凈水設備系統在建筑工地的應用探討

孫遠巍，呂成敏

(中交二航局第一工程有限公司，湖北 武漢 430012)

1 引言

隨著人們對用水健康的認識程度不斷提高，凈水設備除了在工業、試驗等領域中得到了廣泛關注以外，其在生活中也得到了廣泛的應用。對于地處偏僻的建筑工地來說，生活用水是個“老大難”問題：建筑工地周邊無自來水廠，自來水無法引入；地下水水質差，水質濁度、泥沙含量大、鈣鎂離子超標且水中含有大量藻類、細菌等。該方案凈水處理工藝采用超濾和反滲透相結合的方式，其主要凈化裝置分為超濾凈化裝置和反滲透凈化裝置。

2 工藝介紹

2.1 水處理工藝原則

采用超濾系統和反滲透系統作為核心制水工藝。水處理系統性能衰減時，及時更換相應配件即可重新滿足水處理要求。采用PLC微電腦控制，系統全自動運行，最大程度延長整套系統壽命。在關鍵控制點，設置自動報警和保護功能，確保凈水系統不被破壞。

2.2 整體工藝流程

工藝流程見圖1。

3 UF超濾凈化系統

3.1 UF超濾工藝流程

UF超濾工藝流程見圖2。

圖1 工藝流程

圖2 UF超濾系統工藝流程

3.2 UF超濾系統裝置

3.2.1 深井泵、保安過濾器

深井泵。UF超濾系統的原水采用地下水。該方案采用揚程為40 m、流量為25 m3/h的深井泵將地下水抽至原水箱內。

保安過濾器。為了避免大顆粒泥沙和雜質進入原水箱，在深井泵和原水箱之間增加保安過濾器，保安過濾器的濾網孔徑0.1～0.2 mm，可以有效清除粒徑大于0.2 mm的雜質。保安過濾器需定期清洗。

3.2.2 原水泵

原水泵是為了滿足超濾預處理系統對進水流量與水壓的要求，流量為5 m3/h，壓力為0.3 MPa。原水泵主要技術參數：揚程19 m，功率0.75 kW。

3.2.3 石英砂過濾器

經過初沉淀的原水經水泵流入石英砂過濾器進行過濾，水中的泥沙、鐵銹、顆粒物等雜質被除去，水的濁度得到降低，達到初步凈化水質的目的。

石英砂過濾器具有壽命長，處理水流量大，出水水質穩定可靠等顯著優點。過濾器主要技術參數：

運行方式：水流自上而下； 設計濾速：12 m/h； 工作流量：4 m3/h； 反洗強度：8 L/s·m2； 濾器材質：玻璃鋼； 濾器型號尺寸：2069(D×H=500 mm×1750 mm)； 濾料的選用：相對密度為2.6～2.65，粒徑0.6～1.0 mm精制石英砂； 輔件：中心管、上下布水器、壓力表。

3.2.4 活性炭過濾器

活性炭過濾器主要作用是去除水中的異味、藻類、膠體、色素等，同時降低水體的濁度、色度，使水質減少對后續系統超濾膜的污染。

活性炭過濾器具有過濾面積大，去除率高，功能結構完備合理，使用安全可靠等特點。當活性炭吸附達到飽和后，要及時給予更換。更換周期為3～4個月。主要技術參數： 運行方式：水流自上而下； 設計濾速：10 m/h； 工作流量：4 m3/h； 反洗強度：8 L/s·m2； 濾器材質：玻璃鋼； 濾器型號尺寸：2069(D×H=500 mm×1750 mm)； 濾料的選用：椰殼活性炭(高吸附能力、低阻力)； 輔件：中心管、上下布水器、壓力表。

3.2.5 精密過濾器

精密過濾器可進一步濾除水中的微粒和膠體。過濾芯采用熔噴聚丙烯PP棉濾芯，具有納污能力高，耐腐蝕性好，流量大，操作方便、過濾效率高等特點，濾芯需定期更換。

工作原理及結構特點：水流入濾機的每個密閉的濾室，在工作壓力的作用下，濾液透過濾材經出液口排出，濾渣留在PP棉表面，從而達到固液分離的效果。主要技術參數： 工作壓力：0.2 MPa； 流量：3.5 m3/h； 濾器規格尺寸：30寸5芯(200 mm×970 mm)； 濾器材質：不銹鋼； 濾芯材料：熔噴式聚丙烯PP棉； 濾芯孔徑：5 um； 濾芯規格：5芯，長度30英寸。

3.2.6 UF超濾裝置

UF超濾是一種加壓膜分離技術，即在一定的壓力下，小分子溶質和溶劑穿過一定孔徑的特制的薄膜，而使大分子物質得到了部分的純化。UF超濾膜的截留范圍在0.01～10 μm之間，可以有效去除水中的微粒、有機物、膠體、細菌等有害物質。

因為膜的孔徑小，容易造成堵塞，在使用過程中要注意定期對膜的清洗和維護，否則會影響水處理效果，并縮短超濾膜的使用壽命。主要技術參數： 規格型號：SEG-UF-4040； 有效膜面積：7 m2； 濾膜材質：PVDF； 濾膜孔徑：2 μm； 膜管材質：UPVC； 進水壓力：0.15 MPa；流量：3 m3/h。

經過UF超濾系統裝置的水流入20m?的初濾水箱，后經恒壓變頻水泵送至洗漱間和洗澡間用于駐地洗澡、洗衣服用水。根據《生活飲用水衛生標準》，初濾水仍無法滿足駐地做飯、飲用等用水標準，還需經過反滲透系統將初濾水進一步純化。

4 反滲透凈化系統

4.1 反滲透工藝流程

反滲透工藝流程見圖3。

圖3 RO反滲透系統工藝流程

4.2 反滲透系統裝置

4.2.1 初濾水泵

初濾水泵是為了滿足純水預處理系統對進水流量與水壓的要求，流量為2.4 m3/h，壓力為0.3 MPa。初濾水泵主要技術參數：揚程25 m，功率0.75 kW。

4.2.2 活性炭過濾器

初濾水經水泵加壓后再次進入活性炭過濾器，去除水中的異味和色素等。當活性炭吸附達到飽和后，要給予更換，跟換周期為6～8個月。

4.2.3 軟化水過濾器

含有鈣鎂離子的水加熱后會產生不溶于水的碳酸鈣和氫氧化鎂。軟化水過濾器的過濾材料是一種樹脂，這種樹脂可以有效清除水中的鈣鎂離子進而將水軟化，軟化后的水不易產生水垢，可避免堵塞管道。

工作原理：當含有較多鈣鎂離子的水通過樹脂層時，水中的鈣鎂離子被樹脂交換吸附，同時釋放出鈉離子，經濾器流出的水就是去掉硬度離子的軟化水。

罐內的樹脂使用一段時間后，樹脂層表面會被污染物粘附，進而影響樹脂層的過濾效果，這時需要進行沖洗。當樹脂層吸收一定數量的鈣、鎂離子后，還需進行再生，再生過程就是用鹽箱中的食鹽水沖洗樹脂層，把樹脂上的鈣鎂離子再置換出來，然后隨廢液排出罐外，樹脂就又恢復了置換鈣鎂離子的能力。

4.2.4 精密過濾器

可進一步濾除水中的顆粒和膠體，過濾芯采用熔噴式聚丙烯PP棉。設備主要技術參數： 工作壓力：0.2 MPa； 流量：2 m3/h； 濾器規格尺寸：20寸五芯(200 mm×670 mm)； 濾器材質：不銹鋼； 濾芯材料：熔噴式聚丙烯PP棉； 濾芯孔徑：5 μm； 濾芯規格：5芯，長度20英寸； 運行過程中需定期檢查濾筒，當通過濾器的壓力差超過0.07 MPa時需更換。

4.2.5 RO增壓泵

經過精密過濾器的水經高壓泵加壓至1.0 MPa, 為進入反滲透膜加壓蓄能，滿足R0反滲透系統對進水水壓的要求。增壓泵主要技術參數：揚程60 m，流量2 m3/h，壓力1.0 MPa,功率1.5 kW。

4.2.6 反滲透裝置(RO)

反滲透裝置是采用高分子選擇透過性膜，用分離手段來去除水中無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌等。為了避免堵塞反滲透系統，原水必須經過預處理以提高進水的質量，延長反滲透膜的使用壽命。反滲透膜參數： 規格型號：TF22-4040FR； 有效膜面積：7.2 m2； 濾膜類型：復合膜； 進水壓力：1.0 MPa； 流量：1 m3/h； 膜殼材質：不銹鋼304； 膜殼型號：4040-1(4寸1芯)。

滲透和反滲透原理：無論是滲透還是反滲透，都需要利用半透膜。滲透是因為兩側溶液的濃度不一樣，在自然條件下稀溶液中的水分子自發流向濃溶液；而反滲透是由于濃溶液一側的壓強大于稀溶液，濃溶液中的水分子便流向稀溶液。滲透是在自然條件下進行，而反滲透需要在一定條件下才能進行。反滲透膜剖析見圖4。

圖4 RO反滲透膜示意

當工作壓力加于溶液側時水分子就會通過滲透膜流入集水管，即原水在足夠的壓力下通過反滲透膜成為純凈水，沒有通過膜的溶解物、懸浮物停留在膜外最后經廢水口排出。

5 殺菌

經反滲透系統裝置凈化后的純水流入純水箱，在純水箱內增設一根紫外線殺菌燈能更好去除純水在存儲過程中產生的細菌。

紫外線殺菌燈采用254 nm波長的紫外線照射殺菌，可有效破壞微生物的DNA分子，是空氣、水常用的安全有效的滅菌方法。

6 純水的儲存

純水箱內的水經過純水泵到達不銹鋼壓力罐(容積2 m3)，在純水泵出水口端設置壓力控制開關，壓力控制開關和純水泵聯鎖，進而控制純水泵的開啟和關閉。

壓力罐常用于閉式水循環系統中，起到了平衡水量和壓力的作用，避免安全閥頻繁開啟和自動補水閥頻繁補水。由于壓力罐的核心功能是儲水增壓，停電后仍可進行局部供水。

7 結語

超濾凈化系統和反滲透凈化系統的核心部件都是膜元件，反滲透凈化系統可以有效去除重金屬、微粒、細菌和藻類，經過超濾系統的水再經反滲透凈化系統過濾后更加純凈，達到日常生活飲用水要求。