提升能源利用率
——水處理標準化研究

黃宏連，高安平，牛世禎，孫麗生，董 成，杜文明，任向東

（內蒙古蒙牛乳業股份有限公司，呼和浩特 011500）

提升能源利用率
——水處理標準化研究

黃宏連，高安平，牛世禎，孫麗生，董 成，杜文明，任向東

（內蒙古蒙牛乳業股份有限公司，呼和浩特 011500）

深井水中，懸浮物、鐵、錳、濁度、pH值和微生物等指標較高，不符合生活飲用水標準要求，需要進行凈化處理。為提升工廠水資源利用率，節約用水，提高智能工廠的能源利用率，針對深井水硬度高、堿度高等特點，筆者設計了深井水處理設備配置工藝流程和標準，從而規范工廠深井水處理的選型配置，完善工廠的生產控制措施。工程實踐表明，該設計方案方便可行，工藝制備的原水已達到生活飲用水標準。

深井水；水處理工藝；工藝標準

隨著經濟社會的快速發展，人們對水資源的需求越來越大，特別是在日常生活和生產中，幾乎處處都需要水，水的重要性不言而喻。原水的來源不一，有來自市政的自來水，還有深井水（地下水）、地表水及其他水源，市政自來水已經被水處理工藝處理，經檢測，其水質符合GB5749標準規定的各類生活飲用水標準，而深井水、地表水及其他水源需要通過各工廠的水處理工藝來處理，但由于其沒有統一的水處理工藝規范，因此水處理工藝流程存在較多弊端。為了規范工廠深井水處理的選型配置，完善工廠的生產控制措施，本文重點對深井水的處理工藝標準進行研究。

1 深井水處理工藝系統原理

深井水作為水源，由于其懸浮物、鐵、錳、濁度、pH值和微生物等指標較高，不符合生活飲用水標準要求，需要進行凈化處理。但是，各深井水凈化工廠軟、硬件條件不一，同時沒有統一的深井水處理工藝規范，各工廠對深井水的凈化處理還處于摸索階段。為了規范深井水處理工藝流程，統一相關標準，本文設計了深井水處理設備配置工藝說明：①管道混合器；②聚合氯化鋁加藥系統；③聚炳烯酰胺加藥系統；④檸檬酸加藥系統；⑤水射器；⑥錳沙過濾器；⑦次氯酸鈉加藥系統；⑧儲水池。

從配置工藝中可以看出，深井水經過①至⑦步驟的水處理工藝后，便可以達到GB5749中生活飲用水的標準，其存儲于⑧號儲水池中，以便人們在日常生活和生產中使用。②至⑦步驟的詳細凈化原理如下：

絮凝凈化：投加聚合氯化鋁（PAC，無機高分子混凝劑）和聚炳烯酰胺（PAM，有機高分子絮凝劑）經過管道混合器充分與深井水混合后將深井水中的懸浮物實現凈化效果；

加酸堿：深井水pH值過低或過高，需要投加酸或堿進行調節pH。

水射器沖氧：本步驟是錳沙過濾除去鐵錳前做的化學預處理，通過射流器將空氣與水爆氣混合，將水中溶解的低價（Fe2+、Mn2+）鐵錳離子氧化成不溶于水的Fe3+和MnO2，再結合天然錳砂的催化、吸附、過濾作用將水中鐵錳離子去除。

消毒、殺菌：投加次氯酸鈉消毒液，從而達到殺菌消毒的目的。

錳沙過濾：利用錳沙過濾器，過濾絮凝凈化處理后水中的渾濁物、懸浮物和水射器處理后不溶于水的Fe3+和MnO2，以達到凈化效果。

2 工藝流程

為制得符合生活飲用水標準的原水，本文利用水處理工藝相關知識和工程實踐中的經驗，系統地設計了深井水處理的工藝流程。

3 工藝流程及標準說明

在工藝流程圖的基礎之上，結合凈化原理，筆者進一步詳細說明每個工藝流程及標準。

3.1 深井水

深井水應符合《GB/T 14848地下水質量標準》Ⅲ類水標準。

3.2 PAC混凝

聚合氯化鋁混凝劑投加于管道混合器前或管道混合器上。

3.3 PAM絮凝

聚炳烯酰胺絮凝劑投加于管道混合器前或管道混合器上[1]。

3.4 pH調節

pH值調節根據水質需求進行添加。堿性調節劑要求使用食品級氫氧化鈉，酸性調節劑要求使用食品級檸檬酸。添加方式：采用在線自動添加；投加位置：管道混合器前或管道混合器上。

3.5 管道混合器混合

管道混合器混合也被稱為管式靜態混合器。作用：在不需外動力情況下，水流通過管道混合器會產生分流、交叉混合和反向旋流三個作用，使投加的各種絮凝劑、酸性藥劑迅速而均勻地擴散到整個水體中，達到瞬間混合的目的。

材質：玻璃鋼、碳鋼、不銹鋼三種；構造組成：管道混合器由管道分別與噴嘴、渦流室、多孔板或異形板等促進混合的原件組成；混合器節數：三節管道連用，作為一個單元（也可根據混合介質的性能增加節數）；混合方法：噴嘴式，渦流式，多孔板或異形板式；混合效率＞90%；混合器管徑：按經濟流速進行選擇，按0.9～1.2 m/s計算；

安裝：不受方向限制，可以水平、垂直或其他組合方式；投藥管道：管內流速大于1.0 m/s，藥劑的投加位置，應在管道混合器前端，并大于0.3 m。

3.6 水射器沖氧

作用：在高壓深井水的壓力作用下，將大氣中空氣吸入到管道系統中，同時與深井水充分混合氧化，再進入錳砂過濾裝置。

材質：玻璃鋼、碳鋼、不銹鋼三種；構造組成：水射器由噴嘴、吸入室、擴壓管三部分組成。

3.7 錳砂過濾器過濾

作用：去除鐵、錳，吸附水中的色素，去除懸浮物、機械雜質、有機物，降低水的渾濁度；濾料：錳砂；材質：碳鋼和不銹鋼；工作方式：壓力式。運行方式：水流自上而下，并聯；運行流程：進水過濾，單組設備反洗，交替進行。

進水過濾：將經過氧化的深井水，在錳砂過濾器中進行接觸過濾，去除懸浮物；同時結合天然錳砂的催化、吸附、過濾作用，將水中鐵錳離子去除。當過濾一段時間后，錳砂截留雜質比較多時，過濾壓力升高，設備需要進行反沖洗。

單組設備反洗：即將成品水用反洗水泵打入過濾設備，由底部進入，將錳砂沖松動膨脹，經過水力沖洗、錳砂摩擦，將前期截留的污物洗凈。

系統過濾與反洗均由PLC自動控制，依次反洗；運行周期不小于12 h；反洗方式：水洗；反洗時間不小于8 min。

3.8 消毒、殺菌

深井水經過消毒后方可使用，采用10%的次氯酸鈉消毒液消毒。

原理：次氯酸鈉通過水解形成次氯酸，NaClO+H2O＝HClO+NaOH，次氯酸再進一步分解形成新生態氧[O]（氧原子），HClO→HCl+[O]，新生態氧[O]具有極強氧化性，使菌體和病毒上的蛋白質等物質變性，從而使病源微生物死亡。同時，次氯酸產生的氯離子還能顯著改變細菌和病毒體的滲透壓，使其細胞喪失活性而死亡。

消毒要求：次氯酸鈉與水接觸時間≥30 min,消毒時水中游離氯余量≥0.05 mg/L,消毒后水中游離氯限值達到4 mg/L，人們才可以進入下一工藝環節。

添加方式：在線自動添加；添加位置：錳砂過濾器出水管道內。

消毒液配置要求：配置好的消毒液24 h之內使用完畢，如使用不完需放棄并重新配制消毒液。

3.9 水儲存

深井水經過處理后儲存在清水池中，用變頻泵供水至各用水點，系統自動保壓供水。清水池同時兼做反沖洗用水池（水池構造具有保證反洗水量不被占用的功能），使用前按標準進行檢測，合格方可投入使用[2]。

4 結語

隨著社會經濟的不斷發展，人們對原水的需求量越來越大，如何規范地把各種來源的水，通過水處理工藝制備為符合標準的生活飲用水，成為人們的研究重點。本文通過對硬度和堿度等偏高的深井水處理工藝流程和標準的研究，設計出深井水處理設備配置工藝流程，并結合凈化原理，總結出各個工藝流程及標準，以規范工廠深井水處理的選型配置。

1 張石磊，江旭佳，洪國良，等.電絮凝技術在水處理中的應用[J].工業水處理，2013，33（1）：10-14.19.

2 張慶康，郝瑞霞，劉 峰，等.不同再生水處理工藝出水水質回用途徑適應性分析[J].環境工程學報，2013，7（1）：91-96.

Promotion of Energy Utilization - Standardization of Water Treatment

Huang Honglian, Gao Anping, Niu Shizhen, Sun Lisheng, Dong Cheng, Du Wenming, Ren Xiangdong
(Inner Mongolia Mengniu Dairy Co., Ltd., Hohhot 011500, China)

In Deep well water, suspended solids, iron, manganese, turbidity, pH and microbes and other indicators are high, does not meet the drinking water standards, the need for purification.In order to improve the utilization rate of plant water resources, save water and improve the energy utilization rate of intelligent factories, aiming at the characteristics of deep well water hardness and high alkalinity, the author designed the process and standard of deep well water treatment equipment to regulate the deep water treatment Selection of configuration, improve the factory production control measures.Engineering practice shows that the design of the program is convenient and feasible, the preparation of raw water has reached the standard of drinking water.

deep well water; water treatment process; process standard

X773

A

1008-9500(2017)10-0069-03

2017-08-19

黃宏連（1982-），男，內蒙古通遼人，大專，研究方向：乳品工藝。

高安平，Email：452699702@qq.com