提升能源利用率——水处理标准化研究

黄宏连，高安平，牛世祯，孙丽生，董 成，杜文明，任向东

（内蒙古蒙牛乳业股份有限公司，呼和浩特 011500）

提升能源利用率
——水处理标准化研究

黄宏连，高安平，牛世祯，孙丽生，董 成，杜文明，任向东

（内蒙古蒙牛乳业股份有限公司，呼和浩特 011500）

深井水中，悬浮物、铁、锰、浊度、pH值和微生物等指标较高，不符合生活饮用水标准要求，需要进行净化处理。为提升工厂水资源利用率，节约用水，提高智能工厂的能源利用率，针对深井水硬度高、碱度高等特点，笔者设计了深井水处理设备配置工艺流程和标准，从而规范工厂深井水处理的选型配置，完善工厂的生产控制措施。工程实践表明，该设计方案方便可行，工艺制备的原水已达到生活饮用水标准。

深井水；水处理工艺；工艺标准

随着经济社会的快速发展，人们对水资源的需求越来越大，特别是在日常生活和生产中，几乎处处都需要水，水的重要性不言而喻。原水的来源不一，有来自市政的自来水，还有深井水（地下水）、地表水及其他水源，市政自来水已经被水处理工艺处理，经检测，其水质符合GB5749标准规定的各类生活饮用水标准，而深井水、地表水及其他水源需要通过各工厂的水处理工艺来处理，但由于其没有统一的水处理工艺规范，因此水处理工艺流程存在较多弊端。为了规范工厂深井水处理的选型配置，完善工厂的生产控制措施，本文重点对深井水的处理工艺标准进行研究。

1 深井水处理工艺系统原理

深井水作为水源，由于其悬浮物、铁、锰、浊度、pH值和微生物等指标较高，不符合生活饮用水标准要求，需要进行净化处理。但是，各深井水净化工厂软、硬件条件不一，同时没有统一的深井水处理工艺规范，各工厂对深井水的净化处理还处于摸索阶段。为了规范深井水处理工艺流程，统一相关标准，本文设计了深井水处理设备配置工艺说明：①管道混合器；②聚合氯化铝加药系统；③聚炳烯酰胺加药系统；④柠檬酸加药系统；⑤水射器；⑥锰沙过滤器；⑦次氯酸钠加药系统；⑧储水池。

从配置工艺中可以看出，深井水经过①至⑦步骤的水处理工艺后，便可以达到GB5749中生活饮用水的标准，其存储于⑧号储水池中，以便人们在日常生活和生产中使用。②至⑦步骤的详细净化原理如下：

絮凝净化：投加聚合氯化铝（PAC，无机高分子混凝剂）和聚炳烯酰胺（PAM，有机高分子絮凝剂）经过管道混合器充分与深井水混合后将深井水中的悬浮物实现净化效果；

加酸碱：深井水pH值过低或过高，需要投加酸或碱进行调节pH。

水射器冲氧：本步骤是锰沙过滤除去铁锰前做的化学预处理，通过射流器将空气与水爆气混合，将水中溶解的低价（Fe2+、Mn2+）铁锰离子氧化成不溶于水的Fe3+和MnO2，再结合天然锰砂的催化、吸附、过滤作用将水中铁锰离子去除。

消毒、杀菌：投加次氯酸钠消毒液，从而达到杀菌消毒的目的。

锰沙过滤：利用锰沙过滤器，过滤絮凝净化处理后水中的浑浊物、悬浮物和水射器处理后不溶于水的Fe3+和MnO2，以达到净化效果。

2 工艺流程

为制得符合生活饮用水标准的原水，本文利用水处理工艺相关知识和工程实践中的经验，系统地设计了深井水处理的工艺流程。

3 工艺流程及标准说明

在工艺流程图的基础之上，结合净化原理，笔者进一步详细说明每个工艺流程及标准。

3.1 深井水

深井水应符合《GB/T 14848地下水质量标准》Ⅲ类水标准。

3.2 PAC混凝

聚合氯化铝混凝剂投加于管道混合器前或管道混合器上。

3.3 PAM絮凝

聚炳烯酰胺絮凝剂投加于管道混合器前或管道混合器上[1]。

3.4 pH调节

pH值调节根据水质需求进行添加。碱性调节剂要求使用食品级氢氧化钠，酸性调节剂要求使用食品级柠檬酸。添加方式：采用在线自动添加；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称为管式静态混合器。作用：在不需外动力情况下，水流通过管道混合器会产生分流、交叉混合和反向旋流三个作用，使投加的各种絮凝剂、酸性药剂迅速而均匀地扩散到整个水体中，达到瞬间混合的目的。

材质：玻璃钢、碳钢、不锈钢三种；构造组成：管道混合器由管道分别与喷嘴、涡流室、多孔板或异形板等促进混合的原件组成；混合器节数：三节管道连用，作为一个单元（也可根据混合介质的性能增加节数）；混合方法：喷嘴式，涡流式，多孔板或异形板式；混合效率＞90%；混合器管径：按经济流速进行选择，按0.9～1.2 m/s计算；

安装：不受方向限制，可以水平、垂直或其他组合方式；投药管道：管内流速大于1.0 m/s，药剂的投加位置，应在管道混合器前端，并大于0.3 m。

3.6 水射器冲氧

作用：在高压深井水的压力作用下，将大气中空气吸入到管道系统中，同时与深井水充分混合氧化，再进入锰砂过滤装置。

材质：玻璃钢、碳钢、不锈钢三种；构造组成：水射器由喷嘴、吸入室、扩压管三部分组成。

3.7 锰砂过滤器过滤

作用：去除铁、锰，吸附水中的色素，去除悬浮物、机械杂质、有机物，降低水的浑浊度；滤料：锰砂；材质：碳钢和不锈钢；工作方式：压力式。运行方式：水流自上而下，并联；运行流程：进水过滤，单组设备反洗，交替进行。

进水过滤：将经过氧化的深井水，在锰砂过滤器中进行接触过滤，去除悬浮物；同时结合天然锰砂的催化、吸附、过滤作用，将水中铁锰离子去除。当过滤一段时间后，锰砂截留杂质比较多时，过滤压力升高，设备需要进行反冲洗。

单组设备反洗：即将成品水用反洗水泵打入过滤设备，由底部进入，将锰砂冲松动膨胀，经过水力冲洗、锰砂摩擦，将前期截留的污物洗净。

系统过滤与反洗均由PLC自动控制，依次反洗；运行周期不小于12 h；反洗方式：水洗；反洗时间不小于8 min。

3.8 消毒、杀菌

深井水经过消毒后方可使用，采用10%的次氯酸钠消毒液消毒。

原理：次氯酸钠通过水解形成次氯酸，NaClO+H2O＝HClO+NaOH，次氯酸再进一步分解形成新生态氧[O]（氧原子），HClO→HCl+[O]，新生态氧[O]具有极强氧化性，使菌体和病毒上的蛋白质等物质变性，从而使病源微生物死亡。同时，次氯酸产生的氯离子还能显著改变细菌和病毒体的渗透压，使其细胞丧失活性而死亡。

消毒要求：次氯酸钠与水接触时间≥30 min,消毒时水中游离氯余量≥0.05 mg/L,消毒后水中游离氯限值达到4 mg/L，人们才可以进入下一工艺环节。

添加方式：在线自动添加；添加位置：锰砂过滤器出水管道内。

消毒液配置要求：配置好的消毒液24 h之内使用完毕，如使用不完需放弃并重新配制消毒液。

3.9 水储存

深井水经过处理后储存在清水池中，用变频泵供水至各用水点，系统自动保压供水。清水池同时兼做反冲洗用水池（水池构造具有保证反洗水量不被占用的功能），使用前按标准进行检测，合格方可投入使用[2]。

4 结语

随着社会经济的不断发展，人们对原水的需求量越来越大，如何规范地把各种来源的水，通过水处理工艺制备为符合标准的生活饮用水，成为人们的研究重点。本文通过对硬度和碱度等偏高的深井水处理工艺流程和标准的研究，设计出深井水处理设备配置工艺流程，并结合净化原理，总结出各个工艺流程及标准，以规范工厂深井水处理的选型配置。

1 张石磊，江旭佳，洪国良，等.电絮凝技术在水处理中的应用[J].工业水处理，2013，33（1）：10-14.19.

2 张庆康，郝瑞霞，刘 峰，等.不同再生水处理工艺出水水质回用途径适应性分析[J].环境工程学报，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

黄宏连（1982-），男，内蒙古通辽人，大专，研究方向：乳品工艺。

高安平，Email：452699702@qq.com