净水设备系统在建筑工地的应用探讨

孙远巍，吕成敏

(中交二航局第一工程有限公司，湖北 武汉 430012)

1 引言

随着人们对用水健康的认识程度不断提高，净水设备除了在工业、试验等领域中得到了广泛关注以外，其在生活中也得到了广泛的应用。对于地处偏僻的建筑工地来说，生活用水是个“老大难”问题：建筑工地周边无自来水厂，自来水无法引入；地下水水质差，水质浊度、泥沙含量大、钙镁离子超标且水中含有大量藻类、细菌等。该方案净水处理工艺采用超滤和反渗透相结合的方式，其主要净化装置分为超滤净化装置和反渗透净化装置。

2 工艺介绍

2.1 水处理工艺原则

采用超滤系统和反渗透系统作为核心制水工艺。水处理系统性能衰减时，及时更换相应配件即可重新满足水处理要求。采用PLC微电脑控制，系统全自动运行，最大程度延长整套系统寿命。在关键控制点，设置自动报警和保护功能，确保净水系统不被破坏。

2.2 整体工艺流程

工艺流程见图1。

3 UF超滤净化系统

3.1 UF超滤工艺流程

UF超滤工艺流程见图2。

图1 工艺流程

图2 UF超滤系统工艺流程

3.2 UF超滤系统装置

3.2.1 深井泵、保安过滤器

深井泵。UF超滤系统的原水采用地下水。该方案采用扬程为40 m、流量为25 m3/h的深井泵将地下水抽至原水箱内。

保安过滤器。为了避免大颗粒泥沙和杂质进入原水箱，在深井泵和原水箱之间增加保安过滤器，保安过滤器的滤网孔径0.1～0.2 mm，可以有效清除粒径大于0.2 mm的杂质。保安过滤器需定期清洗。

3.2.2 原水泵

原水泵是为了满足超滤预处理系统对进水流量与水压的要求，流量为5 m3/h，压力为0.3 MPa。原水泵主要技术参数：扬程19 m，功率0.75 kW。

3.2.3 石英砂过滤器

经过初沉淀的原水经水泵流入石英砂过滤器进行过滤，水中的泥沙、铁锈、颗粒物等杂质被除去，水的浊度得到降低，达到初步净化水质的目的。

石英砂过滤器具有寿命长，处理水流量大，出水水质稳定可靠等显著优点。过滤器主要技术参数：

运行方式：水流自上而下； 设计滤速：12 m/h； 工作流量：4 m3/h； 反洗强度：8 L/s·m2； 滤器材质：玻璃钢； 滤器型号尺寸：2069(D×H=500 mm×1750 mm)； 滤料的选用：相对密度为2.6～2.65，粒径0.6～1.0 mm精制石英砂； 辅件：中心管、上下布水器、压力表。

3.2.4 活性炭过滤器

活性炭过滤器主要作用是去除水中的异味、藻类、胶体、色素等，同时降低水体的浊度、色度，使水质减少对后续系统超滤膜的污染。

活性炭过滤器具有过滤面积大，去除率高，功能结构完备合理，使用安全可靠等特点。当活性炭吸附达到饱和后，要及时给予更换。更换周期为3～4个月。主要技术参数： 运行方式：水流自上而下； 设计滤速：10 m/h； 工作流量：4 m3/h； 反洗强度：8 L/s·m2； 滤器材质：玻璃钢； 滤器型号尺寸：2069(D×H=500 mm×1750 mm)； 滤料的选用：椰壳活性炭(高吸附能力、低阻力)； 辅件：中心管、上下布水器、压力表。

3.2.5 精密过滤器

精密过滤器可进一步滤除水中的微粒和胶体。过滤芯采用熔喷聚丙烯PP棉滤芯，具有纳污能力高，耐腐蚀性好，流量大，操作方便、过滤效率高等特点，滤芯需定期更换。

工作原理及结构特点：水流入滤机的每个密闭的滤室，在工作压力的作用下，滤液透过滤材经出液口排出，滤渣留在PP棉表面，从而达到固液分离的效果。主要技术参数： 工作压力：0.2 MPa； 流量：3.5 m3/h； 滤器规格尺寸：30寸5芯(200 mm×970 mm)； 滤器材质：不锈钢； 滤芯材料：熔喷式聚丙烯PP棉； 滤芯孔径：5 um； 滤芯规格：5芯，长度30英寸。

3.2.6 UF超滤装置

UF超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子物质得到了部分的纯化。UF超滤膜的截留范围在0.01～10 μm之间，可以有效去除水中的微粒、有机物、胶体、细菌等有害物质。

因为膜的孔径小，容易造成堵塞，在使用过程中要注意定期对膜的清洗和维护，否则会影响水处理效果，并缩短超滤膜的使用寿命。主要技术参数： 规格型号：SEG-UF-4040； 有效膜面积：7 m2； 滤膜材质：PVDF； 滤膜孔径：2 μm； 膜管材质：UPVC； 进水压力：0.15 MPa；流量：3 m3/h。

经过UF超滤系统装置的水流入20m?的初滤水箱，后经恒压变频水泵送至洗漱间和洗澡间用于驻地洗澡、洗衣服用水。根据《生活饮用水卫生标准》，初滤水仍无法满足驻地做饭、饮用等用水标准，还需经过反渗透系统将初滤水进一步纯化。

4 反渗透净化系统

4.1 反渗透工艺流程

反渗透工艺流程见图3。

图3 RO反渗透系统工艺流程

4.2 反渗透系统装置

4.2.1 初滤水泵

初滤水泵是为了满足纯水预处理系统对进水流量与水压的要求，流量为2.4 m3/h，压力为0.3 MPa。初滤水泵主要技术参数：扬程25 m，功率0.75 kW。

4.2.2 活性炭过滤器

初滤水经水泵加压后再次进入活性炭过滤器，去除水中的异味和色素等。当活性炭吸附达到饱和后，要给予更换，跟换周期为6～8个月。

4.2.3 软化水过滤器

含有钙镁离子的水加热后会产生不溶于水的碳酸钙和氢氧化镁。软化水过滤器的过滤材料是一种树脂，这种树脂可以有效清除水中的钙镁离子进而将水软化，软化后的水不易产生水垢，可避免堵塞管道。

工作原理：当含有较多钙镁离子的水通过树脂层时，水中的钙镁离子被树脂交换吸附，同时释放出钠离子，经滤器流出的水就是去掉硬度离子的软化水。

罐内的树脂使用一段时间后，树脂层表面会被污染物粘附，进而影响树脂层的过滤效果，这时需要进行冲洗。当树脂层吸收一定数量的钙、镁离子后，还需进行再生，再生过程就是用盐箱中的食盐水冲洗树脂层，把树脂上的钙镁离子再置换出来，然后随废液排出罐外，树脂就又恢复了置换钙镁离子的能力。

4.2.4 精密过滤器

可进一步滤除水中的颗粒和胶体，过滤芯采用熔喷式聚丙烯PP棉。设备主要技术参数： 工作压力：0.2 MPa； 流量：2 m3/h； 滤器规格尺寸：20寸五芯(200 mm×670 mm)； 滤器材质：不锈钢； 滤芯材料：熔喷式聚丙烯PP棉； 滤芯孔径：5 μm； 滤芯规格：5芯，长度20英寸； 运行过程中需定期检查滤筒，当通过滤器的压力差超过0.07 MPa时需更换。

4.2.5 RO增压泵

经过精密过滤器的水经高压泵加压至1.0 MPa, 为进入反渗透膜加压蓄能，满足R0反渗透系统对进水水压的要求。增压泵主要技术参数：扬程60 m，流量2 m3/h，压力1.0 MPa,功率1.5 kW。

4.2.6 反渗透装置(RO)

反渗透装置是采用高分子选择透过性膜，用分离手段来去除水中无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌等。为了避免堵塞反渗透系统，原水必须经过预处理以提高进水的质量，延长反渗透膜的使用寿命。反渗透膜参数： 规格型号：TF22-4040FR； 有效膜面积：7.2 m2； 滤膜类型：复合膜； 进水压力：1.0 MPa； 流量：1 m3/h； 膜壳材质：不锈钢304； 膜壳型号：4040-1(4寸1芯)。

渗透和反渗透原理：无论是渗透还是反渗透，都需要利用半透膜。渗透是因为两侧溶液的浓度不一样，在自然条件下稀溶液中的水分子自发流向浓溶液；而反渗透是由于浓溶液一侧的压强大于稀溶液，浓溶液中的水分子便流向稀溶液。渗透是在自然条件下进行，而反渗透需要在一定条件下才能进行。反渗透膜剖析见图4。

图4 RO反渗透膜示意

当工作压力加于溶液侧时水分子就会通过渗透膜流入集水管，即原水在足够的压力下通过反渗透膜成为纯净水，没有通过膜的溶解物、悬浮物停留在膜外最后经废水口排出。

5 杀菌

经反渗透系统装置净化后的纯水流入纯水箱，在纯水箱内增设一根紫外线杀菌灯能更好去除纯水在存储过程中产生的细菌。

紫外线杀菌灯采用254 nm波长的紫外线照射杀菌，可有效破坏微生物的DNA分子，是空气、水常用的安全有效的灭菌方法。

6 纯水的储存

纯水箱内的水经过纯水泵到达不锈钢压力罐(容积2 m3)，在纯水泵出水口端设置压力控制开关，压力控制开关和纯水泵联锁，进而控制纯水泵的开启和关闭。

压力罐常用于闭式水循环系统中，起到了平衡水量和压力的作用，避免安全阀频繁开启和自动补水阀频繁补水。由于压力罐的核心功能是储水增压，停电后仍可进行局部供水。

7 结语

超滤净化系统和反渗透净化系统的核心部件都是膜元件，反渗透净化系统可以有效去除重金属、微粒、细菌和藻类，经过超滤系统的水再经反渗透净化系统过滤后更加纯净，达到日常生活饮用水要求。