；殺菌處理必須控制生物體（細(xì)菌、霉菌、藻類等）；濁度＜2NTU,固體顆粒＜2mg/L,最后過濾精度＜10μm,總硬度＜210mg/L,PH值=6.5~7.5，氯化物＜100mg/L,鐵＜0.10mg/L，硫酸鹽＜250mg/L,錳＜0.050mg/L，鑒于水刺生產(chǎn)線中對(duì)水源的品質(zhì)要求比較高，對(duì)補(bǔ)給水和經(jīng)高壓水刺后的水都必須進(jìn)行必要的處理后才能進(jìn)入水刺系統(tǒng)進(jìn)行使用。另外對(duì)水刺后的水進(jìn)行循環(huán)使用，也大大降低了生產(chǎn)線中的用水成本，降低噸布的能耗指標(biāo)。

水刺水處理工藝流程如圖一所示：

圖一

從圖一中可以看出補(bǔ)充的新水和經(jīng)水刺后的水需要經(jīng)氣浮過濾機(jī)、砂過濾機(jī)、金屬過濾機(jī)、單袋過濾機(jī)等過濾設(shè)備過濾后進(jìn)入清水箱后經(jīng)高壓供水系統(tǒng)增壓后供給水刺機(jī)使用。根據(jù)不用產(chǎn)品方向，可以選擇不同的水處理配置，方能達(dá)到節(jié)能降耗的目的。下面就3.5m交叉線為例探討一線水處理系統(tǒng)的配置和應(yīng)用。3.5m半交叉水刺生產(chǎn)線中一般配置1個(gè)起網(wǎng)水刺頭和7個(gè)水刺頭，壓力配置推薦如下表一所示：

表一

7個(gè)水刺頭的總流量為（360+450X2+500X2+550X2）X60/1000=187.2m3/h，再加上起網(wǎng)泵的流量，一條3.5m半交叉水刺生產(chǎn)線每小時(shí)需要處理的水量約為200m3。根據(jù)需處理的水量，推薦水刺水處理系統(tǒng)的配置如下：平流氣浮過濾機(jī)+砂過濾機(jī)X4+金屬過濾機(jī)X10+單袋過濾機(jī)X30。下面就各個(gè)過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行介紹：

一、過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理

（一）平流氣浮過濾機(jī)的原理及特征

氣浮法凈水是在高壓情況下，使水溶入大量的氣體為工作液體，在驟然減壓時(shí)釋放出無數(shù)微細(xì)氣泡與經(jīng)過混合反應(yīng)后的水中雜質(zhì)粘附在一起，使其絮體的比重小于1，從而附于液面上，形成泡沫（即氣、水、顆粒）三相混合體，從而使污染物質(zhì)得以從廢水中分離出來，達(dá)到凈化效果。加入混凝劑的廢水和溶氣罐高壓輸出的溶氣水同時(shí)在氣浮池內(nèi)反應(yīng)凝聚，從原始膠體凝聚成絮凝體的過程就是該機(jī)的工作過程，整個(gè)反應(yīng)原理為藥劑擴(kuò)散、混凝水解、雜質(zhì)膠體脫穩(wěn)膠體聚集，微絮粒碰聚。使膠體顆粒徑從0.001微米凝聚成2毫米絮凝體迅速上浮。沉渣用刮渣機(jī)定時(shí)刮排，經(jīng)過反應(yīng)浮選后的排放水從集水槽內(nèi)自動(dòng)流出。200m3/h的氣浮處理能力需要的氣浮池體大小為5mX13.5mX2.5m，原理圖如圖二所示：

圖二

氣浮法水處理法比一般沉淀池單位面積產(chǎn)量提高3~5倍，反應(yīng)池中停留時(shí)間縮短70~85%，占地面積小，可減少60~75%，操作簡(jiǎn)單，廢渣排放方便，泥渣體積減少50~80%，

造價(jià)低，混凝劑的投加量少，可以隨意開停，管理方便。

（二）砂過濾機(jī)的原理及主要結(jié)構(gòu)

砂過濾機(jī)是主要用作循環(huán)水系統(tǒng)當(dāng)原水懸浮物含量大于20毫克/升時(shí)的預(yù)處理設(shè)備，過濾水中的懸浮物，過濾機(jī)的機(jī)體是06Cr19Ni10，直徑2800mm，過濾能力60m3/h/只，過濾器的濾料是石英砂，砂子的粒徑規(guī)格采用0.8~1.2毫米，濾料層高為1200毫米，其工作狀態(tài)均為壓力式，最大工作壓力0.6MPa。濾速一般為8~10米/小時(shí)，運(yùn)行周期視運(yùn)行工況而定，用清水進(jìn)行發(fā)沖洗。反沖洗過程如下：

1.反沖洗氣洗：把砂濾器進(jìn)水閥，出水閥關(guān)閉，打開進(jìn)氣閥，反沖洗出水閥，排氣閥，再把風(fēng)機(jī)打開進(jìn)行氣洗，氣洗時(shí)間為10-20分鐘。然后先關(guān)閉風(fēng)機(jī)，再關(guān)閉進(jìn)氣閥。2、反沖洗水洗：先打開砂濾器反沖洗出水閥，反沖洗進(jìn)水閥，排氣閥，再打開反洗水泵氣動(dòng)閥，反洗水泵，開始反沖洗。反沖水洗時(shí)間為3-5分鐘。觀察反沖出水水質(zhì)透明度，如果透明度不高，適當(dāng)延長(zhǎng)反沖水洗時(shí)間。然后關(guān)閉反洗水泵，等待3-5秒后關(guān)閉反沖洗氣動(dòng)閥。

2.反沖洗正洗：打開進(jìn)水閥，下排閥，進(jìn)入正洗，反沖正洗時(shí)間為15-30秒，然后關(guān)閉下排閥，打開出水閥進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。4、為了保證水刺線正常運(yùn)行，反沖時(shí)應(yīng)注意反沖水洗必須觀察中間水箱液位情況，防止中間水箱液位過低導(dǎo)致砂濾泵停止運(yùn)行從而使清水箱液位過低高壓泵停止運(yùn)行。

砂過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖三所示：

圖三

（三）金屬過濾機(jī)的特點(diǎn)和主要結(jié)構(gòu)

金屬過濾機(jī)是對(duì)經(jīng)砂過濾后的水作進(jìn)一步的精細(xì)過濾，為達(dá)到滿足水刺機(jī)所需要的水質(zhì)要求做準(zhǔn)備，并將過濾后的水送往單袋過濾機(jī)。金屬過濾機(jī)的處理水量的能力是40m3/h/只，過濾精度≤20μm，工作壓力6bar，濾筒尺寸：外徑φ159mm，高度約1200mm，厚度3mm，濾芯尺寸：φ102mm，高度約1000mm，材料：SUS316不銹鋼，濾芯精度25μm 。

（四）單袋過濾機(jī)的特點(diǎn)和主要結(jié)構(gòu)

單袋過濾機(jī)是將經(jīng)過金屬過濾機(jī)處理過的水進(jìn)一步精細(xì)過濾，達(dá)到滿足水刺機(jī)所需水質(zhì)的要求，并將過濾后的水送往清水箱。單袋式過濾機(jī)的處理水量25m3/h/只，過濾精度≤5μm，設(shè)計(jì)壓力10bar，給水壓力約3bar，單袋式過濾機(jī)可以分兩級(jí)過濾，每只單袋過濾機(jī)進(jìn)出口均設(shè)有閥門進(jìn)行開啟和關(guān)閉，便于在生產(chǎn)過程中在不停機(jī)的情況下對(duì)濾袋進(jìn)行清洗。單袋過濾機(jī)的不銹鋼濾筒尺寸內(nèi)徑：φ170mm，高度710mm，厚度1.5mm，采用不銹鋼板上沖圓孔結(jié)構(gòu)（孔徑φ5mm），要求不銹鋼濾筒上部帶法蘭，法蘭下裝O型密封圈，材料丁晴橡膠。濾袋尺寸：濾袋外徑φ168mm，高度約810mm，密封口外徑φ182mm，濾袋材料為針刺氈聚丙烯，濾袋口處密封材料為PP。

二、水處理系統(tǒng)的原理和平面布局及特點(diǎn)

水刺頭噴射后的水在負(fù)壓抽吸風(fēng)機(jī)的作用下在氣水分離器中經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行離心分離，空氣通過離心風(fēng)機(jī)排出室外，水通過排污泵輸送至平流氣浮過濾機(jī)等水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理后循環(huán)使用。

圖四

圖四是3.5米水刺生產(chǎn)線水處理系統(tǒng)設(shè)備布局圖，從圖中可以看出水處理設(shè)備占地面積比較大，一條3.5m水刺線水處理設(shè)備占地面積在500m2左右，占了一條水刺線廠房的大概1/5，但是成本低，效率高，性價(jià)比較高。

三、結(jié)語

水處理系統(tǒng)配置在水刺技術(shù)中是一個(gè)復(fù)雜的工程，在選用水處理設(shè)備前，首先要了解當(dāng)?shù)氐乃此|(zhì)，若是能滿足水處理系統(tǒng)的允許范圍，可以直接選用上面推薦的水處理系統(tǒng)，若水質(zhì)硬度超過一定數(shù)值時(shí)（在水刺過程中，由于多種因素可能造成水溫達(dá)到90℃時(shí)，水很容易在水刺頭的水針板針孔內(nèi)結(jié)垢，導(dǎo)致水針板堵塞），則需要配置軟水系統(tǒng)，對(duì)原水進(jìn)行處處理。在科學(xué)發(fā)展觀的基礎(chǔ)上，節(jié)約能源的大形勢(shì)是勢(shì)在必行的，用戶可以選配配置廢水回收系統(tǒng)，對(duì)水刺的飛濺水和砂過濾的反沖洗水進(jìn)行收集和處理，處理后再經(jīng)平流氣浮過濾機(jī)等一系列處理措施，基本上可以實(shí)現(xiàn)廢水“零”排放，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

另外用戶還可以根據(jù)產(chǎn)品方向和產(chǎn)品幅寬等系列參數(shù)調(diào)整水刺機(jī)結(jié)構(gòu)和配置不同數(shù)量的水刺頭，水處理系統(tǒng)的處理能力也有所不同，根據(jù)處理能力來調(diào)整水處理系統(tǒng)的配置，達(dá)到最節(jié)能的目的，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。