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        全膜法水處理工藝技術及其應用研究

        2022-12-18 20:45:58王思學
        科海故事博覽 2022年32期
        關鍵詞:工藝系統(tǒng)

        王思學

        (國能榆林化工有限公司,陜西 榆林 719000)

        隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深化,我國越來越注重環(huán)境保護工作,其中水體環(huán)境作為對群眾會產(chǎn)生直觀影響的重要因素,更是技術人員重點研究的對象,對此研發(fā)了很多針對性的防治手段,例如全膜法水處理工藝技術,利用其技術處理后的水質(zhì)高于普通工藝且水資源產(chǎn)量相對穩(wěn)定,可以使相關產(chǎn)業(yè)節(jié)省大量的成本。但考慮到全膜法水處理技術需要使用半透膜來進行過濾,且工藝的落實需要多種儀器設備輔助完成,故而相關人員必須根據(jù)工藝特性以及技術要求做出實時調(diào)整,以助力相關行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。

        1 全膜法水處理技術內(nèi)部的工藝概述

        對于全膜法水處理工藝而言,其核心工藝為膜液體分離技術,其會通過微濾、超濾、納濾以及反滲透等四種工藝來區(qū)分液體分離精度,針對不同行業(yè)的工作需求,可以選用適當?shù)姆椒ń档图夹g成本的同時,達到預期水源處理效果。另外,其還會借助EDI 系統(tǒng),完成各個功能模塊的組裝聯(lián)動,實現(xiàn)有效的水源處理,具體工藝內(nèi)容如下:

        1.1 反滲析工藝

        所謂反滲析工藝,是迄今為止技術手段干預水處理技術中最先進的一種膜分離技術,其可以根據(jù)現(xiàn)有水源的成分來進行調(diào)整,避免鹽類快速溶解,從分子角度來對水源中的有機物進行調(diào)控,甚至膜分離技術的精確度可以到達分子級別,由此過濾所得的水源為純水,水質(zhì)極高,幾乎不摻雜任何雜質(zhì)成分。但其工藝的落實需要借助一種特殊的半透膜,該半透膜在專業(yè)角度也被稱之為反滲透膜,是利用特殊的加工技藝并配備專用材料所制的一種高效過濾物質(zhì),在水中可以讓特定成分順利通過,其他成分會被阻攔在膜外,也正是借助其精細到分子級別的區(qū)分標準,才能夠確保水分子以外的其他成分都能被有效過濾,以此來實現(xiàn)水源凈化和濃縮等功能[1]?;诖?,我國現(xiàn)階段大部分化工企業(yè)都已經(jīng)將反滲透技術作為水源處理的第一道工序,并在后續(xù)的技術發(fā)展過程中融入了更多衍生系統(tǒng)或離子交換系統(tǒng),時至今日,現(xiàn)有的水源凈化能力極強,幾乎可以對所有雜質(zhì)進行有效去除,解決了化工廢物排放會對環(huán)境造成污染的現(xiàn)狀[2]。

        1.2 超濾工藝

        超濾工藝是基于傳統(tǒng)過濾工藝演變出的一種衍生體系,其借助現(xiàn)代技術的優(yōu)勢,可以將篩選精度進一步縮小,甚至可以達到分子級別,再進行篩孔分離,可以將水源內(nèi)部的雜質(zhì)有效去除,保障水源質(zhì)量。市面上最常使用的超濾工藝分為外壓和內(nèi)壓兩種,其工作原理大致相同,都是外界施加壓力的條件下,促使濾液中的溶質(zhì)分子和水進行有效融合,當其通過過濾膜時會因為壓強的變化而將雜質(zhì)留在膜內(nèi),純凈的水源會透過過濾膜到達低壓區(qū),但其過濾精確度無法和反滲析工藝比擬,因此超濾工藝大多是用于去除水中的固體雜質(zhì)和懸浮膠狀物等,部分情況下,還能對有機物和真菌等雜質(zhì)進行有效去除,和傳統(tǒng)過濾體系相比,其具有更多樣的過濾性能,且成本提升性能適中,和傳統(tǒng)工藝相比優(yōu)勢非常明顯,即:

        1.水質(zhì)高于傳統(tǒng)水源凈化工藝:由于超濾工藝是利用壓強來實現(xiàn)雜質(zhì)與水源分子的分離,因此其過程中不需要添加化學制劑來作反應催化物,也不需要使用活性炭等多孔材料進行雜質(zhì)吸收,因此其過濾而來的水源可確保無雜質(zhì),并且各道工藝均是在密封環(huán)境下進行,并不會接觸到外部環(huán)境,致使其污染風險有所降低[3]。

        2.技術優(yōu)勢明顯:傳統(tǒng)的水源過濾凈化體質(zhì)需要借助運輸設備,并在各個節(jié)點搭載過濾容器,而水源本身成分復雜,在運輸過程中受外部環(huán)境的影響,還融入很多固體顆粒狀雜質(zhì),因此其想要達到預期水質(zhì),需要根據(jù)雜質(zhì)的狀態(tài)設立不同的過濾階段,并在通過儀器設備時運用外部工藝進行干預處理,這也使得現(xiàn)場需要搭載大量的硬件設備并延伸管道布局,建立完善的供給網(wǎng)絡。在上述工作系統(tǒng)在運行時理想狀態(tài)下,水源中的成分不會和其他過濾階段的材質(zhì)發(fā)生反應,可接觸外部環(huán)境后,若再受到溫度等客觀因素的影響,水源內(nèi)部難免會出現(xiàn)新型物質(zhì),此時若沒有統(tǒng)一的處理體制,不僅需要耗費更多的土地資源,搭建更多的凈化容器,還會因為測定結(jié)果的不準確性,導致水源處理效果變差。另外,現(xiàn)有的超濾工藝,其可以借助物聯(lián)網(wǎng)等技術手段,實現(xiàn)自動化控制,無論是儀器設備的運行,還是后續(xù)的工作模式建立,有關人員皆可快速實現(xiàn)自動化控制,規(guī)避客觀因素和人為因素的影響[4]。

        1.3 EDI 技術工藝

        EDI 技術是基于上兩種工藝所形成的一種復合型結(jié)構(gòu),其會根據(jù)實際需求選擇合適種類的半透膜,并根據(jù)離子交換反應的需求挑選其他材料,進而形成一種復合型過濾填充設備,當水源經(jīng)過初步處理,接入到EDI 技術系統(tǒng)中時,其工藝會根據(jù)水源的純度以及內(nèi)部成分進行二次調(diào)整,將其內(nèi)部的雜質(zhì)進行去除。而且EDI 技術和上兩種工藝而言,其解決了反滲析系統(tǒng)中工業(yè)廢水頻繁排放的短板,也解決了超濾工藝中易受外部客觀因素影響,導致數(shù)據(jù)接收不準確等問題,即:

        EDI 技術系統(tǒng)是一種由多個功能模塊組合而成的復合結(jié)構(gòu),其內(nèi)部并聯(lián)組裝了許多非常精密的工作體系,且每一個性能模塊都能夠根據(jù)外部環(huán)境做出實際調(diào)整,穩(wěn)定產(chǎn)出水源,但由于EDI 技術系統(tǒng)檢測系統(tǒng)可能會進入超負荷運行狀態(tài),此時工作人員必須根據(jù)技術原理以及設備特點,做出有效優(yōu)化,并在EDI 技術系統(tǒng)前設立軟化器,從而保障測定結(jié)果的準確性,上述工藝其優(yōu)勢主要體現(xiàn)為:首先,過程中水源的酸堿度不會發(fā)生變化,即使在處理過程中接觸外部環(huán)境,也會被EDI 技術系統(tǒng)有效檢測,并且過程中只會偶爾產(chǎn)生堿根離子和氫離子,其調(diào)控難度較小,甚至利用傳統(tǒng)的工藝體系,都可以有效凈化,因此其工藝的落實并不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生明顯影響。最后也是最重要的一點,全膜法水處理工藝中的EDI 技術系統(tǒng)具有更強的自動化控制優(yōu)勢,其本就是基于信息化技術而建立的一種復合結(jié)構(gòu),同樣利用信息化技術也可以干擾其運行狀態(tài),這對現(xiàn)有的工作體系而言是一項重要突破,工作系統(tǒng)可以從線下轉(zhuǎn)至線上,有效規(guī)避客觀因素的影響[5]。

        2 全膜法水處理工藝技術的應用

        2.1 硬件配置的改良

        對于化工企業(yè)而言,其日常化學反應以及化工產(chǎn)品的生產(chǎn)必須要用到水源,或是中和溶液酸堿度,或是用作熱傳遞介質(zhì),每天各項工藝的運行對水源需求量極大。但傳統(tǒng)的工作體系,水源需要由市政管網(wǎng)進行直接供應,但由于化工企業(yè)其各項工藝對周圍環(huán)境會有一定的污染性,后隨著相關法律法規(guī)的完善,所有化工企業(yè)都已經(jīng)遷到郊區(qū),因此市政管網(wǎng)的水源供應時常會因為跨度過大而出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況,致使水源易發(fā)生變質(zhì)等情況。但應用全膜法水處理工藝后,其內(nèi)部搭載了更多的信息化設備,其硬件配置系統(tǒng)得到了全面優(yōu)化,即:首先,在全膜法水處理工藝的影響下,化工企業(yè)獲得水源的渠道,除市政管網(wǎng)供應以外,還建立了專門的水源處理機組,利用礦井的井下水和地下水源作為供給源頭,從而保障水源供應穩(wěn)定。其次,現(xiàn)有的儀器設備除部分對瞬時能源供應效率要求較高的結(jié)構(gòu)以外,大多可以使用新能源替代傳統(tǒng)工藝,這對行業(yè)發(fā)展來說是一項突破性的強化,符合可持續(xù)發(fā)展理念。

        2.2 工藝內(nèi)容優(yōu)化

        全膜法水處理工藝是基于傳統(tǒng)水處理體系所衍生出的一種復合型工作結(jié)構(gòu),具有極強的信息獲取和處理能力,能夠根據(jù)實際工作過程中的各項數(shù)據(jù)進行綜合判斷,從而積累更多的工作經(jīng)驗,以進行工藝體系的優(yōu)化,即:

        2.2.1 超濾工藝優(yōu)化

        雖說超濾工藝具有極強的水源凈化能力,但其使用過程中受硬件配置及半透膜的影響,時常會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)斷裂或膜污染的情況,此時工作人員若未能第一時間發(fā)現(xiàn),后續(xù)的水源過濾會受到影響,致使水質(zhì)下降,甚至部分水源內(nèi)部還會遺留污染物質(zhì),此時對水源進行重復利用時,易對職工的生命財產(chǎn)安全造成威脅[6]。基于此,全膜法水處理工藝在不斷地應用和總結(jié)過程中,首先增加了變頻器和水泵,確保水源的供給頻率以及水流速可以得到有效控制,工作人員借助信息傳感設備,還可以將各個時間段的系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)上傳到主控設備中,從而形成階段性的工作日志,結(jié)合部門工作指標的變化情況,制定后續(xù)工作方案,并下發(fā)到各個部門管理者的手中,確保各部門調(diào)整具有足夠的聯(lián)動性,工藝落實效率可得到有效提升。其次,全膜水處理工藝作為一項新型復合式工藝,其內(nèi)部的硬件配置和工作方法都在隨著科學技術的發(fā)展而不斷推陳出新,超濾工作系統(tǒng)也會在此環(huán)境的影響下使用更高性能的膜元件,從而控制運行周期,防止出現(xiàn)污染問題,確保表面更加清潔。

        2.2.2 反滲透系統(tǒng)的優(yōu)化

        對于反滲透系統(tǒng)來說,其薄膜在運行過程中當離子狀態(tài)和分子結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常狀況時,不僅水源處理效果會受到影響,后續(xù)的節(jié)能以及水流管控體制也會因為系統(tǒng)的異常運行而出現(xiàn)故障,此時半透膜不僅無法具有應有的過濾能力,甚至會因為異常工作參數(shù)導致整個結(jié)構(gòu)出現(xiàn)核心崩塌的情況,此時設備運行將失去秩序,受外部環(huán)境的影響,水源甚至會進一步被污染。但全膜法水處理工藝可以根據(jù)水質(zhì)等條件,選擇科學合理的設計方案,并根據(jù)當前水質(zhì)的成分變化來調(diào)整復合膜結(jié)構(gòu),適當對粗糙度進行調(diào)整,從而提升其親水性能,改變水源運輸渠道,從而降低污染出現(xiàn)的可能性。

        2.2.3 EDI 系統(tǒng)

        由于EDI 系統(tǒng)其運行的初衷是要提高水質(zhì),提升凈化效果,因此結(jié)合全膜法水處理工藝有異曲同工之妙,二者可以有效融合,進一步提升工作效率?;诖耍紫?,由于水源中的二氧化碳會影響出水效率以及后續(xù)水源凈化的品質(zhì),因此可以在EDI 系統(tǒng)的監(jiān)督下加入堿,從而降低二氧化碳含量,并根據(jù)系統(tǒng)測定的數(shù)值判斷現(xiàn)有成分中是否生成了其他的污染物質(zhì)。但經(jīng)過多年實驗驗證后發(fā)現(xiàn),上述工藝并不會產(chǎn)生其他污染物,反而可以有效提升水源凈化效率。其次,工作人員需針對各個功能模塊進行工作模式改良,根據(jù)實際需求,適當采用單組模塊運行和聯(lián)動運行等多種模式,合理去除水中的雜質(zhì)成分,并通過改變系統(tǒng)運行架構(gòu)來適當減少成本,保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

        2.2.4 水源凈化體質(zhì)的完善

        雖說化工企業(yè)早在多年以前便意識到水體環(huán)境治理和水源凈化的重要性,并針對性地建立了技術架構(gòu)和硬件系統(tǒng),但受技術制約和外部環(huán)境的影響,各工作系統(tǒng)的落實效果始終不盡如人意,大多體現(xiàn)為凈化效果不理想或工作耗費的成本過高。但全膜法水處理技術應用后,工作人員可以規(guī)避傳統(tǒng)體系的風險問題,外部客觀因素也不會再對水源凈化工藝產(chǎn)生影響,且現(xiàn)有的工作系統(tǒng)也能夠隨著硬件配置的推陳出新而做出有效優(yōu)化,即使應對未來復雜的工作需求,仍能具有調(diào)整空間,這也使得化工企業(yè)的發(fā)展具有更妥善的保障,其作用不可小覷[7]。

        3 結(jié)語

        綜上所述,在我們社會經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下,各行業(yè)開始陸續(xù)步入快速發(fā)展期,工作效率顯著提升,內(nèi)部儀器設備也具有更強的自動化和智能化特點,但很多工藝卻對周圍環(huán)境造成了污染,尤其是水體環(huán)境現(xiàn)已成為我國環(huán)境治理中的重點難題,某些地區(qū)因工藝影響水源污染問題,已經(jīng)開始威脅群眾的生命財產(chǎn)安全。對此,有關部門開始針對性地加大環(huán)境治理力度,同時各化工企業(yè)也開始針對自身工藝特點做出實質(zhì)性調(diào)整,建立水源凈化體制,其中全膜法水處理技術便是具有代表性的一項,但由于其應用難度較大,涉及的工藝技術種類繁多,故而企業(yè)職工需不斷積累經(jīng)驗,根據(jù)實際需求做出有效調(diào)整,以促使企業(yè)迎合可持續(xù)發(fā)展理念的要求,快速實現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展。

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