1、引言

各工業(yè)行業(yè)生產(chǎn)過程中排出的廢水，統(tǒng)稱為工業(yè)廢水，其中包括生產(chǎn)工藝排水、設(shè)備和場(chǎng)地清洗水等。工業(yè)廢水的成分復(fù)雜、性質(zhì)各異，它們所含有的有機(jī)需氧物質(zhì)、化學(xué)毒物、無機(jī)固體懸浮物、重金屬離子、酸、堿等均可對(duì)環(huán)境造成污染。

物、重金屬離子、酸、堿等均可對(duì)環(huán)境造成污染。由于工業(yè)的發(fā)展，大量工業(yè)廢水排入水體，作為一種新型的分離技術(shù)，膜技術(shù)既能對(duì)廢水進(jìn)行有效的凈化，又能回收有用物質(zhì)，具有節(jié)能、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便等特點(diǎn)。在造紙廢水、含油廢水、印染廢水、化工廢水等工業(yè)廢水處理中得到廣泛應(yīng)用。

超濾是其中一種膜分離技術(shù)，其膜為多孔性不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。超濾過濾過程是以膜兩側(cè)壓差為驅(qū)動(dòng)力，以機(jī)械篩分原理為基礎(chǔ)的一種溶液分離過程。超濾技術(shù)的發(fā)展極為迅速，不但在特殊溶液的分離方面有獨(dú)到的作用，而且在工業(yè)水處理方面應(yīng)用越來越多。

2、超濾裝置工藝控制設(shè)計(jì)

正確的系統(tǒng)運(yùn)行和操作是保證超濾膜系統(tǒng)長(zhǎng)期高性能穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，包括系統(tǒng)的首次投運(yùn)、正確的運(yùn)行步序和日常開停機(jī)操作，膜組件污堵、污染和結(jié)垢以及水力沖擊破壞等的預(yù)防。這些方面不僅要在設(shè)計(jì)時(shí)給予充分的考慮，而且要在調(diào)試和運(yùn)行時(shí)密切關(guān)注。

本文以超濾系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)某工業(yè)廢水處理應(yīng)用為例，對(duì)超濾裝置工藝控制設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

2.1 超濾系統(tǒng)構(gòu)成

本工業(yè)廢水處理超濾系統(tǒng)由自清洗過濾器、超濾裝置、酸洗裝置、堿洗裝置、氯洗裝置、超濾產(chǎn)水池等設(shè)備和設(shè)施構(gòu)成。

2.2 系統(tǒng)工藝控制設(shè)計(jì)

2.2.1 自清洗過濾器

本系統(tǒng)設(shè)有2臺(tái)自清洗過濾器，該過濾器由自帶的控制元器件進(jìn)行反洗控制。反洗方式有壓差反洗、時(shí)間反洗或手動(dòng)反洗，出廠設(shè)定好，只需提供220V電源。

2.2.2 超濾裝置

本系統(tǒng)設(shè)有2套超濾裝置，單套產(chǎn)水100m3/h，按2套并聯(lián)運(yùn)行。1套故障或長(zhǎng)期停運(yùn)時(shí)，另外1套可正常制水。反洗由PLC自動(dòng)控制進(jìn)行輪流反洗。工藝控制設(shè)計(jì)如下：

(1)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)：

1)正常運(yùn)行

①開機(jī)正洗：開啟正洗排放氣動(dòng)蝶閥、進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥→啟動(dòng)超濾進(jìn)水泵，正洗38s；

②運(yùn)行：開啟產(chǎn)水氣動(dòng)蝶閥→關(guān)閉正洗進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥，制水27min結(jié)束；

③停止超濾進(jìn)水泵；

④關(guān)閉進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥、產(chǎn)水氣動(dòng)蝶閥；

⑤進(jìn)入反洗階段。

2)常規(guī)反洗

2套超濾裝置輪流反洗，1套反洗時(shí)，另外1套制水。任何一套反洗時(shí)，系統(tǒng)不停機(jī)。本常規(guī)反洗每套每日累計(jì)共36次(反洗+CEB總共45次)。

①排水：開啟反洗排放氣動(dòng)蝶閥，排水2s；

②進(jìn)氣：關(guān)閉反洗排放氣動(dòng)蝶閥→開啟正洗排放氣動(dòng)蝶閥→開啟進(jìn)氣氣動(dòng)蝶閥，氣洗20s；

③上反洗：關(guān)閉進(jìn)氣氣動(dòng)蝶閥→開啟反洗進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥→啟動(dòng)反洗水泵，反洗30s；

④下反洗：開啟反洗排放氣動(dòng)蝶閥→關(guān)閉正洗排放氣動(dòng)蝶閥，反洗30s；

⑤正洗：停止反洗進(jìn)水泵→關(guān)閉反洗進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥、反洗排放氣動(dòng)蝶閥→開啟正洗排放氣動(dòng)蝶閥、進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥，正洗38s，之后直接進(jìn)入運(yùn)行。

3)CEB1加酸反洗(每日3次)

2套超濾裝置輪流反洗，1套反洗時(shí)，另外1套制水。任何一套反洗時(shí)，系統(tǒng)不停機(jī)。

當(dāng)每日反洗次數(shù)累計(jì)至第4次、第19次、第34次結(jié)束，自第5次、第20次、第35次進(jìn)行CEB1反洗程序。

①排水：開啟反洗排放氣動(dòng)蝶閥，排水2s；

②進(jìn)氣：關(guān)閉反洗排放氣動(dòng)蝶閥→開啟正洗排放氣動(dòng)蝶閥→開啟進(jìn)氣氣動(dòng)蝶閥，氣洗20s；

③上反洗：關(guān)閉進(jìn)氣氣動(dòng)蝶閥→開啟反洗進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥→啟動(dòng)反洗水泵、加酸酸洗泵，反洗30s；

④下反洗：開啟反洗排放氣動(dòng)蝶閥→關(guān)閉正洗排放氣動(dòng)蝶閥，反洗30s；

⑤浸泡：停止反洗水泵和加酸酸洗泵→關(guān)閉反洗進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥、反洗排放氣動(dòng)蝶閥，浸泡10min；

⑥排水：開啟反洗排放氣動(dòng)蝶閥，排水20s；

⑦進(jìn)氣：關(guān)閉反洗排放氣動(dòng)蝶閥→開啟正洗排放氣動(dòng)蝶閥→開啟進(jìn)氣氣動(dòng)蝶閥，氣洗20s；

⑧上反洗：關(guān)閉進(jìn)氣氣動(dòng)蝶閥→開啟反洗進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥→啟動(dòng)反洗水泵，反洗30s；

⑨下反洗：開啟反洗排放氣動(dòng)蝶閥→關(guān)閉正洗排放氣動(dòng)蝶閥，反洗30s；

⑩正洗：停止反洗進(jìn)水泵→關(guān)閉反洗進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥、反洗排放氣動(dòng)蝶閥→開啟正洗排放氣動(dòng)蝶閥、進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥，正洗38s，之后直接進(jìn)入運(yùn)行。

4)CEB2加堿反洗(每日6次)

2套超濾裝置輪流反洗，1套反洗時(shí)，另外1套制水。任何一套反洗時(shí)，系統(tǒng)不停機(jī)。當(dāng)每日反洗次數(shù)累計(jì)至第9次、第14次、第24次、第29次、第39次、第44次結(jié)束，自第10次、第15次、第25次、第30次、第40次、第45次進(jìn)行CEB2反洗程序。

①排水：開啟反洗排放氣動(dòng)蝶閥，排水2s；

②進(jìn)氣：關(guān)閉反洗排放氣動(dòng)蝶閥→開啟正洗排放氣動(dòng)蝶閥→開啟進(jìn)氣氣動(dòng)蝶閥，氣洗20s；

③上反洗：關(guān)閉進(jìn)氣氣動(dòng)蝶閥→開啟反洗進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥→啟動(dòng)反洗水泵、加堿堿洗泵、加氯氯洗泵，反洗30s；

④下反洗：開啟反洗排放氣動(dòng)蝶閥→關(guān)閉正洗排放氣動(dòng)蝶閥，反洗30s；

⑤浸泡：停止反洗水泵、加堿堿洗泵和加氯氯洗泵→關(guān)閉反洗進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥、反洗排放氣動(dòng)蝶閥，浸泡10min；

⑥排水：開啟反洗排放氣動(dòng)蝶閥，排水20s；

⑦進(jìn)氣：關(guān)閉反洗排放氣動(dòng)蝶閥→開啟正洗排放氣動(dòng)蝶閥→開啟進(jìn)氣氣動(dòng)蝶閥，氣洗20s；

⑧上反洗：關(guān)閉進(jìn)氣氣動(dòng)蝶閥→開啟反洗進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥→啟動(dòng)反洗水泵，反洗30s；

⑨下反洗：開啟反洗排放氣動(dòng)蝶閥→關(guān)閉正洗排放氣動(dòng)蝶閥，反洗30s；

⑩正洗：停止反洗進(jìn)水泵→關(guān)閉反洗進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥、反洗排放氣動(dòng)蝶閥→開啟正洗排放氣動(dòng)蝶閥、進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥，正洗38s，之后直接進(jìn)入運(yùn)行。

(2)手動(dòng)控制設(shè)計(jì)：

①設(shè)備調(diào)試時(shí)全部采用手動(dòng)操作；

②所有自動(dòng)閥門、水泵可通過手動(dòng)按鈕啟停；

③纖維球過濾器進(jìn)水泵未啟動(dòng)，超濾裝置進(jìn)水泵不能手動(dòng)啟動(dòng)。

2.2.3 酸洗裝置

本系統(tǒng)設(shè)有1套酸洗裝置。含1臺(tái)酸貯罐，1臺(tái)氣動(dòng)隔膜泵等。酸洗僅能通過系統(tǒng)PLC控制進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行。

(1)當(dāng)超濾進(jìn)行化學(xué)分散清洗(CEB1)時(shí)，酸氣動(dòng)隔膜泵通過壓縮空氣電磁閥開啟啟動(dòng)；當(dāng)化學(xué)分散清洗(CEB1)結(jié)束時(shí)，酸氣動(dòng)隔膜泵通過壓縮空氣電磁閥關(guān)閉停止。

(2)酸貯罐設(shè)有2個(gè)微型浮球液位開關(guān)，控制高、低液位。高液位時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警，人工關(guān)閉進(jìn)水閥。低液位時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警，酸氣動(dòng)隔膜泵通過壓縮空氣電磁閥關(guān)閉停止。

2.2.4 堿洗裝置和氯洗裝置

本系統(tǒng)設(shè)有1套堿洗裝置和1套氯洗裝置。堿洗和氯洗僅能通過系統(tǒng)PLC控制進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行。堿洗裝置含1臺(tái)氫氧化鈉貯罐，1臺(tái)氣動(dòng)隔膜泵等。氯洗裝置含1臺(tái)次氯酸鈉貯罐，1臺(tái)氣動(dòng)隔膜泵等。

(1)當(dāng)超濾進(jìn)行化學(xué)分散清洗(CEB2)時(shí)，堿氣動(dòng)隔膜泵、氯氣動(dòng)隔膜泵通過壓縮空氣電磁閥開啟同時(shí)啟動(dòng)；當(dāng)化學(xué)分散清洗(CEB2)結(jié)束時(shí)，堿氣動(dòng)隔膜泵、氯氣動(dòng)隔膜泵通過壓縮空氣電磁閥關(guān)閉停止。

(2)每個(gè)貯罐設(shè)有2個(gè)微型浮球液位開關(guān)，控制高、低液位。高液位時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警，人工關(guān)閉進(jìn)水閥。低液位時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警，堿氣動(dòng)隔膜泵、氯氣動(dòng)隔膜泵通過壓縮空氣電磁閥關(guān)閉停止。

2.2.5 超濾產(chǎn)水池

該水池設(shè)有1臺(tái)超聲波液位計(jì)，分別控制高、中、低液位。

高液位時(shí)，允許啟動(dòng)后續(xù)進(jìn)水泵或超濾反洗泵，前面超濾裝置停止供水。

中液位時(shí)，前面超濾裝置進(jìn)行供水，后續(xù)進(jìn)水泵、超濾反洗泵不停止。

低液位時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警，后續(xù)進(jìn)水泵或超濾反洗泵停止。

3、結(jié)語(yǔ)

通過采用以上設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)某工業(yè)廢水處理系統(tǒng)中超濾裝置自2016年11月運(yùn)行至今，產(chǎn)水量保持穩(wěn)定，由于采用自動(dòng)化控制，運(yùn)行維護(hù)極為方便，操作可以在中控室進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)施。

當(dāng)然，超濾系統(tǒng)是一個(gè)自動(dòng)化程度高和有較高精度要求的系統(tǒng)，不僅包括設(shè)備和設(shè)施，還包括了很多在線儀表(如流量?jī)x表、壓力儀表、pH儀表等)和自動(dòng)閥門(如氣動(dòng)閥、電動(dòng)閥、電磁閥等)。再完美的工藝控制設(shè)計(jì)，都需要依靠?jī)x表和閥門的去實(shí)現(xiàn)。因此，在超濾系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)中，還要選用可靠性強(qiáng)、性能較優(yōu)、應(yīng)用業(yè)績(jī)好的儀表和閥門，以此來滿足運(yùn)行要求。