純水處理設(shè)備的組成部分需根據(jù) “預(yù)處理→核心凈化→深度提純→輔助系統(tǒng)” 的流程邏輯劃分,不同純度需求(如反滲透水、超純水)的設(shè)備組成會(huì)有差異,但核心模塊具有共性。
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一、預(yù)處理系統(tǒng):保護(hù)核心凈化模塊,降低原水雜質(zhì)負(fù)荷
預(yù)處理是純水處理的 “第一道防線”,目的是去除原水中的懸浮物、膠體、余氯、鈣鎂離子等,避免后續(xù)核心部件(如反滲透膜、EDI 模塊)堵塞、腐蝕或結(jié)垢,是設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。主要組成包括:
原水箱與原水泵
作用:原水箱儲(chǔ)存原水(自來水、地下水等),平衡進(jìn)水流量波動(dòng),避免水泵空轉(zhuǎn);原水泵為后續(xù)過濾系統(tǒng)提供穩(wěn)定水壓(通常 0.2-0.4MPa),確保水流勻速通過過濾單元。
關(guān)鍵細(xì)節(jié):水箱需做防腐處理(如 PE 材質(zhì)或不銹鋼內(nèi)襯),避免生銹污染;水泵多為離心式,部分場景會(huì)配 “變頻控制”,根據(jù)進(jìn)水壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。
多介質(zhì)過濾器(石英砂過濾器)
核心材質(zhì):濾料為不同粒徑的石英砂(上層粗砂、下層細(xì)砂,粒徑 0.5-2mm),部分會(huì)疊加無煙煤、錳砂(針對鐵錳超標(biāo)的原水)。
作用:通過 “截留、吸附” 去除原水中的懸浮物(如泥沙、鐵銹)、膠體顆粒,降低濁度(通常將濁度從原水的 5-10NTU 降至 1NTU 以下),避免后續(xù)膜組件被磨損。
輔助部件:配備反洗閥門,當(dāng)濾料堵塞導(dǎo)致壓差升高(通常超過 0.1MPa)時(shí),可通過反向進(jìn)水沖洗濾料,恢復(fù)過濾能力。
活性炭過濾器
核心材質(zhì):顆?;钚蕴浚ㄒ瑲ぬ?、煤質(zhì)炭,比表面積大)。
作用:主要去除原水中的余氯(≤0.1mg/L)(自來水消毒殘留,會(huì)氧化損傷反滲透膜)、有機(jī)污染物(如農(nóng)藥殘留、色素、異味),同時(shí)吸附部分重金屬離子(如鉛、汞)。
更換周期:活性炭吸附飽和后需定期更換(通常 6-12 個(gè)月,具體看原水有機(jī)物含量),否則會(huì)造成 “二次污染”。
軟化器(離子交換過濾器)
核心材質(zhì):陽離子交換樹脂(如 001×7 強(qiáng)酸型樹脂)。
作用:去除原水中的鈣、鎂離子(降低水硬度),避免后續(xù)反滲透膜或換熱器結(jié)垢(水垢會(huì)堵塞膜孔,降低產(chǎn)水率)。原理是樹脂中的鈉離子與水中鈣鎂離子交換,出水硬度通??山抵?0.03mmol/L 以下。
輔助系統(tǒng):配備 “再生裝置”,當(dāng)樹脂交換能力下降時(shí),用工業(yè)鹽溶液(5%-8% 氯化鈉)反向沖洗樹脂,恢復(fù)其交換能力(即 “樹脂再生”)。
保安過濾器(精密過濾器)
核心部件:PP 熔噴濾芯(孔徑 5-10μm),部分高端場景用不銹鋼濾芯。
作用:作為 “預(yù)處理最后一道關(guān)卡”,截留前序過濾殘留的微小顆粒(如活性炭粉末、樹脂碎粒),絕對禁止大于 10μm 的雜質(zhì)進(jìn)入反滲透膜(膜孔徑僅 0.0001μm,微小顆粒會(huì)直接劃傷膜表面,導(dǎo)致膜破損報(bào)廢)。
更換要求:濾芯壓差超過 0.15MPa 或使用 1-2 個(gè)月后必須更換,不可清洗重復(fù)使用。
二、核心凈化系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)水質(zhì) “跨級提升”,決定出水純度
核心系統(tǒng)是純水處理的 “核心引擎”,根據(jù)出水要求選擇不同模塊,常見的有反滲透(RO)、超濾(UF),其中反滲透是制備 “純水” 的核心。
反滲透(RO)系統(tǒng)
核心部件:反滲透膜(卷式膜,材質(zhì)多為芳香族聚酰胺,孔徑 0.0001μm,僅允許水分子通過,截留離子、有機(jī)物、微生物)、高壓泵(提供反滲透所需的高壓,通常 1.0-1.5MPa)、RO 膜殼(不銹鋼或玻璃鋼材質(zhì),固定膜元件)。
輔助部件:
阻垢劑加藥裝置:向 RO 進(jìn)水添加阻垢劑(如有機(jī)膦酸鹽),防止鈣、鋇、鍶離子在膜表面結(jié)垢;
還原劑加藥裝置:若原水余氯未除凈,添加亞硫酸鈉還原余氯,保護(hù) RO 膜;
流量計(jì)與電導(dǎo)率儀:實(shí)時(shí)監(jiān)測 RO 產(chǎn)水流量、進(jìn)水 / 產(chǎn)水 / 濃水電導(dǎo)率(判斷膜是否堵塞或破損)。
作用:去除原水中 95% 以上的離子(如鈉、鈣、氯)、99% 以上的有機(jī)物和微生物,產(chǎn)水為 “反滲透水”(電導(dǎo)率通常 10-50μS/cm),是電子、食品、醫(yī)藥行業(yè)的基礎(chǔ)純水來源。
超濾(UF)系統(tǒng)
核心部件:超濾膜(中空纖維膜或平板膜,孔徑 0.001-0.1μm)。
作用:截留膠體、大分子有機(jī)物(如蛋白質(zhì))、細(xì)菌、病毒,但無法去除離子,通常用于 “低純度需求場景”(如食品飲料澄清、 wastewater 回用預(yù)處理),或作為 RO 系統(tǒng)的 “前置保護(hù)”(針對高濁度原水)。
三、深度提純系統(tǒng):制備 “超純水”,滿足高純度需求
當(dāng)需要電阻率≥15MΩ?cm 的超純水(如半導(dǎo)體、醫(yī)藥注射用水)時(shí),需在 RO 系統(tǒng)后疊加深度提純模塊:
EDI(電去離子)模塊
核心原理:結(jié)合 “離子交換樹脂” 和 “電場作用”,在不通入酸堿再生劑的情況下,去除 RO 產(chǎn)水中殘留的微量離子(如 Na?、Cl?)。樹脂吸附的離子在電場作用下遷移至濃水室排出,實(shí)現(xiàn)樹脂 “連續(xù)再生”,無需像傳統(tǒng)混床那樣頻繁用酸堿再生(更環(huán)保,無廢酸廢堿排放)。
作用:將 RO 產(chǎn)水(電導(dǎo)率 10-50μS/cm)提純至電導(dǎo)率 0.05-0.5μS/cm(電阻率 2-20MΩ?cm),是制備超純水的 “關(guān)鍵中間環(huán)節(jié)”。
混床(離子交換柱)
核心部件:陰、陽離子交換樹脂(按 1:2 比例混合填充)。
作用:進(jìn)一步去除 EDI 產(chǎn)水中的微量離子,是超純水的 “終端提純” 環(huán)節(jié)。普通混床產(chǎn)水電阻率可達(dá) 10-15MΩ?cm,“拋光混床”(用高純度樹脂)可將電阻率提升至 18.2MΩ?cm(理論純水極限),滿足半導(dǎo)體芯片清洗、實(shí)驗(yàn)室分析等極致純度需求。
缺點(diǎn):樹脂飽和后需用鹽酸、氫氧化鈉再生,產(chǎn)生廢酸堿,需配套廢水處理裝置。
終端過濾器
核心部件:0.22μm 或 0.1μm 孔徑的微孔濾膜(材質(zhì)為聚醚砜或 PTFE)。
作用:截留深度提純過程中可能產(chǎn)生的樹脂碎粒、微生物(如細(xì)菌),確保最終產(chǎn)水 “絕對潔凈”,通常安裝在超純水用水點(diǎn)前(如半導(dǎo)體生產(chǎn)線的終端出口)。
四、輔助系統(tǒng):保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行與安全合規(guī)
輔助系統(tǒng)雖不直接參與 “水質(zhì)凈化”,但卻是設(shè)備長期穩(wěn)定、安全運(yùn)行的必要支撐:
清洗與再生系統(tǒng)
清洗裝置:包括清洗水箱、清洗泵、清洗劑計(jì)量罐,當(dāng) RO 膜或 EDI 模塊因結(jié)垢、有機(jī)物污染導(dǎo)致產(chǎn)水率下降或壓差升高時(shí),用專用清洗劑(如檸檬酸清洗水垢、氫氧化鈉清洗有機(jī)物)循環(huán)清洗,恢復(fù)模塊性能。
再生裝置:僅用于軟化器和混床,包括鹽箱(儲(chǔ)存再生用工業(yè)鹽)、酸堿計(jì)量箱(儲(chǔ)存混床再生用鹽酸 / 氫氧化鈉)、再生泵,自動(dòng)完成樹脂再生。
儲(chǔ)水與輸送系統(tǒng)
純水箱 / 超純水箱:儲(chǔ)存核心凈化或深度提純后的產(chǎn)水,避免設(shè)備頻繁啟停。超純水箱需采用 316L 不銹鋼材質(zhì),內(nèi)壁拋光(Ra≤0.8μm),并配備氮?dú)獗Wo(hù)裝置(防止空氣中的二氧化碳和塵埃進(jìn)入,污染水質(zhì))。
純水泵 / 超純水泵:采用無泄漏泵(如磁力泵),避免泵體材質(zhì)溶出物污染水質(zhì),為用水點(diǎn)提供穩(wěn)定水壓。
監(jiān)控與控制系統(tǒng)
傳感器:包括濁度儀(監(jiān)測預(yù)處理出水濁度)、電導(dǎo)率儀(監(jiān)測 RO/EDI/ 混床產(chǎn)水純度)、壓力表(監(jiān)測各單元進(jìn)出口壓力)、流量計(jì)(監(jiān)測產(chǎn)水 / 濃水流量)、液位計(jì)(監(jiān)測水箱液位)。
PLC 控制系統(tǒng):整合所有傳感器數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)設(shè)備 “自動(dòng)運(yùn)行”(如自動(dòng)反洗、自動(dòng)再生、自動(dòng)清洗),同時(shí)具備 “故障報(bào)警” 功能(如產(chǎn)水電導(dǎo)率超標(biāo)、泵壓力異常時(shí),自動(dòng)停機(jī)并提示故障點(diǎn)),部分高端設(shè)備可連接上位機(jī),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
消毒系統(tǒng)
紫外線(UV)殺菌器:安裝在 RO 產(chǎn)水端或超純水用水點(diǎn)前,通過 254nm 紫外線破壞微生物 DNA,殺滅細(xì)菌、病毒(殺菌率≥99.9%),避免微生物在水箱或管路中滋生。
臭氧發(fā)生器:部分場景(如食品飲料用水)會(huì)用臭氧消毒,臭氧具有強(qiáng)氧化性,可快速殺滅微生物,且消毒后分解為氧氣,無殘留(需控制臭氧濃度,避免氧化損傷后續(xù)膜組件)。