1、引言

各工業行業生產過程中排出的廢水，統稱為工業廢水，其中包括生產工藝排水、設備和場地清洗水等。工業廢水的成分復雜、性質各異，它們所含有的有機需氧物質、化學毒物、無機固體懸浮物、重金屬離子、酸、堿等均可對環境造成污染。

物、重金屬離子、酸、堿等均可對環境造成污染。由于工業的發展，大量工業廢水排入水體，作為一種新型的分離技術，膜技術既能對廢水進行有效的凈化，又能回收有用物質，具有節能、設備簡單、操作方便等特點。在造紙廢水、含油廢水、印染廢水、化工廢水等工業廢水處理中得到廣泛應用。

超濾是其中一種膜分離技術，其膜為多孔性不對稱結構。超濾過濾過程是以膜兩側壓差為驅動力，以機械篩分原理為基礎的一種溶液分離過程。超濾技術的發展極為迅速，不但在特殊溶液的分離方面有獨到的作用，在工業水處理方面應用越來越多。

2、超濾裝置工藝控制設計

正確的系統運行和操作是保證超濾膜系統長期高性能穩定運行的關鍵，包括系統的投運、正確的運行步序和日常開停機操作，膜組件污堵、污染和結垢以及水力沖擊破壞等的預防。這些方面不僅要在設計時給予充分的考慮，要在調試和運行時密切關注。

本文以超濾系統在國內某工業廢水處理應用為例，對超濾裝置工藝控制設計進行介紹。

2.1 超濾系統構成

本工業廢水處理超濾系統由自清洗過濾器、超濾裝置、酸洗裝置、堿洗裝置、氯洗裝置、超濾產水池等設備和設施構成。

2.2 系統工藝控制設計

2.2.1 自清洗過濾器

本系統設有2臺自清洗過濾器，該過濾器由自帶的控制元器件進行反洗控制。反洗方式有壓差反洗、時間反洗或手動反洗，出廠設定好，只需提供220V電源。

2.2.2 超濾裝置

本系統設有2套超濾裝置，單套產水100m3/h，按2套并聯運行。1套故障或長期停運時，1套可正常制水。反洗由PLC自動控制進行輪流反洗。工藝控制設計如下：

(1)自動控制設計：

1)正常運行

①開機正洗：開啟正洗排放氣動蝶閥、進水氣動蝶閥→啟動超濾進水泵，正洗38s；

②運行：開啟產水氣動蝶閥→關閉正洗進水氣動蝶閥，制水27min結束；

③停止超濾進水泵；

④關閉進水氣動蝶閥、產水氣動蝶閥；

⑤進入反洗階段。

2)常規反洗

2套超濾裝置輪流反洗，1套反洗時，1套制水。任何一套反洗時，系統不停機。本常規反洗每套每日累計共36次(反洗+CEB總共45次)。

①排水：開啟反洗排放氣動蝶閥，排水2s；

②進氣：關閉反洗排放氣動蝶閥→開啟正洗排放氣動蝶閥→開啟進氣氣動蝶閥，氣洗20s；

③上反洗：關閉進氣氣動蝶閥→開啟反洗進水氣動蝶閥→啟動反洗水泵，反洗30s；

④下反洗：開啟反洗排放氣動蝶閥→關閉正洗排放氣動蝶閥，反洗30s；

⑤正洗：停止反洗進水泵→關閉反洗進水氣動蝶閥、反洗排放氣動蝶閥→開啟正洗排放氣動蝶閥、進水氣動蝶閥，正洗38s，之后直接進入運行。

3)CEB1加酸反洗(每日3次)

2套超濾裝置輪流反洗，1套反洗時，1套制水。任何一套反洗時，系統不停機。

當每日反洗次數累計至第4次、第19次、第34次結束，自第5次、第20次、第35次進行CEB1反洗程序。

①排水：開啟反洗排放氣動蝶閥，排水2s；

②進氣：關閉反洗排放氣動蝶閥→開啟正洗排放氣動蝶閥→開啟進氣氣動蝶閥，氣洗20s；

③上反洗：關閉進氣氣動蝶閥→開啟反洗進水氣動蝶閥→啟動反洗水泵、加酸酸洗泵，反洗30s；

④下反洗：開啟反洗排放氣動蝶閥→關閉正洗排放氣動蝶閥，反洗30s；

⑤浸泡：停止反洗水泵和加酸酸洗泵→關閉反洗進水氣動蝶閥、反洗排放氣動蝶閥，浸泡10min；

⑥排水：開啟反洗排放氣動蝶閥，排水20s；

⑦進氣：關閉反洗排放氣動蝶閥→開啟正洗排放氣動蝶閥→開啟進氣氣動蝶閥，氣洗20s；

⑧上反洗：關閉進氣氣動蝶閥→開啟反洗進水氣動蝶閥→啟動反洗水泵，反洗30s；

⑨下反洗：開啟反洗排放氣動蝶閥→關閉正洗排放氣動蝶閥，反洗30s；

⑩正洗：停止反洗進水泵→關閉反洗進水氣動蝶閥、反洗排放氣動蝶閥→開啟正洗排放氣動蝶閥、進水氣動蝶閥，正洗38s，之后直接進入運行。

4)CEB2加堿反洗(每日6次)

2套超濾裝置輪流反洗，1套反洗時，1套制水。任何一套反洗時，系統不停機。當每日反洗次數累計至第9次、第14次、第24次、第29次、第39次、第44次結束，自第10次、第15次、第25次、第30次、第40次、第45次進行CEB2反洗程序。

①排水：開啟反洗排放氣動蝶閥，排水2s；

②進氣：關閉反洗排放氣動蝶閥→開啟正洗排放氣動蝶閥→開啟進氣氣動蝶閥，氣洗20s；

③上反洗：關閉進氣氣動蝶閥→開啟反洗進水氣動蝶閥→啟動反洗水泵、加堿堿洗泵、加氯氯洗泵，反洗30s；

④下反洗：開啟反洗排放氣動蝶閥→關閉正洗排放氣動蝶閥，反洗30s；

⑤浸泡：停止反洗水泵、加堿堿洗泵和加氯氯洗泵→關閉反洗進水氣動蝶閥、反洗排放氣動蝶閥，浸泡10min；

⑥排水：開啟反洗排放氣動蝶閥，排水20s；

⑦進氣：關閉反洗排放氣動蝶閥→開啟正洗排放氣動蝶閥→開啟進氣氣動蝶閥，氣洗20s；

⑧上反洗：關閉進氣氣動蝶閥→開啟反洗進水氣動蝶閥→啟動反洗水泵，反洗30s；

⑨下反洗：開啟反洗排放氣動蝶閥→關閉正洗排放氣動蝶閥，反洗30s；

(2)手動控制設計：

①設備調試時全部采用手動操作；

②所有自動閥門、水泵可通過手動按鈕啟停；

③纖維球過濾器進水泵未啟動，超濾裝置進水泵不能手動啟動。

2.2.3 酸洗裝置

本系統設有1套酸洗裝置。含1臺酸貯罐，1臺氣動隔膜泵等。酸洗僅能通過系統PLC控制進行自動運行。

(1)當超濾進行化學分散清洗(CEB1)時，酸氣動隔膜泵通過壓縮空氣電磁閥開啟啟動；當化學分散清洗(CEB1)結束時，酸氣動隔膜泵通過壓縮空氣電磁閥關閉停止。

(2)酸貯罐設有2個微型浮球液位開關，控制高、低液位。高液位時，進行聲光報警，人工關閉進水閥。低液位時，進行聲光報警，酸氣動隔膜泵通過壓縮空氣電磁閥關閉停止。

2.2.4 堿洗裝置和氯洗裝置

本系統設有1套堿洗裝置和1套氯洗裝置。堿洗和氯洗僅能通過系統PLC控制進行自動運行。堿洗裝置含1臺氫氧化鈉貯罐，1臺氣動隔膜泵等。氯洗裝置含1臺次氯酸鈉貯罐，1臺氣動隔膜泵等。

(1)當超濾進行化學分散清洗(CEB2)時，堿氣動隔膜泵、氯氣動隔膜泵通過壓縮空氣電磁閥開啟啟動；當化學分散清洗(CEB2)結束時，堿氣動隔膜泵、氯氣動隔膜泵通過壓縮空氣電磁閥關閉停止。

(2)每個貯罐設有2個微型浮球液位開關，控制高、低液位。高液位時，進行聲光報警，人工關閉進水閥。低液位時，進行聲光報警，堿氣動隔膜泵、氯氣動隔膜泵通過壓縮空氣電磁閥關閉停止。

2.2.5 超濾產水池

該水池設有1臺超聲波液位計，分別控制高、中、低液位。

高液位時，允許啟動后續進水泵或超濾反洗泵，前面超濾裝置停止供水。

中液位時，前面超濾裝置進行供水，后續進水泵、超濾反洗泵不停止。

低液位時，進行聲光報警，后續進水泵或超濾反洗泵停止。

3、

通過采用以上設計，國內某工業廢水處理系統中超濾裝置自2016年11月運行至今，產水量保持穩定，由于采用自動化控制，運行維護極為方便，操作可以在中控室進行遠程實施。

當然，超濾系統是一個自動化程度高和有較高精度要求的系統，不僅包括設備和設施，還包括了很多在線儀表(如流量儀表、壓力儀表、pH儀表等)和自動閥門(如氣動閥、電動閥、電磁閥等)。再完美的工藝控制設計，都需要依靠儀表和閥門的去實現。在超濾系統整體設計中，還要選用可靠性強、性能較優、應用業績好的儀表和閥門，以此來滿足運行要求。