淺談新技術與新材料在環保設備中的應用

盧 燕

（佛山市順德區阿波羅環保器材有限公司， 廣東 佛山 528399）

0 引言

凈水設備作為當前污水處理，或家庭飲用水健康質量保障的核心元素，具有十分重要的價值。而在社會各界更加健康、更加安全的應用水環境下，如何提升飲用水的質量是飲水設備關注的重點問題[1]。實踐經驗證明，通過應用可靠、有效的新技術和材料，能在一定程度上提升凈水設備的效能輸出。 據此，文章的探究方向具有一定實用價值。

1 環保凈水設備應用新技術和新材料的價值及思路

1.1 環保凈水設備新技術和材料應用價值

匯總當前新型技術、 新型材料的應用領域和效果可以看出，在一定程度上提升了凈水設備的運行效果，如基于麥飯石凈化技術的凈水設備， 能有效降低漂白粉余氯含量，且時間長達1～3 個月[2]。 具體而言：一是能夠提升凈水設備的污水凈化效果， 如基于紫外線水處理技術的凈水設備，能夠有效降低污水中的藻類、霉菌、細菌等，且不會對水產生二次污染。 或膜分離技術能夠有效降低污水細菌含量；二是能夠提升設備的可靠性，如新型環保材料的應用，能夠避免受到腐蝕等，繼而提升凈水設備運用的持久性；三是能為凈水設備的換代升級奠定基礎，即通過成本更低、更加環保、更加健康的新材料或技術，能夠進一步提升凈水設備的水處理效果， 提升其社會效益和經濟價值；四能推動新技術和新材料的快速發展，環保凈水設備作為現代城市水處理和家庭潔凈飲用水的基本保障，在發展過程中會結合現行國家標準、人們實際需求，對技術和材料提出新的要求， 而這便會在一定程度上反向推動新技術和材料深化發展。

1.2 環保凈水設備新技術和材料應用思路

眾所周知， 應用思路能夠保障新技術和新材料在凈水設備中的應用效果， 因此相關技術人員或廠家應對其予以一定重視：一是要有以規范為中心的應用思路，即要圍繞國家標準、要求等內容，嚴格落實應用方向、規則等，如GB 34914—2021 凈水機水效限定值及水效等級、GB/T 19249—2017 反滲透水處理設備等； 二是要有可持續應用思路， 要圍繞凈水設備的限定壽命， 應用新技術和材料，以有效提升設備的性價比；三是要有不斷總結、革新的思路，要結合凈水設備各項反饋數據和實踐經驗，總結新材料的應用方式，或新技術的結合措施，以最大限度的發揮新技術和新材料的應用效果； 四要有結合實際的應用思路，即要依據客戶或地方實際需求，配置新技術和新材料，以有效降低不必要成本。

2 新技術和新材料的凈水環保設備中的應用

2.1 新技術探析

目前在凈水設備技術應用上，主要可以分為三類：①物理類，其技術主要有ro 反滲透、電解法、揮發以及離心法等；②有機化學措施，其主要包含電滲析法、電滲析法換置等；③厭氧或有氧生物處理[3]。 而基于現行新技術的表現看，其宏觀上主要體現為更加智能，為微觀上更加可靠， 以下就簡要分析宏觀智慧處理技術和脈沖共振微觀新技術。

2.1.1 智能自動化技術

（1）原理。 結合現行凈水處理設備的物質資源、人力資源等要素， 凈水設備的智能自動化技術主要指是結合通過感應探頭、流量監測等方式，動態監控凈水相關設備運行狀態，如基于相關標準、設備參數等，控制凈水設備凈化程度、排放標準等。 具體而言，智能自動化凈水設備通過在各個節點設置相應物理感應、光學感應等設備，然后利用物聯設備、信息設備傳輸相關信息，然后數據分析中會依據事先設定的凈水處理參數， 自動調整設備物料投入或水量排放等[4]。

（2）構成。 自動一體凈水設備通具有一定復雜性，以下就簡要介紹石英過濾器構成：①水過濾設備。主要是將由旋轉嘴進入的污水，用砂床凈化污染水，在完成初步處理后，由出水口排出處理水[5]；②出砂循環。在砂床往下作業過程中， 砂洗砂機會及時處理臟砂使其保持相應的潔凈，然后處理的臟砂會再次回到砂床；③壓縮空氣系統軟件。空氣壓縮機會結合系統控制，有序將空氣輸入到儲罐中， 然后空氣有序作用提砂管底， 其中在推動力的作用下，水和臟砂等要素會在摩擦力的作用下，逐漸分離出臟漂浮物。然后渾濁水，將會從立管中排出；④洗砂機。沙子會在提砂管中上下移動，在移動的過程中會經過反向過濾水。其中過濾水的驅動力主要源自沖砂水與過濾水的水位差；⑤自動控制系統及監控系統。 其主自動控制參數，如砂循環系統容積、進水量以及壓縮空氣壓力等。 同時，依據監控系統檢測并保障整個運行過程有序、流暢[6]。

2.1.2 脈沖共振凈水技術

本技術作為一種創新技術，其構成主要如圖1 所示。其運行原理主要為：處理水由進水口8 進入設備，然后在7 轉化裝置處理下，被霧化為相關水分子。 這些元素會在水霧化缸中做水霧化缸中進行布朗運動， 在強類的運動力驅動下，水分子會快速向4 空氣壓力缸運動，同時其在移動過程中會接觸空氣并與其進行碰撞運動。 在相互作用力其的影響下，4 號空氣壓力缸會出現壓力差，然后進行相關的脈沖振動。同時，隨著空氣和水分子的強烈運動壓力會逐漸變化，在此過程中11 號空氣器會依據9 號檢測設備獲取4 號壓力缸與5 號壓力缸的數據， 并結合其對比數據，控制2 號霧化缸與3 號霧化缸的霧化情況，調整7 號霧化設備與6 號霧化設備的運行效率， 以保障4號與5 號壓力缸的數據，讓其脈沖振動頻率相似；在運行一定時間后，在9 號壓力檢測設備的壓力開始達到10 號恒壓閥門時，11 號控制器結合9 號設備所反饋的數據，啟動14 號離心機，并打開1 號壓力閥，水分子會由12 進水口，進入到1 號缸體中，在這種情況下，23 號出水口同4號和5 號空氣壓力缸會同步壓力，并進行同頻運動，然后在離心力的作用下，以順時針或逆時針的方式，進入到1號共振缸內。同時，中央處理器會控制19 號轉輪、18 號電機，20 號離心管和14 號離心設備會形成強烈的離心力。在此基礎上，會快速分離水分子中的雜質，同時完成分離的水分子會進入到15 號沉淀池中， 其中16 號為廢水出口，17 號為清水出口。

圖1 脈沖共振凈水技術流程構成圖

2.2 新材料的運用

新材料同樣也可以分為微觀材料和宏觀材料， 其中微觀材料主要指是高分子有機材料和金屬材料， 而宏觀材料主要是指應用到具體設備材料，具體而言：

2.2.1 宏觀層面的新材料的應用

（1）高分子有機材料。 第一，PTFE（聚四氟乙烯——改良）。 PTFE 纖維作為質量較好、運用范圍較廣的纖維，其擁有非常高的耐化學性[7]。 從其運行領域看：①其能夠被作為過濾材料進行直接使用， 或作為過濾材料的一種補充； ②其通過結合其懸浮狀乳液可提升過濾材料的過濾效果，讓其擁有更優的過濾性能；第二，PPS（聚苯硫醚纖維）。本材料作為合成纖維，其擁有較為簡單的結果，擁有較好的穩定性和耐高溫性。同時，本纖維還擁有極高的阻燃特性， 能夠有效提升凈水管道等設備的穩定性和持久效果；第三，P84 聚酰亞胺纖維。 本材料擁有非常高的性能，能在較高的溫度環境下作業。 同時，其相較于玻璃纖維，擁有較高的脈沖承受能力。

（2）新型金屬材料。 由于本材料擁有較高的鉬含量，因此其的耐腐蝕性非常高， 是一種較為高級的的奧氏體不銹鋼。 其能夠應用于需要人工不斷電焊補漏的布袋除塵器，究其原因該設備會經常受到廢水造漿的侵蝕，而出現腐蝕的情況，而將本材料應用到該處，能夠有效提升設備的整體運行壽命，保障設備運作時間和空間的有效性。

2.2.2 微觀層面材料的應用

（1）應用于泵的新材料。 在環保凈水設備體系中，泵的損失基本是其葉片在運行過程中， 會受到腐蝕腐蝕和磨損，而這就會影響泵的運行壽命。 目前，在大型凈水設備泵機葉片材料保護體重， 一般會應用搪瓷保護層金屬修補劑進行處理，然而由于其缺乏一定耐水性和韌性，因此具有一定不足。 而新型材料端羥基聚丁二烯（HTPB）作為涂層覆蓋材料之一，混合配比環氧樹脂，同時再加入陶瓷微珠耐磨填料，充分調勻后涂到表面，能有效改善這些不足，會使泵機葉片得到更好的保護，從而延長了泵機的使用周期。

（2）應用于管道中的新材料。 目前，凈水設備系統的管道主要使用PVC－U、PE、PP 等不同材質的管道進行安裝，考慮到要滿足大直徑的要求，會選擇在塑料管外部纏繞金屬絲等方式；但如果對于給排水管的直徑要求不高，是屬于中小直徑的，則選用雙壁波紋管的情況較多。

（3）應用新材料過濾器。水處理設備中應用的新型纖維過濾器，能提高過濾器的負荷能力以及過濾能效，相比于傳統的砂過濾器有了更好的過濾性能， 因此其的應用范圍也較廣。以凈水設備濾芯新材料為例，其應用主要包含以下幾個方面：一是陶瓷濾芯，其主要原理為陶瓷材料的小孔徑將泥沙、碎屑和細菌過濾掉。同時其表面的附著的銀離子還有殺菌的作用， 需注意雖然陶瓷濾芯材料表面清洗難度較小， 但由于其內部有活性炭填充材料在吸附一定量后，會被堵塞，而一旦堵塞，那么必然會降低整個濾芯的吸附效果。二是納濾膜（NF）濾芯，這種濾芯面帶有負電荷，能夠截留水中二價以上的陽離子，保留一價的離子（如納離子、鉀離子），所以這種濾芯能夠保留水中部分礦物質元素。 三是反滲透膜（RO）濾芯，其主要原理為濃度高的一側施加足夠的壓力， 使水反向流入膜的另一側。而結合反滲透膜具作用，其能夠能夠截留大于0.0001μm（即0.1nm）的物質。 四是PP 棉濾芯，這種凈水器濾芯原料為聚丙烯（無毒無味，低成本、耐高壓、耐腐蝕、流量大），其能夠有效過濾污水中的膠體、泥沙以及鐵銹等。需注意，這種濾芯的使用壽命一般為3-6 個月。五是超濾膜濾芯，這種新材料主要由無機膜或有機膜構成，其中后者主要陶瓷膜構成。 而后者主要由中空纖維膜構成。 事實上，超濾膜濾芯孔徑為0.01～0.02μm，能夠有效過濾水中的大分子有機物、細菌微生物等。 同時，由于超濾膜一般位于濾芯組件的第三級，因前方設備能夠分擔一定壓力，因此使用壽命一般在1～2 年。

3 結束語

綜上所述，在目前各界對環保設備的高標準、要求環境下，相關環保設備企業應結合最新技術、最新設備，以成本、質量等要素為中心，不斷革新環保設備的運行效率和質量，并動態改進材料的應用方式，以有力推動環保設備的深化與現代發展。其中，凈水設備作為一種現代家用和相關水處理廠的核心設備，擁有十分重要的作用，相關廠家或技術人員應全面關注其新技術、 新材料的應用理念和方式，并圍繞當前最新水排放標準，調整凈水設備的凈化效果。據此，文章分析了新技術與新材料在環保設備中的應用，具有一定參考價值。