【學(xué)員問(wèn)題】超濾裝置的微電腦氣動(dòng)隔膜閥自控系統？

　　【解答】在某五星級賓館1000m3/d直飲水工程中所用的中空纖維式超濾膜，其外徑約1mm，內孔約0.7��、mm，過(guò)濾時(shí)原水從纖維內孔流過(guò)，在壓力作用下，凈水透過(guò)膜微孔，匯集在一起成超濾液從過(guò)濾器側口流出，中空纖維膜不需要任何支撐結構，用其組成的過(guò)濾設備結構簡(jiǎn)單，設備費用低，按照裝置體積和膜面積的比值計算，中空纖維式超濾膜設備的處理水量要比平板膜高20倍。

　　該工程中采用的處理工藝流程為：

　　自來(lái)水→原水池→砂濾→活性炭→軟化→精濾→清水池→客房。其中砂濾可以將水中大部分懸浮、固形物去除掉（出水SS可達2、mg/L；采用5μm精度的纏繞濾芯可以使出水SS達0.1mg/L，污染指數FI值可達3～5）；活性炭與鈉離子軟化樹(shù)脂可降低水中余氯、有機物及二價(jià)鈣、鎂等離子的含量，從而提高水的口感。

　　本系統共用超濾設備兩臺，每臺設備用超濾器36支，這36支超濾器又被分為A．B兩組，每組18支。在設備運轉中根據產(chǎn)水量變化，調整設定各工藝過(guò)程的時(shí)間，適時(shí)進(jìn)行等壓清洗和與膜正常工作時(shí)的逆向反洗。逆向反洗非常有效，但反洗用水的水質(zhì)必須是超濾水。為此，在設計反洗流程時(shí)，或用A組超濾器的產(chǎn)出水洗B組超濾器，或者用B組超濾器的產(chǎn)出水洗A組超濾器；超濾設備中所用超濾器外形尺寸為90mm×1000mm，內裝有中空纖維超濾膜2000根左右，膜面積約為4㎡，膜材料為聚偏氟乙烯，該材料化學(xué)性能穩定，尤其是其耐污染性能好于常用的PS、PAN等膜材料，是新型凈化水的過(guò)濾介質(zhì)用材。

　　中空纖維超濾膜雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際應用中還有很多問(wèn)題要解決，否則其使用效果，尤其是膜的使用壽命將受很大影響，其中關(guān)鍵問(wèn)題是膜的清洗恢復問(wèn)題，此問(wèn)題涉及清洗時(shí)機、清洗方式、清洗劑等幾個(gè)方面。將自來(lái)水進(jìn)一步凈化為直飲水，且要求24h內水量穩定，保證不間斷供應，這對關(guān)鍵設備——超濾提出了很高要求。為解決此問(wèn)題，在超濾設備上采用了自行設計制作的“微電腦氣動(dòng)隔膜閥自動(dòng)超濾設備”，該設備在清洗時(shí)機、清洗方式和清洗用水等方面實(shí)現了自動(dòng)化。

　　1、自動(dòng)超濾設備

　　微電腦與氣動(dòng)隔膜閥結合，采用大規模集成電路微控器89C51為核心的控制芯片，以氣動(dòng)閥體為執行機構，以中空纖維超濾膜組件為控制對象，實(shí)現了工作、等壓清洗、反沖洗和化學(xué)清洗的自動(dòng)過(guò)程。自動(dòng)超濾不但可以減輕勞動(dòng)負荷，提高操作可靠性，防止因操作失誤造成的膜損傷，更主要的是可以適時(shí)地進(jìn)行不同方式的清洗，避免了膜因長(cháng)時(shí)間工作造成的不可逆污染和堵塞，大大延長(cháng)了膜的使用壽命，操作者可直接通過(guò)鍵盤(pán)設置“制水→等壓沖洗→反洗→化學(xué)清洗”各程序時(shí)間，控制系統由單片機主板、鍵盤(pán)顯示板、電源板、強電板和電磁氣動(dòng)閥組成，首先由微電腦通過(guò)I/O接口及固態(tài)繼電器（SSR）實(shí)現對電磁氣動(dòng)閥的邏輯控制，再由電磁氣動(dòng)閥實(shí)現對執行機構的氣動(dòng)隔膜閥控制。

　　2、氣動(dòng)隔膜閥

　　氣動(dòng)隔膜閥是自動(dòng)超濾裝置中起關(guān)鍵作用的執行機構，要求可靠、靈活。氣動(dòng)隔膜閥不同于一般的手動(dòng)閥，它以氣體壓力為驅動(dòng)力，其結構分為上下兩部分，上部為壓縮空氣室，下部與一般液體隔膜閥相同，氣室充氣后，膠碗形變，氣體壓力推動(dòng)連桿與定位托，將隔膜閥膠墊壓下，此時(shí)完成關(guān)閉閥門(mén)動(dòng)作。當壓縮空氣壓力驟減時(shí)，在水流壓力和膠碗形變恢復力共同作用下隔膜閥膠墊恢復原狀，此時(shí)閥門(mén)打開(kāi)。隔膜只有全開(kāi)、全閉兩個(gè)動(dòng)作，開(kāi)關(guān)靈活方便，按設置流程程序，接受電腦指令后完成開(kāi)合動(dòng)作。閥體全部采用ABS工程塑料注塑，其機械性能、化學(xué)性能和耐熱性均好，對水質(zhì)無(wú)污染，閥中膠墊、膠碗均選用優(yōu)質(zhì)橡膠，內用簾子線(xiàn)增強，因此耐疲勞強度高。

　　3、水利用率提高

　　膜過(guò)濾的特點(diǎn)之一，就是過(guò)濾液在膜表面高速橫向流動(dòng)，水中雜質(zhì)不易在膜表面停留（隨原水流走），因此超濾膜不易污染。但是，這會(huì )造成水的大量流失，一般在自來(lái)水的超濾工藝過(guò)程中，水的利用率最高可達90%，有10%的水要排掉，而這約10%的水經(jīng)過(guò)砂濾、活性炭、軟化、精濾等多道工序處理后水質(zhì)已相當好，為此在設計中增設了回用系統，使水的回收率增加到98.7%，只在設備自動(dòng)清洗時(shí)，排放1.3%洗用水。正常工作時(shí)，回流水（或稱(chēng)濃縮水）回到在精濾與超濾之間的旁路側設置的中間水罐內，讓其不斷地隨精濾水重新補加到超濾設備中去。

　　4、結語(yǔ)

　　在以超濾為核心技術(shù)的水處理工程中，砂濾、活性炭、軟化、精濾等多種水處理工藝與超濾相結合，使產(chǎn)水水質(zhì)性能指標達到設計要求，細菌總數<50個(gè)/mL，總大腸菌群數<3個(gè)/L（感官性狀、一般化學(xué)指標、毒理指標從略）。整套系統已運行一年，經(jīng)考核及測試表明，設備運轉正常，自控系統滿(mǎn)足工藝要求。

　　設備中自行設計制作的超濾器、國內率先研制出的微電腦控制系統及氣動(dòng)隔膜閥性能穩定，可以在大型工程中進(jìn)一步推廣應用。

　　以上內容均根據學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題整理而成，供參考，如有問(wèn)題請及時(shí)溝通、指正。