1、引言

各工業(yè)行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排出的廢水，統稱(chēng)為工業(yè)廢水，其中包括生產(chǎn)工藝排水、設備和場(chǎng)地清洗水等。工業(yè)廢水的成分復雜、性質(zhì)各異，它們所含有的有機需氧物質(zhì)、化學(xué)毒物、無(wú)機固體懸浮物、重金屬離子、酸、堿等均可對環(huán)境造成污染。

物、重金屬離子、酸、堿等均可對環(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)既能對廢水進(jìn)行有效的凈化，又能回收有用物質(zhì)，具有節能、設備簡(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用。

超濾是其中一種膜分離技術(shù)，其膜為多孔性不對稱(chēng)結構。超濾過(guò)濾過(guò)程是以膜兩側壓差為驅動(dòng)力，以機械篩分原理為基礎的一種溶液分離過(guò)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到的作用，在工業(yè)水處理方面應用越來(lái)越多。

2、超濾裝置工藝控制設計

正確的系統運行和操作是保證超濾膜系統長(cháng)期高性能穩定運行的關(guān)鍵，包括系統的投運、正確的運行步序和日常開(kāi)停機操作，膜組件污堵、污染和結垢以及水力沖擊破壞等的預防。這些方面不僅要在設計時(shí)給予充分的考慮，要在調試和運行時(shí)密切關(guān)注。

本文以超濾系統在國內某工業(yè)廢水處理應用為例，對超濾裝置工藝控制設計進(jìn)行介紹。

2.1 超濾系統構成

本工業(yè)廢水處理超濾系統由自清洗過(guò)濾器、超濾裝置、酸洗裝置、堿洗裝置、氯洗裝置、超濾產(chǎn)水池等設備和設施構成。

2.2 系統工藝控制設計

2.2.1 自清洗過(guò)濾器

本系統設有2臺自清洗過(guò)濾器，該過(guò)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(chǎng)設定好，只需提供220V電源。

2.2.2 超濾裝置

本系統設有2套超濾裝置，單套產(chǎn)水100m3/h，按2套并聯(lián)運行。1套故障或長(cháng)期停運時(shí)，1套可正常制水。反洗由PLC自動(dòng)控制進(jìn)行輪流反洗。工藝控制設計如下：

(1)自動(dòng)控制設計：

1)正常運行

①開(kāi)機正洗：開(kāi)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運行：開(kāi)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)常規反洗

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

①排水：開(kāi)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(kāi)啟正洗排放氣動(dòng)蝶閥→開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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)，1套制水。任何一套反洗時(shí)，系統不停機。

當每日反洗次數累計至第4次、第19次、第34次結束，自第5次、第20次、第35次進(jìn)行CEB1反洗程序。

①排水：開(kāi)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(kāi)啟正洗排放氣動(dòng)蝶閥→開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)啟正洗排放氣動(dòng)蝶閥→開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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)，1套制水。任何一套反洗時(shí)，系統不停機。當每日反洗次數累計至第9次、第14次、第24次、第29次、第39次、第44次結束，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(kāi)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(kāi)啟正洗排放氣動(dòng)蝶閥→開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)啟正洗排放氣動(dòng)蝶閥→開(kāi)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(kāi)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(kāi)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；

(2)手動(dòng)控制設計：

①設備調試時(shí)全部采用手動(dòng)操作；

②所有自動(dòng)閥門(mén)、水泵可通過(guò)手動(dòng)按鈕啟停；

③纖維球過(guò)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

本系統設有1套酸洗裝置。含1臺酸貯罐，1臺氣動(dòng)隔膜泵等。酸洗僅能通過(guò)系統PLC控制進(jìn)行自動(dòng)運行。

(1)當超濾進(jìn)行化學(xué)分散清洗(CEB1)時(shí)，酸氣動(dòng)隔膜泵通過(guò)壓縮空氣電磁閥開(kāi)啟啟動(dòng)；當化學(xué)分散清洗(CEB1)結束時(shí)，酸氣動(dòng)隔膜泵通過(guò)壓縮空氣電磁閥關(guān)閉停止。

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

2.2.4 堿洗裝置和氯洗裝置

本系統設有1套堿洗裝置和1套氯洗裝置。堿洗和氯洗僅能通過(guò)系統PLC控制進(jìn)行自動(dòng)運行。堿洗裝置含1臺氫氧化鈉貯罐，1臺氣動(dòng)隔膜泵等。氯洗裝置含1臺次氯酸鈉貯罐，1臺氣動(dòng)隔膜泵等。

(1)當超濾進(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(guò)壓縮空氣電磁閥開(kāi)啟啟動(dòng)；當化學(xué)分散清洗(CEB2)結束時(shí)，堿氣動(dòng)隔膜泵、氯氣動(dòng)隔膜泵通過(guò)壓縮空氣電磁閥關(guān)閉停止。

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

2.2.5 超濾產(chǎn)水池

該水池設有1臺超聲波液位計，分別控制高、中、低液位。

高液位時(shí)，允許啟動(dòng)后續進(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，后續進(jìn)水泵、超濾反洗泵不停止。

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

3、

通過(guò)采用以上設計，國內某工業(yè)廢水處理系統中超濾裝置自2016年11月運行至今，產(chǎn)水量保持穩定，由于采用自動(dòng)化控制，運行維護極為方便，操作可以在中控室進(jìn)行遠程實(shí)施。

當然，超濾系統是一個(gè)自動(dòng)化程度高和有較高精度要求的系統，不僅包括設備和設施，還包括了很多在線(xiàn)儀表(如流量?jì)x表、壓力儀表、pH儀表等)和自動(dòng)閥門(mén)(如氣動(dòng)閥、電動(dòng)閥、電磁閥等)。再完美的工藝控制設計，都需要依靠?jì)x表和閥門(mén)的去實(shí)現。在超濾系統整體設計中，還要選用可靠性強、性能較優(yōu)、應用業(yè)績(jì)好的儀表和閥門(mén)，以此來(lái)滿(mǎn)足運行要求。