汽车涂装工艺用水的处理设计

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摘要:以某汽车生产涂装车间工艺用水的处理为例,根据工艺用水的用途和水质要求,确定工艺方案,详细介绍设计方案和技术参数,并结合现场实际运行情况对处理效果进行了评价和分析。

关键词:反渗透;过滤;纯水;清洗;加药

中图分类号:X703

文献标识码:B

文章编号:1674-9944(2010)07-0134-03

1 工程概况

此工程位于长江中下游某新兴工业园区的汽车生产基地,工艺生产用纯水主要供给以下使用点 :前处理、电泳工序、中涂、面漆喷漆室、空调增湿等。考虑到水资源的紧缺及取水的便利,厂房原水取自长江水,经过滤池澄清和机械过滤预处理后,做为此纯水系统的进水,经处理中的浓废水收集后可回收利用,以节省水资源。

2 方案分析

2.1 工程分析

此工程进水为预处理后的江水,水质状况为pH值为7.9,电导率为382μs/cm。考虑到汽车喷涂车间各工艺用水点的用水水质指标,pH值为5.5~7.5,SiO2 含量

故设计此新工厂净能力为15+17m3/小时的纯水制备装置,一级反渗透产品水15m3/hr(不含二级的进水量),主要供空调增湿器等用。二级反渗透产品水17m3/hr,主要供前处理、电泳工序等使用。

2.2 工艺方案

原水原水箱原水泵热交换器絮凝剂加药装置石英砂过滤器活性碳过滤器还原剂加药装置&阻垢剂加药装置10μ保安过滤器5μ保安过滤器一级高压泵一级RO装置一级RO纯水箱二级高压泵二级RO装置二级RO纯水箱二级纯水输送泵紫外杀菌器 0.1μ终端过滤器用户点

3 工艺设计

3.1 原水箱和增压泵

原水进入30m3不锈钢原水箱中,保证供水的持续和稳定性。水箱带可防尘的人孔、密封盖板、溢流口、排净口等。进水管路设有自动和手动补水管路。水箱内设有液位计,与原水泵和一级高压泵联动,并输出高、低液位报警信号。水箱处于低液位时原水泵自动停止,原水箱进水阀自动打开补水,水箱达到高液位时进水阀门自动关闭。根据水量平衡,设置两台47m3/h 、0.4Mpa原水泵,一用一备。原水泵将原水输送至预处理系统,水泵运行受原水箱液位控制,原水泵采用立式不锈钢离心泵,占地面积少,噪音低。

3.2 过滤器

3.2.1 多介质过滤器

多介质过滤器通过桶内多层不同粒径过滤介质,石英砂和无烟煤,去除水中大于等于10um的悬浮物、泥沙等杂质,使原水的浊度

多介质过滤器采用立式碳钢焊接圆筒构造,并衬胶防腐处理。装设进出水、集配水、排气装置,并开有窥视孔、人孔和配置其它所有必要附件。过滤器配置自动和手动阀组,可方便地进行自动控制和手动操作。多介质过滤器的进出口设置压力表,出口设置流量计,以便控制和监测进出水压力及水量,并根据设定的压差和累计流量值进行反冲洗,节省水资源。多介质过滤器前置絮凝剂加药装置,絮凝剂可使水中较小胶体絮凝沉降而被过滤去除。

3.2.2 活性碳过滤器

活性碳过滤器滤料为精选的优质果壳活性碳,可有效吸附水中有机物,去除水中残留的游离氯和氧化物,处理后的水基本达到反渗透膜要求的进水水质。

本系统设置二台46m3/h活性碳过滤器,一用一备。运行时水的过滤流速是10m/h,水反洗时流速为15L/(m2•s),反洗时间为5min,滤层高度1.2m,反冲洗膨胀率为50%,滤罐耐水压≥0.9Mpa。活性碳过滤器结构及运行控制同多介质过滤器,过滤器正反洗阀门安装应该集中布置便于操作。

3.2.3 保安过滤器

经过还原剂和阻垢剂加药装置处理的水通过10?和5?的两道串联保安过滤器进一步去除水中的细小胶体、活性碳颗粒等,确保水质达到反渗透膜的进水指标。

本系统分别串联设置46m3/h的10μ和5μ过滤器各一台,过滤器桶体为立式不锈钢结构,内装聚丙烯熔喷滤芯。每台过滤器包括进出水阀,排水阀,排气阀,进出口压力表等。当进出口压降≥0.07MPa时或SDI≥4时,需更换滤芯。

3.3 还原剂和阻垢剂加药装置

在反渗透装置进水管路前分别配置了还原剂和阻垢剂加药装置各一套。还原剂进一步去除水中余氯和氧化物,避免对膜的损伤,阻垢剂的投加可提高水中的难溶物质的饱和度,防止垢类在反渗透膜表面沉积,而影响反渗透的正常运行。

加药泵采用电磁驱动计量泵,能力为0~30L/h,压力0.6Mpa,根据系统状况调节加药量。药桶采用PE桶,考虑到日常运行的需要,药箱的容积满足至少1天的药剂使用量,并配置液位开关。

3.4 反渗透系统

3.4.1 高压泵

高压泵采用进口品牌不锈钢多级立式离心泵,为膜组提供持续的进水压力,保证反渗透膜的正常运行。高压泵的进出口设有低/高压保护,在泵的出口设置慢开阀,防止原水进入膜系统对膜的冲击。

3.4.2 反渗透膜组

反渗透装置是利用反渗透膜的选择透过性来除去水中绝大部分可溶性盐分、胶体、有机物及微生物的过程,从而达到水脱盐的目的,反渗透膜的脱盐率一般不低于98%。为了提高膜组的产水回收率,反渗透膜串联在膜压力容器内,并可进行分段设置处理水。在一些应用中,单级反渗透的产水无法满足用水水质的要求,为了尽可能地降低产水含盐量,前一级的反渗透产水可作为下一级反渗透的进水,原水进行多级反渗透处理,产水水质较高。

考虑到本项目的用水使用点水质和水量的要求不同,此系统反渗透设计了双级反渗透,一级反渗透产水部分使用,部分作为二级反渗透的进水。一级反渗透系统产水量为35m3/h,产品水电导率≤10μs/cm。一级反渗透的高压泵流量46m3/h,压力1.45Mpa,回收率≥75%。反渗透膜采用8寸BW30-400型反渗透元件42支,压力容器采用6芯300si玻璃钢压力容器7根,4∶3两段排列,膜通量22.5lmh。设置一台流量17m3/h,压力0.4Mpa的不锈钢增压泵,从一级纯水箱输送至二级反渗透装置前作为进水,保证二级反渗透供水的持续性。

二级反渗透系统产水量为17m3/h,产品水电导率过≤5μs/cm。二级反渗透的高压泵流量20m3/h,压力1.35Mpa,回收率≥85%,反渗透膜采用8寸BW30-365型反渗透元件18支,压力容器采用6芯300si玻璃钢压力容器3根,2:1两段排列,膜通量24.5lmh。

为了避免运行时浓盐水对膜的污染,同时减少反渗透膜的清洗次数,反渗透系统设有冲洗系统,系统开/关机时能对膜组件进行短时间低压大流量冲洗。考虑到反渗透系统运行的正常运行和维护,反渗透装置设有压力、电导率、pH值、流量等监测仪表。各种检测参数能在现场或控制中心有所体现。

3.4.3 反渗透清洗系统

反渗透膜运行一段时间以后,膜表面沉积一些污垢和有机物,化学加强清洗以除去污堵膜表面的污垢,恢复膜的性能。清洗过程为低压、大流量循环清洗。清洗设备包括清洗箱、清洗泵、清洗过滤器及相关的压力表、阀门、管道等。清洗液为pH值为1和12的酸碱液,清洗系统防腐处理,水泵采用耐酸碱材料。

3.5 纯水罐和输送泵

系统设置一级和二级纯水箱,容积分别为30m3,60m3。水箱设置超高、高、低、超低液位控制点,纯水罐采用不锈钢材质,水箱带可防尘的人孔、密封盖板、溢流口、排净口等。在一级、二级纯水箱出口分别设置两台不锈钢输送泵,一用一备。一级纯水输送泵流量为17m3/h,压力0.6Mpa,二级纯水输送泵流量为15m3/h,压力0.6Mpa 。

3.6 紫外线杀菌装置和终端过滤器

在一级和二级水箱出水管路上,各串联设置1套紫外杀菌装置和终端过滤器,流量分别分17m3/h和15m3/h。紫外杀菌装置用以杀灭水箱内的水质受污染或长期不使用而滋生的细菌,终端过滤器再次以0.1μ的精度过滤水中残留的微小颗粒,以保证用水点纯水的无菌状态和水质要求。

4 控制与管理

此纯水制备系统运行采用自动化操作和控制,无需专人看护,同时各设备电控柜面板上的控制开关及指示灯实现多路控制,以实现自动和手动操作。所有控制箱及反馈信号均传至工厂中控室,以方便集中操作管理。

系统有全套完善的电器闭合回路、自动检测、自动运行,并具备可靠的保护性能故障诊断及显示功能。发生故障时会发出报警,在控制面板上的流程图中以指示灯或颜色变化的方式显示故障设备或故障点,让设备操作人员一目了然。

整个水处理系统完全实现自动运行,只需要简单的巡视和维护。运行人员需每天严格记录系统各设备的运行参数,如电导率、压力、流量、温度、pH值、液位等,以便及时了解系统异常,更换滤料、滤芯、清洗更换膜组等。使系统运行顺畅、水质达标,同时设备保养得当、节约成本。

5 结语

纯水处理工艺流程技术成熟,处理水质完全符合用户需求,处理效果好。同时考虑到系统节水节能的需要,一级反渗透浓水每天大约回收总量为280m3/d,可用浓水箱收集起来,作为厂区绿化、冲洗用水,节约水资源。二级反渗透浓水大约每天回收总量为72m3/d,水质较好,可回收至原水箱,可用于一级反渗透进水。

参考文献:

[1] 华东建筑设计研究院有限公司.给水排水设计手册-工业给水处理[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[2] GBJ109-87,工业用水软化除盐设计规范[S].