智能制造提升纯净水利用率研究

黄宏连　高安平　吴志东　金永生　李希峰

摘要：在推行智能制造过程中，为提升纯净水资源利用率，节约用水，提升智能工厂的整体能源利用率，针对纯净水钙镁离子含量高、微生物易滋生的特点，设计了纯净水配置工艺流程和标准，从而规范水处理的选型配置，经工厂实践表明，该设计方案方便可行，工艺制备纯净水已达到配料工艺用水标准。

关键词：纯净水；水处理工艺；工艺标准

我国的“水”存在两大主要问题：一是水资源短缺，二是水污染严重，特别是制造行业的需水量越来越多，地下水、地表水、自来水厂的水无法满足工厂工艺用水，因此为了规范工厂纯净水处理的选型配置，完善工厂的生产控制措施，本文重点对纯净水的处理工艺标准作了研究。

一、纯净水处理工艺系统原理

利用反渗透法（当把相同体积的稀溶液和浓液分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔，稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜，向浓溶液侧流动，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，形成一个压力差，达到渗透平衡状态，此种压力差即为渗透压。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程称为反渗透。）制造出来的高品质水，采用高分子材料制成的反渗透膜，在高压情况下可以截留水分子以外的所有杂质，它利用孔径为0.0001微米的反渗透膜对水进行过滤，即将水压通过该膜，颗粒直径大于此孔径的各种离子、分子及颗粒物均被阻于膜的一侧，从而得到纯净的反渗透水（即纯净水、配料用水）。

二、工艺流程

（见图1）

三、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，进一步详细说明每个工艺流程及标准，具体说明如下：

（一）反渗透供水

进入反渗透的用水必须是经过精密过滤器（过滤精度为5μm）过滤，然后再进行反渗透工艺处理。

（二）反渗透过滤

纯净水制备要求使用双级反渗透工艺，反渗透膜使用醋酸纤维素膜或芳香聚酰胺复合膜，周围环境温度5-38℃。当温度高于35℃时，应加强通风措施来降低环境温度。装置不得长时间停运，每天至少运行2小时，如准备停机72小时以上，应用化学清洗系统向组件内冲装浓度为0.2%的亚硫酸氢钠溶液以实施保护。

反渗透装置每次开机都应在进水压力小于0.5MPa条件下冲洗5-10分钟。

（三）一级二级间PH值调节

PH值调节装置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（如使用碳酸氢钠，则因碳酸氢钠是弱碱，调节酸度使用量偏大，容易使水中盐份大量增多而导致电导率不合格），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。

PH值调节装置放在一级和二级之间。

（四）纯净水储存

纯净水储存罐大小可根据软化水系统处理能力和工厂用水量进行匹配安装。纯净水常温存放不得超过1周，使用前按照使用用途所需的水质标准进行检测，合格方可投入使用。

纯净水罐可当工厂停产大拆洗时进行手工清洗，也可根据目测检查洁净度情况（水面是否有不洁漂浮物、罐底是否有沉淀、罐壁是否光洁、罐壁是否有“发粘”感觉）和微生物检测情况制定必要的月、季度或半年的手工清洗计划执行清洗。

（五）紫外线杀菌

a、采用过流式杀菌，使用254nm紫外线对水进行消毒、杀菌；

b、紫外线消毒设备配置标准：紫外线有效剂量≥40mJ/cm；

说明：采用浸没式杀菌方式紫外灯管有可能由于意外情况发生破裂，另外长时间处理，灯管表面会被水中藻类等污染物覆盖，将严重影响紫外线透出，故采用流过式杀菌方式。

（六）臭氧杀菌

采用臭氧发生器或臭氧水生成机制备臭氧进行杀菌，添加位置为纯净水储罐。

消毒要求：臭氧与水接触时间≥12min，水中臭氧浓度≥0.3mg/L，臭氧消毒后的水在使用前检测水中臭氧残留量≤0.02mg/L方可使用（进入下一工艺环节）。

臭氧制备区域，在人呼吸带（距地面1.2m-1.5m），臭氧濃度应≤0.16mg/m。

四、总结

纯净水有钙镁离子含量高、微生物易滋生的特性，工厂用纯净水做配料使用，而本文重点对纯净水的处理工艺标准作了研究。