基于信息化生产的回用水生产方法

卫放心，乔永强，张启龙（.山西三维集团股份有限公司，山西洪洞，04603；.中国科学院大学，北京，00049）



基于信息化生产的回用水生产方法

卫放心1，乔永强1，张启龙2
（1.山西三维集团股份有限公司，山西洪洞，041603；2.中国科学院大学，北京，100049）

摘要：论述了化工企业中基于信息化生产回用水的必要性和重大意义， 概述了回用水系统的主要生产原理，并梳理了各生产阶段涉及到的主要电子仪器仪表，同时给出了主要生产过程，最后展望了下一步研究问题。对于信息化回用水的生产与工艺设计具有一定的借鉴。

关键词：污水回用；；电子仪器仪表；信息化生产方法

0　概述

随着现代化化工工业的迅猛发展，用水量和废水量不断增加，造成水源水量日益不足，水质日趋恶劣。日渐严重的水资源危机，用传统解决水源及水污染的办法已不能适应社会飞速发展的新形势，回用水技术正是顺应这一形势，逐渐显示出其开源节流与减轻水污染的双重功能。

水是维系化工生产的制约因数，我国的污水回用率一直较低，仅为发达国家的25% 左右。对污水的处理与净化是改善环境质量和生存条件的必要手段，近年来，国家大力倡导和提倡节能减排政策，由于污水处理是能源耗费的主要行业，在处理上也将花费和投出巨大。

回用水是大型化工厂必不可少的生产步骤，回用水系统是将各循环水系统排污水和达标生活污水经过反渗透处理后，产出一级纯水用于生产中的各循环水池，同时产出浓水用于消防水池用水，实现大型化工生产补给水的有效循环。

目前，得益于电子信息化生产与电子仪表仪器设备的迅猛发展，各种回用水的生产已经逐步告别繁重的人工操作，初步实现了自动化生产，同时达成了单位时间内产量高、生产周期短、各工序衔接连续性好、催化剂等生产原材料的用量省。

1　主要生产原理

回用水系统是将各循环水系统排污水与达标生活污水依次经过絮凝沉淀、多介质过滤、自清洗、超滤、反渗透过滤等生产阶段，生成一级纯水与脓水。

1.1絮凝沉淀生产原理

系统循环排污水中的浊度较高，含有一定量的菌藻，达标排放的生活污水中含有一定量的生物菌团，为了降低后续多介质过滤器的运行负荷，利用絮凝沉淀机理，设置絮凝斜管沉淀池，排除水中的颗粒、悬浮物等。

循环排污水来水管道上投加絮凝剂，随后进入穿孔式旋流絮凝池，投入杀菌剂，循环排污水通过絮凝池上下交错的方孔，使药剂与水混合后产生微絮凝提，在一定时间内凝聚成具有良好物理性能的絮凝体，具有足够大的力度、密度和强度，并为杂质颗粒在沉淀澄清阶段迅速沉降分离创造良好的条件。水流顺序流出至布水槽。再通过布水槽下部的穿孔花墙均匀出水进入斜管沉淀池。水流通过斜管缓慢上升，斜管沉淀池是在平流式沉淀池的沉淀区利用倾斜的平行管分割成一些系列浅层沉淀层，被处理的和沉降的沉泥在各沉淀层中相互运行并分离。其优点是：1）利用了层流原理，提高了沉淀池的处理能力；2）缩短了颗粒沉降距离，从而缩短了沉淀时间；3）增加了沉淀池的沉淀面积，从而提高了处理效率。絮凝杂质在斜管上沉淀下落进入排泥斗，经过沉淀后的水上升，通过斜管进入清水区，清水通过穿孔集水槽汇入集水总渠，最终流入原水池。

1.2多介质过滤生产原理

多介质过滤器由无烟煤和石英砂两种介质组成，可以除去颗粒、悬浮物和交替。当水流流过过滤介质的床层时，颗粒、悬浮物和胶体会附着在过滤介质的表面。出水水质取决于杂质和过滤介质的大小、表面电荷和形状、原水组成和操作条件等。正常情况下，多介质过滤器出水水质可以达到悬浮物≤3~5mg/l。

1.3自清洗生产原理

自清洗过滤器的作用是超滤的保安过滤器，作用是将原水进行过滤，将原水中的大颗粒悬浮物节流，保护超滤装置的安全运行，避免超滤膜元件被大颗粒物质堵塞或者被划伤损坏，从而提高超滤膜的使用寿命。由于电子信息化水平的发展，全自动清洗过滤器具有对原水进行过滤并对滤芯进行清洗排污的功能，且清洗排污时系统不间断供水，自动化程度高，处理量大。

1.4超滤生产原理

超滤是一种膜分离技术，其膜为多孔性不对称结构。过滤过程是以膜两侧压差为驱动力，以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程，使用压力通常为0.03~0.6MPa，筛分孔径从0.005~0.1um，截留分子量为1000~500，000道尔顿左右。

超滤的运行有全流过滤（死端过滤）和错端过滤两种模式。全流过滤时，进水全部透过膜便面成为产水；而错流过滤时，部分进水透过膜表面成为产水，另一部分则夹带杂质成为脓水。全流过滤能耗低，操作压力低，因而运行成本更低；而错流过滤则能处理悬浮物含量更高的液体。具体的操作形式宜根据水中的悬浮物含量来确定。当超滤的过滤通量较低时，超滤膜的过滤负荷低，膜面形成的污染物容易被清除，因而长期通量稳定；当超滤的过滤通量较高时，超滤膜发生不可恢复的污堵倾向增大，清洗后的恢复滤下降，不利于保持长期通量的稳定。因此，针对每种具体的水质，超滤都存在一个临界通量，在运行中应保持通量在此临界通量之下较为合理。

1.5反渗透过滤生产原理

渗透是指水（溶剂）从稀溶液一侧通过半透膜向浓溶液一侧自发流动的过程。半透膜只允许水（溶剂）通过，而阻止溶解固形物——盐（溶质）的通过。渗透压是指森头处于动态平衡时，半透膜两侧液位差所产生的压力，是溶液的一种特性，随溶液浓度的增加而增加大。

反渗透是指当在浓溶液一侧外加压力，且该压力大于渗透压时，浓溶液中的水通过半透膜向稀溶液一侧流动的过程。渗透是自发过程，而反渗透是非自发过程。

反渗透装置是利用反渗透原理，采用先进的反渗透技术来去除水中大部分盐分，当进水在高压的作用下通过膜时，一部分水沿与膜垂直的方向通过膜，而水中的离子和胶体物质被截留在膜表面，透过膜的这一部分水即为出去离子杂质的水，成为产水或渗透水；剩余的一部分水沿与膜平行的方向将被膜截留的物质带走排除膜外，这还一部分水为浓缩了水中离子杂质的水，成为浓水，浓水主要用于消防水池用水。

2　涉及到的主要电子仪器仪表

在絮凝沉淀、多介质过滤、自清洗、超滤、反渗透过滤等生产阶段主要涉及到的主要电子仪器仪表见下表1。

3　主要生产过程

本系统具有自动和手动两种控制方式。在生产过程中，由循环排污水和达标排放生活污水组成的原水，经过投加絮凝和杀菌剂后进入旋流絮凝池反应后，通过斜板沉淀池将絮凝体沉降，再由多介质过滤器出去部分微生物和有机体后经自清洗过滤器超滤装置截留水中颗粒杂质、有机物胶体等，再通过反渗透装置出去水中大部分离子杂质制得一级纯水送往各循环水池。

主要生产过程见图1：

4　结束语

污水处理技术是制约化工生产与实现绿色生产的难题之一，本文系统总结了信息化条件下污水处理的生产原理，涉及到的电子仪器仪表及相关装置设备，同时给出了主要生产过程。下一步应在此基础上，结合电子仪器仪表的微系统化与智能化，进一步优化生产过程与工艺流程，完成回用水的完全自动化，实现进一步节能降耗。

参考文献

［1］林松，污水处理技术与中水回用，知识经济，2010年6期。

［2］刘培云、刘强，MBR工艺在中水回用中比较深究，电子测试，2013年第18期。

［3］夏小永，开滦污水处理单位电力负荷计算与节能优化控制，电子测试，2014年10期。

表1　各生产阶段涉及到的主要电子仪器仪表

图1　主要生产过程

AN INFORMATIZATION PRODUCTION METHODOF RECYCLING WATER

Wei Fangxin1，Qiao Yongqiang1，Zhang Qilong2
（1.Shanxi Sanwei Group Co，Ltd.，Shanxi Hongtong 041603；2.University of China Academy of Sciences，Beijing，100049，China）

Abstract：This paper demonstrates the necessity and great significance of recycled water informatization production in the chemical plants，then summarizes the main principles of recycled water production systems.Moreoverit gives the main electronic instruments involved in the various production stages and the main production processes. Finally， it looks ahead some next research issues of recycled water production，which can be used for reference to the informatization production and technology design of recycled water.

Keywords：sewage recycling；electronic instruments；informatization production method