水處理系統在水刺技術中的研究和應用

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別于傳統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纖網進行連續噴射，在高壓水針的連續作用下使纖網中纖維運動、位移而重新排列和相互纏結，使纖網在得以加固而獲得一定強力而形成非織造布。水刺法非織造布技術在非織造布技術中起步晚但發展迅速，已經成為增長速度最快的工藝方法之一。水刺法非織造布生產線的用水量很大，一般一條3.5m的生產線的用水量達到200m3/h,水刺工藝中用水對水的質量又有較高的要求，一般水刺生產線中對水源的用水指標為：細菌＜1000個/mL,無藻類和霉菌，不含任何化學腐蝕劑；殺菌處理必須控制生物體（細菌、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，鑒于水刺生產線中對水源的品質要求比較高，對補給水和經高壓水刺后的水都必須進行必要的處理后才能進入水刺系統進行使用。另外對水刺后的水進行循環使用，也大大降低了生產線中的用水成本，降低噸布的能耗指標。

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充的新水和經水刺后的水需要經氣浮過濾機、砂過濾機、金屬過濾機、單袋過濾機等過濾設備過濾后進入清水箱后經高壓供水系統增壓后供給水刺機使用。根據不用產品方向，可以選擇不同的水處理配置，方能達到節能降耗的目的。下面就3.5m交叉線為例探討一線水處理系統的配置和應用。3.5m半交叉水刺生產線中一般配置1個起網水刺頭和7個水刺頭，壓力配置推薦如下表一所示：

表一

7個水刺頭的總流量為（360+450X2+500X2+550X2）X60/1000=187.2m3/h，再加上起網泵的流量，一條3.5m半交叉水刺生產線每小時需要處理的水量約為200m3。根據需處理的水量，推薦水刺水處理系統的配置如下：平流氣浮過濾機+砂過濾機X4+金屬過濾機X10+單袋過濾機X30。下面就各個過濾機的結構和原理進行介紹：

一、過濾機的結構和原理

（一）平流氣浮過濾機的原理及特征

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，在驟然減壓時釋放出無數微細氣泡與經過混合反應后的水中雜質粘附在一起，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，從而使污染物質得以從廢水中分離出來，達到凈化效果。加入混凝劑的廢水和溶氣罐高壓輸出的溶氣水同時在氣浮池內反應凝聚，從原始膠體凝聚成絮凝體的過程就是該機的工作過程，整個反應原理為藥劑擴散、混凝水解、雜質膠體脫穩膠體聚集，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。沉渣用刮渣機定時刮排，經過反應浮選后的排放水從集水槽內自動流出。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量提高3~5倍，反應池中停留時間縮短70~85%，占地面積小，可減少60~75%，操作簡單，廢渣排放方便，泥渣體積減少50~80%，

造價低，混凝劑的投加量少，可以隨意開停，管理方便。

（二）砂過濾機的原理及主要結構

砂過濾機是主要用作循環水系統當原水懸浮物含量大于20毫克/升時的預處理設備，過濾水中的懸浮物，過濾機的機體是06Cr19Ni10，直徑2800mm，過濾能力60m3/h/只，過濾器的濾料是石英砂，砂子的粒徑規格采用0.8~1.2毫米，濾料層高為1200毫米，其工作狀態均為壓力式，最大工作壓力0.6MPa。濾速一般為8~10米/小時，運行周期視運行工況而定，用清水進行發沖洗。反沖洗過程如下：

1.反沖洗氣洗：把砂濾器進水閥，出水閥關閉，打開進氣閥，反沖洗出水閥，排氣閥，再把風機打開進行氣洗，氣洗時間為10-20分鐘。然后先關閉風機，再關閉進氣閥。2、反沖洗水洗：先打開砂濾器反沖洗出水閥，反沖洗進水閥，排氣閥，再打開反洗水泵氣動閥，反洗水泵，開始反沖洗。反沖水洗時間為3-5分鐘。觀察反沖出水水質透明度，如果透明度不高，適當延長反沖水洗時間。然后關閉反洗水泵，等待3-5秒后關閉反沖洗氣動閥。

2.反沖洗正洗：打開進水閥，下排閥，進入正洗，反沖正洗時間為15-30秒，然后關閉下排閥，打開出水閥進入正常運行狀態。4、為了保證水刺線正常運行，反沖時應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致砂濾泵停止運行從而使清水箱液位過低高壓泵停止運行。

砂過濾機的結構如圖三所示：

圖三

（三）金屬過濾機的特點和主要結構

金屬過濾機是對經砂過濾后的水作進一步的精細過濾，為達到滿足水刺機所需要的水質要求做準備，并將過濾后的水送往單袋過濾機。金屬過濾機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）單袋過濾機的特點和主要結構

單袋過濾機是將經過金屬過濾機處理過的水進一步精細過濾，達到滿足水刺機所需水質的要求，并將過濾后的水送往清水箱。單袋式過濾機的處理水量25m3/h/只，過濾精度≤5μm，設計壓力10bar，給水壓力約3bar，單袋式過濾機可以分兩級過濾，每只單袋過濾機進出口均設有閥門進行開啟和關閉，便于在生產過程中在不停機的情況下對濾袋進行清洗。單袋過濾機的不銹鋼濾筒尺寸內徑：φ170mm，高度710mm，厚度1.5mm，采用不銹鋼板上沖圓孔結構（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、水處理系統的原理和平面布局及特點

水刺頭噴射后的水在負壓抽吸風機的作用下在氣水分離器中經高速旋轉進行離心分離，空氣通過離心風機排出室外，水通過排污泵輸送至平流氣浮過濾機等水處理系統進行處理后循環使用。

圖四

圖四是3.5米水刺生產線水處理系統設備布局圖，從圖中可以看出水處理設備占地面積比較大，一條3.5m水刺線水處理設備占地面積在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，性價比較高。

三、結語

水處理系統配置在水刺技術中是一個復雜的工程，在選用水處理設備前，首先要了解當地的水源水質，若是能滿足水處理系統的允許范圍，可以直接選用上面推薦的水處理系統，若水質硬度超過一定數值時（在水刺過程中，由于多種因素可能造成水溫達到90℃時，水很容易在水刺頭的水針板針孔內結垢，導致水針板堵塞），則需要配置軟水系統，對原水進行處處理。在科學發展觀的基礎上，節約能源的大形勢是勢在必行的，用戶可以選配配置廢水回收系統，對水刺的飛濺水和砂過濾的反沖洗水進行收集和處理，處理后再經平流氣浮過濾機等一系列處理措施，基本上可以實現廢水“零”排放，達到節約能源的目的。

另外用戶還可以根據產品方向和產品幅寬等系列參數調整水刺機結構和配置不同數量的水刺頭，水處理系統的處理能力也有所不同，根據處理能力來調整水處理系統的配置，達到最節能的目的，提高產品的市場競爭力。