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，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，周圍環境溫度5-38℃。當溫度高于35℃時，應加強通風措施來降低環境溫度。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

PH值調節裝置根據水質需求進行添加。

堿性調節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軟化水系統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（進入下一工藝環節）。

臭氧制備區域，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。