中建二局第三建筑工程有限公司 北京 100070
摘要 水资源的污染是我们面临的越来越严峻的问题，社会各种环境安全事故的频发，饮用水的质量如何变得更加可靠也越来越受到更多的关注，本文通过对以往工程实施、系统调试的工作总结，以期为直饮水系统的施工提供一些借鉴。
关键词：原水；浊度；纳滤
0 引言
直饮水的生产过程就是水的净化过程，根据需求，可将颗粒物、有机物乃至离子全部去除，最终得到纯净水，随着净化的深入，生产成本也会直线上升，同时，离子的大量去除，使得水中对人体有益的营养成分也损失殆尽，所以，适度处理，去除标的有害物质将是我们直饮水制备的基准原则。直饮水制备的工艺较多，其具体实施将根据场地限制、设备成本、制备及系统维护成本、便捷性等因素综合考虑后进行选择，本文将根据既有工程分析确定的常规工艺予以阐述。
1 工艺流程及设备说明
1.1 工艺流程
根据对标的有害物质的分析，悬浮物、胶体、过量离子及部分氯消毒副产物是我们的处理重点。在过滤系统的工艺设计时，做到纳滤而没有继续进行反渗透的原因便在于此。基于树脂、过滤膜的特性，先行降低负荷是保障其稳定运行及增加寿命的前提。所以，在水质软化及过滤前将石英砂及活性炭过滤器前置。
原水（待处理的水）由用户给水管送至原水箱内，再经原水泵送至石英砂过滤器过滤，通过石英砂过滤器截留原水中泥沙、悬浮物、可见颗粒和胶体等杂质，降低浊度，过滤出来的水又经活性炭过滤器去除水中的色度和余氯，经过软化器去除水中的Ca、Mg离子，再通过5μ保安过滤器进一步去除水中的细小颗粒后，进入纳滤给水泵（NF高压泵）送到纳滤装置。纳滤系统除了能去除水中部分无机离子，还能够对水中的剩余胶体，各类大分子、细菌、病毒等进行分离，纳滤制备水经臭氧消毒后，进入产品水箱，最后经紫外杀菌器杀菌后由变频供水泵供给用水点，为保障水质，回水在回产品水箱前需经过紫外杀菌器杀菌。
工艺流程示意图如下：
原水水箱—→原水泵—→石英砂过滤器—→活性炭过滤器—→树脂软化器—→保安过滤器—→高压泵—→纳滤膜元件—→臭氧消毒装置—→净化水水箱—→供水紫外杀菌装置—→变频供水泵—→用水点—→循环回水—→回水紫外杀菌装置—→产品水箱
1.2 设备说明
1.2.1 原水水箱
原水箱用于储存进入本系统的原水，其目的是为了缓冲进水流量的变化，防止进水波动对系统运行的影响，保证系统的稳定。根据生活饮用水要求，可采用不锈钢水箱。
1.2.2 原水泵
为后续处理系统提供必须的工作压力。按生活饮用水要求配置不锈钢泵，通常采用多级泵，其特点是占地面积小，噪音低。
1.2.3 石英砂过滤器
玻璃钢罐体，进口多路阀控制头，填充不同级配比的石英砂及无烟煤，能截留原水中泥沙、悬浮物、可见颗粒和胶体等杂质，降低浊度。设备具备正常生产、正洗、反洗三种功能，均由多路阀自动控制。定期反洗，可长期使用。
1.2.4 活性炭过滤器
因为原水为城市自来水，水中含有游离余氯，不加处理直接进入纳滤系统会对膜造成氧化破坏，需要在这里设置活性炭过滤器，深度过滤并吸附游离余氯，同时活性炭过滤器能起到去除水中有机物和吸附色、臭的作用。
玻璃钢罐体，进口多路阀控制头，填充活性炭。设备具备正常生产、正洗、反洗三种功能，均由多路阀自动控制。定期反洗，可长期使用。
1.2.5 钠离子交换软化装置
为防止纳滤系统浓水侧发生结垢现象，系统设置离子交换软化装置，通过离子交换置换出水中的Ca、Mg离子，树脂中的钠离子进入水中，从而起到彻底消除水垢的作用。
离子交换到一定程度，树脂达到饱和，需要通过再生回复树脂的交换能力。再生系统包括盐箱，吸盐阀等。软化装置配有进口多路阀，自动控制系统的运行，再生过程。
1.2.6 5μ保安精密过滤器
耐压不锈钢外壳，内装5μ的滤芯。能去除大于5μ的杂质、胶体以及阻挡前面工序的少量砂粒颗粒。经过保安精滤器，系统进水水质浊度<1.0，SDI<4 （SDI指数亦称污染指数，专门用来表征纳滤及纳滤低浊度进水水质的指数），确保纳滤膜的工作正常进行。
保安过滤器前后分别安装压力表测量过滤器前后的压力。过滤器前后的压力差可以表明过滤器的工作状况。当精密过滤器前后的压力差超过一定的数值时需要更换过滤芯。
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1.2.7 纳滤装置（NF）
高压泵为纳滤设备提供足够的进水压力。压力是纳滤装置工作的动力，为了保证纳滤装置长期稳定的产水量，高压泵的压力选择需考虑设备的性能衰减。纳滤膜须采用脱盐率高，产水率大，运行压力低，可有效降低能耗及水量损耗。
纳滤装置配有自动冲洗和化学清洗系统。当装置流量减少10%或正常出力时运行压力增加15%时即需对纳滤膜进行化学清洗，以便恢复膜元件的性能、延长膜的使用寿命。化学清洗系统由1个清洗水箱和1台清洗泵组成。化学清洗采用的药剂根据膜供应商要求。
纳滤装置设有高低压力保护装置、当给水发生故障时，系统自动启停。
纳滤装置安装高压压力表、流量计、电导率仪：压力表用于指示纳滤膜的运行压降，依此获得膜堵塞状况信息；流量计用于指示产水量和浓水量，依此调节浓淡水比例使纳滤系统达到最佳回收率；电导率仪用以监测产品水水质。
纳滤在给水管道和纳滤出水、浓水排放管道设有自动排放阀，对纳滤进行停机保护和给水超压、产品水超标自动排放。
1.2.8 净化水水箱
净化水水箱可根据净化水的级别进行选择，并根据防二次污染的要求考虑是否设置氮气封装，直饮水系统可采用卫生级不锈钢贮罐。带不锈钢空气呼吸器，无溢流，有玻璃管液位计，配置液位计使运行更安全可靠。
1.2.9 消毒装置
采用臭氧-紫外结合的消毒杀菌方式，杀灭率接近100％，能杀死几乎所有的病毒、细菌、真菌等微生物。
臭氧是一种强氧化剂，对细菌等微生物杀死能力强，而且还能将水中许多物质氧化分解如蛋白质、腐植酸等，其杀菌速度比氯快3125倍，其特点是氧化能力强、反应速度快，投量少、使用方便，没有二次污染。臭氧杀菌法可以根据管道的长度、水箱、存放时间等调节臭氧的投加量，杀菌彻底无再次被微生物污染的风险。
为防止受管网影响出现二次污染，对于直接饮用水需在循环回水回水箱之前通过254nm的紫外线对水进行杀菌。
2. 系统控制及操作规程
2.1 系统控制
本系统为自动控制系统，所有信号采集后输入PLC，并传送给触摸屏，按设定程序运行，详细用电设备启停控制情况见下：
2.1.1原水泵：
原水箱高于中低液位（ML）时原水泵启动，低于低液位（LL）时停机；
产品水箱高于高液位（HH）时原水泵停机，低于中高液位（MH）时启动；
预处理设备反洗或再生时原水泵启动；膜系统冲洗时原水泵启动。
2.1.2高压泵前电磁阀
产水时打开；膜冲洗时打开；其它时间关闭。
2.1.3高压泵
产水时启动；原水泵停止时停机。
出现高低压保护（即高于高压设定值，低于低压设定值）时停机；
产品水箱高于高液位（HH）时停机，低于中高液位（MH）时启动；
预处理设备反洗和再生时停机；膜冲洗时停机。
2.1.4浓水超压排放电磁阀
膜冲洗时打开；高压时打开；其它时间关闭。
2.1.5超标排放电磁阀
超标时打开。
2.1.6紫外线杀菌器紫外线杀菌器与变频供水泵联动。
2.1.7臭氧发生器
采用手动、自动运行方式，自动时与高压泵联动。
2.1.8供水泵
供水泵采用手动、自动运行方式，自动运行时受远传压力表控制；
产品水箱高于中低液位（ML）时供水泵启动，低于低液位（LL）时供水泵停。
2.1.9化学清洗电磁阀
进行化学清洗时打开；其它时间关闭。
2.2 操作规程
2.2.1 预处理过滤器调试
打开电源开关，系统处于待机状态，启动原水泵，对过滤罐和软化水罐进行冲洗，此时一级高压泵入水电磁阀关闭，冲洗完毕后原水泵停止，系统继续处于待机状态。待机状态时设备不产水，也不进行冲洗。
2.2.2 精密过滤器调试
精密过滤器内不装滤芯，启动原水泵，此时一级高压泵入水电磁阀关闭，打开精密过滤器入水及出水排放阀，对精密过滤器进行冲洗，冲洗干净后，停止原水泵，装好滤芯，启动原水泵，开精密过滤器进水阀、排气阀、待空气排尽后开过滤器排放阀，关排气阀，冲洗滤芯5-10分钟至出水无泡沫止。原水泵停止，设备待机。
2.2.3 纳滤调试
打开原水泵开关，高压泵不启动，用低压水将膜元件中的保护液冲出，此时浓水排放电磁阀开启，冲洗时间至少是10分钟。
打开产品水排放电磁阀，关闭浓水排放电磁阀，高压泵后的入水手动调节阀和浓水手动调节阀打开一半，启动高压泵，同时打开加药阻垢计量泵。
严禁在开启进水阀、浓水排放阀的情况下开启高压泵，否则会对NF膜造成不可恢复的破坏。
调节高压泵出口控制阀的开度，使NF进水压力缓慢升至0.68MPa。
调整浓水手动调节阀及高压泵后入水手动调节阀，调节直至达到设计的产品水流量和系统回收率。纳滤回收率60%（产水流量显示约0.6m3/h，浓水流量显示约0.4m3/h，反馈浓水流量显示约为0.3 m3/h）。
2.2.4 其它调试
系统投入正常产水过程，此时纳滤二级产品水排放阀开启，产品水不进入产品水箱，检测产品水水质（电导，PH），是否达到设计要求。系统正常产水后至少保证24小时的产水直接排放，防止因管道和元件未冲洗干净，影响产品水水质。
用合格产品水冲洗产品水箱。
3. 结语
在直饮水系统随着生活水平的提高的同时，其系统的操作便捷性，制水成本，工艺可靠等方面应被我们各位同仁一同关注，以期社会资源的最佳配置。
论文作者:权英华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第26期
论文发表时间:2018/2/1
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