微電腦氣動隔膜閥超濾裝置實現自動化和環保節能應用
2014-04-14 19:47:26
admin
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據儀表展覽網2014年2月25日訊 在某五星級賓館1000立方米/天直飲水工程中所用的中空纖維式超濾膜，其外徑約1mm，內孔約0.7mm，過濾時原水從纖維內孔流過，在壓力作用下，凈水透過膜微孔，匯集在一起成超濾液從過濾器側口流出，中空纖維膜不需要任何支撐結構，用其組成的過濾設備結構簡單，設備費用低，按照裝置體積和膜面積的比值計算，中空纖維式超濾膜設備的處理水量要比平板膜高20倍。
該工程中采用的處理工藝流程為：
自來水→原水池→砂濾→活性炭→軟化→精濾→清水池→客房。
其中砂濾可以將水中大部分懸浮、固形物去除掉（出水SS可達2mg/L；采用5μm精度的纏繞濾芯可以使出水SS達0.1mg/L，污染指數FI值可達3～5）；活性炭與鈉離子軟化樹脂可降低水中余氯、有機物及二價鈣、鎂等離子的含量，從而提高水的口感。
本系統共用超濾設備兩臺，每臺設備用超濾器36支，這36支超濾器又被分為A、B兩組，每組18支。在設備運轉中根據產水量變化，調整設定各工藝過程的時間，適時進行等壓清洗和與膜正常工作時的逆向反洗。逆向反洗非常有效，但反洗用水的水質必須是超濾水。為此，在設計反洗流程時，或用A組超濾器的產出水洗B組超濾器，或者用B組超濾器的產出水洗A組超濾器；超濾設備中所用超濾器外形尺寸為90mm×1000mm，內裝有中空纖維超濾膜2000根左右，膜面積約為4平方米，膜材料為聚偏氟乙烯，該材料化學性能穩定，尤其是其耐污染性能好于常用的PS、PAN等膜材料，是新型凈化水的過濾介質用材。
中空纖維超濾膜雖然有許多優點，但實際應用中還有很多問題要解決，否則其使用效果，尤其是膜的使用壽命將受很大影響，其中關鍵問題是膜的清洗恢復問題，此問題涉及清洗時機、清洗方式、清洗劑等幾個方面。將自來水進一步凈化為直飲水，且要求24小時內水量穩定，保證不間斷供應，這對關鍵設備——超濾提出了很高要求。為解決此問題，在超濾設備上采用了自行設計制作的“微電腦氣動隔膜閥自動超濾設備”，該設備在清洗時機、清洗方式和清洗用水等方面實現了自動化。
1、自動超濾設備
微電腦與氣動隔膜閥結合，采用大規模集成電路微控器89C51為核心的控制芯片，以氣動閥體為執行機構，以中空纖維超濾膜組件為控制對象，實現了工作、等壓清洗、反沖洗和化學清洗的自動過程。自動超濾不但可以減輕勞動負荷，提高操作可靠性，防止因操作失誤造成的膜損傷，更主要的是可以適時地進行不同方式的清洗，避免了膜因長時間工作造成的不可逆污染和堵塞，大大延長了膜的使用壽命，操作者可直接通過鍵盤設置“制水→等壓沖洗→反洗→化學清洗”各程序時間，控制系統由單片機主板、鍵盤顯示板、電源板、強電板和電磁氣動閥組成，首先由微電腦通過I/O接口及固態繼電器（SSR）實現對電磁氣動閥的邏輯控制，再由電磁氣動閥實現對執行機構的氣動隔膜閥控制。
2、氣動隔膜閥
氣動隔膜閥是自動超濾裝置中起關鍵作用的執行機構，要求可靠、靈活。氣動隔膜閥不同于一般的手動閥，它以氣體壓力為驅動力，其結構分為上下兩部分，上部為壓縮空氣室，下部與一般液體隔膜閥相同，氣室充氣后，膠碗形變，氣體壓力推動連桿與定位托，將隔膜閥膠墊壓下，此時完成關閉閥門動作。
當壓縮空氣壓力驟減時，在水流壓力和膠碗形變恢復力共同作用下隔膜閥膠墊恢復原狀，此時閥門打開。隔膜只有全開、全閉兩個動作，開關靈活方便，按設置流程程序，接受電腦指令后完成開合動作。閥體全部采用ABS工程塑料注塑，其機械性能、化學性能和耐熱性均好，對水質無污染，閥中膠墊、膠碗均選用優質橡膠，內用簾子線增強，因此耐疲勞強度高。
3、水利用率提高
膜過濾的特點之一，就是過濾液在膜表面高速橫向流動，水中雜質不易在膜表面停留(隨原水流走)，因此超濾膜不易污染。但是，這會造成水的大量流失，一般在自來水的超濾工藝過程中，水的利用率*高可達90%，有10%的水要排掉，而這約10%的水經過砂濾、活性炭、軟化、精濾等多道工序處理后水質已相當好，為此在設計中增設了回用系統，使水的回收率增加到98.7%，只在設備自動清洗時，排放1.3%洗用水。正常工作時，回流水（或稱：濃縮水）回到在精濾與超濾之間的旁路側設置的中間水罐內，讓其不斷地隨精濾水重新補加到超濾設備中去。
4、結語
在以超濾為核心技術的水處理工程中，砂濾、活性炭、軟化、精濾等多種水處理工藝與超濾相結合，使產水水質性能指標達到設計要求，細菌總數＜50個/mL，總大腸菌群數＜3個/L（感官性狀、一般化學指標、毒理指標從略）。整套系統已運行一年，經考核及測試表明，設備運轉正常，自控系統滿足工藝要求。
設備中自行設計制作的超濾器和國內率先研制出的微電腦控制系統及氣動隔膜閥性能穩定，可以在大型工程中進一步推廣應用。